Was ist der Unterschied zwischen autotrophen und heterotrophen Mikroorganismen?

Autotrophe nutzen anorganische Stoffe und CO2 als Kohlenstoffquelle. Heterotrophe nutzen organischen Kohlenstoff als Quelle.

Was sind fakultativ anaerobe Organismen?

Fakultativ anaerobe Organismen wachsen mit oder ohne Sauerstoff. Mit Sauerstoff atmen sie, ohne Sauerstoff gären sie oder atmen anaerob.

Auxotrophe können bestimmte Substanzen, die Wachstumsfaktoren, nicht selbst herstellen und müssen sie von außen aufnehmen.

Ernährung und Stoffwechsel von Mikroorganismen: Energie, Kohlenstoff und Sauerstoffbedarf

Zusammenfassung

Das Dokument erklärt, wie Mikroorganismen ihre Energie und Materie gewinnen. Es unterscheidet litho- und organotrophe sowie auto- und heterotrophe Ernährungsweisen und ordnet Mikroorganismen nach ihrem Sauerstoffbedarf ein. Außerdem werden Nährstoffe, Spurenelemente und Wachstumsfaktoren behandelt.

Kernpunkte

Lithotrophe nutzen anorganische Substanzen, Organotrophe organische Verbindungen als Energiequelle.
Autotrophe nutzen CO2 als Kohlenstoffquelle, Heterotrophe organischen Kohlenstoff.
Phototrophe nutzen Licht, Chemotrophe chemische Energiequellen.
Obligat aerobe Organismen wachsen nur mit Sauerstoff, obligat anaerobe nur ohne Sauerstoff.
Fakultativ anaerobe Organismen wachsen mit oder ohne Sauerstoff, Mikroaerophile nur bei niedrigen Sauerstoffkonzentrationen.
Auxotrophe benötigen Wachstumsfaktoren wie Vitamine und Coenzyme, die sie nicht selbst synthetisieren können.
Makronährstoffe sind C, H, N, P, S, Mg und K; Mikronährstoffe sind Spurenelemente wie Mn, Co, Cu, Zn, Mo und Ni.

Stellen Sie sich auf die Probe

Ernährung und Biosynthese

Ernährung: Funktion: Energetik (Wartung) und Biosynthese (der NVO-Synthese, Anabolismus und Materie).

1. Energieversorgung

Lithotrophe: benötigen anorganische Substanzen (H₂S, NH₃, NO₂^-).

Organotrophe: benötigen organische Verbindungen (z. B. Kohlenhydrate, Proteine, Lipide, Alkohole).

2. Versorgung mit Materie für die Zelle

Autotrophe: wachsen mit anorganischen Stoffen als Materiequelle; der Kohlenstoff stammt aus anorganischen Quellen (CO₂).

Heterotrophe: nutzen organischen Kohlenstoff als Quelle.

Methylotrophe: heterotrophe Mikroorganismen, die Methanol oder Methan als Kohlenstoff- und Energiequelle verwenden.

Strikt Autotrophe: wachsen nicht mit einer organischen Kohlenstoffquelle.

Mixotrophe: Lithotrophe, die zusätzlich organische Substanzen verwenden.

Chemoautotrophe: beziehen Energie aus anorganischen Substanzen, nutzen CO₂ als Kohlenstoffquelle und leben in mineralischen Lösungen.

C: Kohlenstoff

Kohlenstoff wird von Mikroorganismen in organische Verbindungen für Struktur und Funktion der Zellen eingebaut.

Phototrophe: nutzen Licht als Energiequelle.
Chemotrophe: nutzen chemische Energiequellen.
Autotrophe: nutzen CO₂ als Kohlenstoffquelle.
Heterotrophe: nutzen organische Verbindungen als Energie- und Kohlenstoffquelle.
Photoautotrophe: Lichtenergie, CO₂ als Kohlenstoffquelle.
Photoheterotrophe: Lichtenergie, organischer Kohlenstoff.
Chemoautotrophe: chemische Energie aus anorganischen Verbindungen, CO₂ als Kohlenstoffquelle.
Chemoheterotrophe: organische Verbindungen als Energie- und Kohlenstoffquelle.

N: Stickstoff

Stickstoff wird zur Bildung von Aminosäuren, Pyrimidinen und Purinen benötigt.

O: Sauerstoffbedarf

Mikroorganismen werden je nach Sauerstoffbedarf in fünf Gruppen eingeteilt:

Obligat aerobe Organismen: wachsen nur in Anwesenheit von Sauerstoff.
Obligat anaerobe Organismen: wachsen nur in Abwesenheit von Sauerstoff; sie benötigen stark reduzierende Bedingungen.
Fakultativ anaerobe Organismen: wachsen mit oder ohne Sauerstoff; mit Sauerstoff durch Atmung, ohne Sauerstoff durch Gärung oder anaerobe Atmung.
Aerotolerante Anaerobier: wachsen mit oder ohne Sauerstoff, jedoch nur durch Gärung.
Mikroaerophile: wachsen nur bei niedrigen Sauerstoffkonzentrationen.

Wachstumsfaktoren

Prototrophe: können alle benötigten Substanzen selbst synthetisieren.

Auxotrophe: können bestimmte Substanzen (Wachstumsfaktoren) nicht selbst herstellen und müssen sie von außen aufnehmen.

Nährstoffe

Makronährstoffe: C, H, N, P, S, Mg, K.

Mikronährstoffe (Spurenelemente): Mn²⁺ als Cofaktor von Enzymen, Co²⁺ für Vitamin B₁₂, Cu, Zn als Komplex zur Stabilisierung von Enzymen, Mo für die Nitratassimilation, Ni in Hydrogenasen.

Klassen von Nährstoffen

Universelle Nährstoffe:
- Wasser: endogen durch Stoffwechselprozesse oder exogen aufgenommen.
- CO₂: durch Decarboxylierungen als endogene Kohlenstoffquelle oder exogen aus der Atmosphäre bzw. aus dem Wasser aufgenommen.
- Phosphate: Bestandteil von Nukleinsäuren, Phospholipiden und Enzymen.
- Mineralien: Anionen wie Cl^-; Kationen wie K⁺ (Enzymwirkung, Bestandteil von Proteinen), Mg²⁺ (stabilisiert Ribosomen und Nukleinsäuren, Membranen), Ca²⁺ (Cofaktor von Enzymen), Fe²⁺/Fe³⁺ (Eisenionen in der Atmung und als Enzymkofaktor).
Besondere Nährstoffe: Stickstoff wird durch Fixierung als Ammonium-N in Stoffwechselprozesse eingebracht.
Wachstumsfaktoren: spezifische Moleküle, die Bakterien zum Wachstum benötigen, da sie diese nicht selbst synthetisieren können. Dazu gehören Coenzyme und Vitamine, z. B. Folsäure, Vitamin B₁₂ (Cobalamin), Thiamin (B₁), Vitamin K und Chinone. Ihre Aufgabe ist die Übertragung von Methylgruppen, der Aufbau von Desoxyribose sowie die Förderung von Decarboxylierungen und der Elektronenübertragung (Ubichinon).