Kaj so izbirni anaerobi? Primeri in klasifikacija

Predstavniki Monera kraljestvo, kot tudi nekatere parazitskih črvi in ​​alge in glive značilna posebna oblika oksidacije organskih spojin, ki se pojavljajo v odsotnosti molekularnega kisika ali pri nizkih koncentracijah. Organizmi, ki živijo v okolju brez kisika, so anaerobi. V tem članku bomo pregledali izbirne in obvezne vrste, pa tudi primere njihovega preživljanja in razvrščanja.

Zakaj potrebujete dih

Določili bomo, da bomo govorili o tako imenovani notranji ali celično, dihanje. Njena glavna naloga je pridobivanje energije iz snovi, predvsem glukoze, ki vstopa v celico. Če kisik sodeluje v procesih oksidacije, se organizmi imenujejo aerobi. Če posameznik prejme del energije s fosforilacijo substrata brez priliva molekul O₂ So organizmi, anaerobi.

Ta izraz, ki ga je uvedel Louis Pasteur leta 1861, se je sprva nanašal samo na nekatere vrste prokariontov, ki izvajajo fermentacijo oleinske kisline. V sodobni mikrobiologiji to ime združuje vse organizme, ki uporabljajo kisik, ne nitrate, vodik ali organske spojine v obliki končnega sprejemnika. Dihalne verige aerobov, fakultativni in obvezni anaerobi, ki jih bomo obravnavali v nadaljevanju, izvajajo procese izmenjava energije, zaradi česar pride do oksidacije glukoze, aminokislin in maščob v CO₂ , H₂O in NH_3. Upoštevajte tudi, da je anaerobna metabolizem manj učinkovit kot kisik. To je posledica dejstva, da za rast v odsotnosti kisika potrebujemo več substrata, na primer glukoze. Zmanjša se tudi energija kot posledica anoksičnega cepitve. Na primer, ko glikoliza - vsaka ATP 2 mola iz glukoze molekule, ker kisika cepitvijo sintetiziranih 36 molekul adenozin trifosfata.

Raznolikost anaerobov

Sodobna klasifikacija vključuje različne vrste organizmov, predvsem bakterij. Na primer, fakultativni anaerobi so enolične ali večcelične vrste prokariontov, rastlin ali gliv, katerih katabolizem ne zahteva prisotnosti O₂. Toda njegova prisotnost v citosolu v celici ali v zunanjem okolju ni smrtna za posameznika. Na primer, vključujejo povzročitelje bakterij, ki povzročajo človeške bolezni: anginalna streptokok, hemolitik stafilokokni aureus. Neobvezni anaerobi so tudi nekatere vrste bakterij, katerih vitalna aktivnost je koristna za ljudi. Torej, termofilni streptokok, razcepitev laktoze na C₃H₆O podjetju_3, se uporablja pri proizvodnji fermentiranih mlečnih izdelkov: kisle smetane, fermentiranega mleka, sorte mehkega sira. V medicini je nepogrešljiv pri proizvodnji probiotikov, ki se uporabljajo za preprečevanje enterokolitisa in diareje različnih etiologij. Nadaljevati razmišljanje o razvrstitvi anaerobov, bodimo pozorni na makro-aerofile, ki živijo v okolju, kjer je koncentracija O₂ ne presega 0,5-1%.

Med njimi je veliko vrst, ki so patogene za ljudi, na primer streptokoki, ki povzročajo faringitis in Lymsko bolezen. Druge vrste fakultativnih aerobov naseljujejo človeški gastrointestinalni trakt, povzročajo različne vrste gastritisa, kot tudi razjede želodca. Vzročni povzročitelj zgoraj navedenih bolezni je dobro znan Helicobacter. Veliko število makro aerofilov, ki pripadajo fakultativnim anaerobam, zahtevajo povečano vsebnost ogljikovega dioksida za njihovo presnovo. Takšni prokarioti se imenujejo kapnofili.

Dihalna veriga fakultativni anaerobi

Še naprej bomo preučevali značilnosti metabolizma te skupine bakterij. V laboratorijskih pogojih je bilo ugotovljeno, da jih je mogoče določiti v raztopini organskih snovi, ki vsebujejo različne masni delež kisik. Ti anaerobi se bodo akumulirali bližje dnu cevi, kjer je koncentracija O₂ nizka. To je posledica dejstva, da so fakultetni anaerobi bakterije, do katerih majhni odmerki kisika nimajo resnega škodljivega učinka. Pred tem smo omenili, da je pri bakterijah nekaterih skupin, denimo denitrifikacijo, končni akceptor nitrate, dušikove spojine, ki so oksidirane.

V dihalni verigi fakultativnih anaerobov encim nitrat reduktaze sodeluje v katalitskih reakcijah, ki zagotavljajo transport elektronov v NO ion₃^-. Takšne bakterije vključujejo prokariote iz rodov Micrococcus, Pseudomonas. Živijo tako v vodnih telesih kot v vlažnih tleh. Te bakterije uporabljajo kisik soli nitratne kisline kot akceptor elektronov, ki izvaja tako imenovano "dihanje nitratov".

Vloga encimov v katabolizmu bakterij

Presnova mikroorganizmov pomembno funkcijo katalitskega sistema izvedemo, če citokromov, katalaze, Flavin encime, peroksidazo. Tako flavoproteini igrajo vlogo elementa, ki povezuje molekule substrata in kisika, ki se nato zmanjšajo na vodikov peroksid. Glede na dejstvo, da so fakultativni anaerobi mikroorganizmi, katerih metabolizem poteka tako v prisotnosti O₂, in v okolju brez kisika, je mogoče razlikovati dve vrsti teh prokariontov. Razmislimo jih podrobneje.

Vrste neobveznih bakterij

Aerobi, anaerobi, fakultativne anaerobi, microaerophiles - dokaj popoln seznam prokariontih, respiratorne verige, ki je delno ali v celoti odvisna od prisotnosti hranilne raztopine so molekule kisika. Na primer, alergolerantne bakterije, ki oksidirajo mlečni sladkor, nastanejo v prisotnosti O₂, vendar ga ne uporabljajte v dihalni verigi. Sintetizirajo energijo s fermentacijskimi reakcijami. Drugi fakultativni anaerobi, na primer kvasovke, odvisno od kemične sestave substrata, lahko prehajajo s procesa fermentacije v kisikovo dihanje.

Cytochromes in njihov pomen v metabolizmu

Kompleksni proteini - proteini, vključno s heme (protetična skupina, ki vsebuje železo) - so citokromi. Sodelujejo v celičnem dihanju pri bakterijah in kvasih, tako da so donorji in akceptorji elektronov. Železni atom protetične skupine reverzibilno spreminja oksidacijsko stanje od +2 do +3. To omogoča citokromom, da transportirajo elektrone iz dehidrogenaz do acetaldehida ali piruvinske kisline. Izbirni aerobi, anaerobi in mikroaerofili imajo lahko akceptorje elektronov, ki jih predstavljajo molekule ogljikovega dioksida, vodikovih ionov, aminokislin.

Pomen prokariotskih anaerobov v ciklu snovi v naravi

Ni mogoče zamisliti ciklov glavnih organogenih elementov, na primer dušika, ki se pojavlja v Zemljini biosferi, brez sodelovanja mikroorganizmov. Ker fakultativni anaerobi predvsem denitrifikirajo bakterije, lahko zmanjšajo talne topne soli dušikove kisline do N₂O ali do prostega dušika. Denitrifikacija je najbolj aktivna v tleh, ki vsebuje prekomerno količino vode in dušikovih gnojil. Kot posledica kemijskih reakcij se molekule prostega dušika spet vrnejo v ozračje in zapirajo cikel njenih transformacij v naravi.

Probiotiki in njihov pomen za ljudi

Od več kot 500 vrst bakterij, ki naseljujejo človeški gastrointestinalni trakt, pomemben kraj zasedajo fakultativni anaerobi. To so predvsem predstavniki rodov Lactobacillus, Streptococcus, Candida. Največje število se nahaja v debelem črevesu. To bakterije urejanje motiliteto (gibanje hrane mas) in sintetizirati vitamine B in C so vključeni tudi v razvoju zaščitnih proteinov - imunoglobulina, in tistimi, nudijo baktericidne črevesne vsebine. Medicinske študije so pokazale, da je vsebnost bakterij v človeškem debelo črevo po infekcijskih bolezni zaradi vnetnih procesov in po antibiotičnim zdravljenjem močno zmanjša.

Za obnovitev mikroflore prebavnega trakta se uporabljajo zdravila - probiotiki. Vključujejo uporabne fakultativne anaerobe - bifido- in lactobacilli. Ko vstopimo v črevo črevesja, zagotovijo normalno delo in zmanjšajo zgoraj navedene negativne posledice. Najpogosteje uporabljeni probiotiki, dobro uveljavljeni v gastroenterologiji, so Hilak Forte, Lineks, Lactovit.