For eksempel den sulfatreduserende bkaterieren Desulfovibrio vulgaris som ianaerob respirasjon av orgnaisk materiale bruker sulfat (SO42-) som proton- og elektronakseptor og som derved blir redusert tililluluktende og giftig hydrogensulfid (H2S) i respiratorisk (dissimilatorisk) sulfatreduksjon.Skjer i anaerobe sedimenter med redokspotensial -100 mV til -200 mV (millivolt).
Ved dissimlativ repirasjon blir først sulfat aktivert til to adenosin-5’-fosfosulfat (APS) katalysert av sulfat adenylyltransferase
ATP + sulfat → APS + pPyrofosfat (PPi)
Deretter reduseres APS til sulfitt katalysert avi adenylyl-sulfat reduktase med redusert tioredosin som elektrondonor.
APS + 2e- →HSO3- + AMP
Svovelatomet i sulfitt blir overført til DsrC protein og danner et trisulfidintermediat redusert lsufid katalysert av DsrMKJOP som er terminal reduktase trasmembrankompleks ved anaerob sulfatrespirasjon.
Forskjellig fra sulfat som blir redusert til sulfid i assimilatorisk sulfatreduksjon i anabolismen hvor svovel tas opp som sulfat i planter, alger og bakterier, og blir redusert til sulfid (HS-) som deretter blir inkorporert i svovelaminosyrene cystein og metionin og andre organiske svovel forbindelser.
Respiratorisk sovelredksjon kan også benytte andre svovelkilder somusulfitt (SO32−), ditionitt (S2O42−), tiosulfat (S2O32−), tritionat (S3O62−), tetrationat (S4O62−)svovel (S8) , dimetyl sulfoksid (((CH3)2S=O) ellerpolysulfider (Sn2−).
Noen sulfatreduserende bakterier benytter acetat (eddiksyre) som elektronkilde til reduksjonen. Acetat oksideres da til karbondioksid i acetyl-CoA metabolismeveien.
Andre sulfatreduserende bakterier benytter seg av hydrogen (H2) og hydrogenase for å skaffe elektroner til reduksjonen og protoner til lage protongradient og ATP. Denne typen sulfatreduserende bakterier kan benytte f.eks. melkesyre som elektronkilde som oksideres til pyruvat og acetat, men det skjer ingen videre oksidasjon av acetat.
En tredje hovedtype sulfatreduserende bakterier benytter seg av disproporsjonering av svovelforbindelser. Disproporsjonering vil si spalting av et stoff til to nye forbindelser hvor det ene er mer oksidert og det andre er mer redusert enn den opprinnelige forbindelsen. Jfr. dismutering av superoksid til vann og hydrogenperoksid. F.eks. kan bisulfitt disproporsjoneres til sulfat og sulfid, eller elementært svovel disproporsjoneres til sulfid og sulfat. I disproporsjoneringen brukes mangan som elektrontransportør.
Sulfatreduserende bakterier kan også metylere kvikksølv og danne metylkvikksølv som lett blir akkumulert i næringskjeder.
Sulfatreduserende bakterier som Desulfovibrio kan også danne sulfider med kobber, jern, zink, kadmium, antimon, kobolt og nikkel.
Svovelkis (pyritt, FeS2) med messingformete kubeformete krystaller og markasitt (FeS2) i sedimentære bergarter kan også ha blitt laget av sulfatreduserende bakterier.
Anaerob korrisjon
Anaerob sulfatrespirasjon kan gi anaerob korrisjon i rørlredningermed jern med organisk materiale i oljeutvinning.
Redokspotensial og anaerob respirasjon
I aerobe økosystemer bruker organismene oksygen som terminal elektronakseptor i oksidasjon og frigivelse av energi fra respirasjon av organiske molekyler. Oksygen som produseres fra vann i fotosyntesen lager en revolusjon i evolusjonen av livet på jordkloden, fordi mye mer energi kan bli frigitt fra organiske molekyler med bruk av oksygen som elektron-pg protonakseptor sammenlignet med andre elektronakseptorer i anaerobe habitater. Hos eukaryotene skjer den oksidative respirasjonen i elektrontransportkjeden i mitokondriene e.g. sitornsyresyklus og oksidativ fosforylering
C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 fosfat → 6 CO2 + 44 H2O + 38 ATP
Obligat aerobe bakterier har et absolutt krav til tilstedeværelsen av oksygen som elektronakseptor
Ved fermentering (etanollgjæring og melkesyregjæring) er det organiske molekyler som fungerer som elektronakseptorer. I anaerobe habitater hvor det ikke finnes oksygen er er det anaerobe bakterier som kan bruke andre elektronakseptorer enn oksygen. Redokspotensialet med måleenhet millivolt (mV) målt med en redokselektrode tilkoblet et mV/pH-meter gir et mål på hvor oksyderende eller reduserende miljø det er i et habitat. Redokspotensialet er avhengig av pH o redokspotensial ved pH 7 er angitt som E’o. I aerobe habitater med oksygen er redokspotensialet n: E'o=+ 600 til +800 mV. Etter hvert som oksygen bblir brukt opp synker redokspotensialet og blir mer negativt. Ved anoksis, oksygen ikke lenger påvisbart er E'o= 3+30 til+ 380 mV. Hypoksis med nitrat (NO3-) som elektronakseptor i nitratrespirasjon E'o= +400 til 200 mV
Manganreduserende bakterier som med mangan4+ som elektronaksepotr inngår i mangansyklus omdanner Mangan (IV) (Mn4+) mangan (II)( Mn2+): og finnes i anaerobe habitater med redokspotensial E'o= +210 til +260 mV.
Jernreduserende bakterier som bruker ferrijern Fe3+ som elektronaksepotr i respirasjon av organiske stoffer Dannelse av ferrojern Fe(II) (Fe2+)finnes i anaerobe habitater med redokspotensial E'o= +100t il +150 mV
Siddimilatorisk (respiraatoisk ) nitratreduksjon med bakterier som bruker nitrat eller nitritt som elektronakseptor som omdannes til ammonium eller lystgass skjer i habitater med redokspotensial +100- -100 mV
+200 til +100 mV
Sulfa (SO42-)t omdannes til sulfid (HS-) (sulfatreduserende bakterier): E'o= 0 til -450 mV
-100 til -200 mV
Metanogene bakterier som lever i meget anaerobe habitater som i myrområder eller vomma hos drøvtyggere bruker karbondioksid (CO2) som elektron- og protonakseptorer i anaerob respirasjon av organisk materiale og hvor produktet blir metan (H4) i habitater hvor redokspotensialet er: E'o er i området -150 til -350 mV.
Litteratur
Wikipedia