Što je izborni anaerobni? Primjeri i klasifikacija

Predstavnici kraljevstva Drobyanka, kao i neke alge i parazitske crve i gljivice karakteriziraju poseban oblik oksidacije organskih tvari, koji se javljaju u odsutnosti molekularnog kisika ili pri niskoj koncentraciji. Organizmi koji žive u okolišu bez kisika su anaerobni. U ovom članku ćemo razmotriti izborne i obvezatne vrste, kao i primjere njihova životnog stila i klasifikacije.

Zašto treba dah

Pojasnimo da ćemo razgovarati o tzv. Unutarnjem ili staničnom disanju. Njegov glavni zadatak je dobiti energiju od tvari, prvenstveno glukoze, ulaska u stanicu. Ako kisik sudjeluje u oksidacijskim procesima, organizmi se nazivaju aerobes. Ako pojedinac dobije dio energije pomoću fosforilacije supstrata bez priljeva O2 molekula, to su anaerobni organizmi.

Ovaj pojam, koji je uveo Louis Pasteur 1861., početno se odnosio samo na neke vrste prokariota koje obavljaju fermentaciju oleinske kiseline. U suvremenoj mikrobiologiji, ovo ime kombinira sve organizme koji koriste kisik, a ne nitrate, vodik ili organske spojeve u obliku konačnog akceptora. Dišni lanci aerobnih, fakultativnih i obveznih anaeroba, koji ćemo razmotriti u nastavku, provode procese metabolizma energije, kroz koje se glukoza, aminokiseline i masti oksidiraju u CO, H ₂ O i NH _3. Napominjemo također da je anaerobni metabolizam manje djelotvoran od kisika. To je zbog činjenice da za rast u odsutnosti kisika zahtijeva više supstrata, na primjer, glukozu. Energija kao rezultat anoksičnog cijepanja također se oslobađa manje. Na primjer, glikoliza - 2 mola ATP iz svake molekule glukoze, dok se u slučaju cijepanja kisikom sintetiziraju 36 molekula adenozin trifosfata.

Raznolikost anaerobe

Moderna klasifikacija uključuje različite vrste organizama, prvenstveno bakterije. Na primjer, fakultativni anaerobni su pojedinačne ili višestanične vrste prokariota, biljaka ili gljivica čija katabolizam ne zahtijeva prisutnost O2. Ali njegova prisutnost u citosolu stanice ili u vanjskom okruženju nije kobno za pojedinca. Na primjer, oni uključuju bakterijske uzročnike ljudskih bolesti: anginalni streptokok, hemolitički stafilokok. Izborni anaerobni su također neke vrste bakterija čija je vitalna aktivnost korisna ljudima. Dakle, termofilni streptokok, koji razdvaja laktozu na C3H603, koristi se u proizvodnji fermentiranih mliječnih proizvoda: kiselo vrhnje, ryazhenka, sorte mekog sira. U medicini je neophodan u proizvodnji probiotika, koji se koriste za sprječavanje enterokolitisa i proljeva različitih etiologija. Nastavljajući uzeti u obzir klasifikaciju anaerobe, obratimo pozornost na makro-aerofile koji žive u okruženju gdje koncentracija O2 ne prelazi 0,5-1%.

Među njima, mnoge vrste patogene za ljude, na primjer, streptokoke, uzrokujući faringitis i Lymeovu bolest. Ostale vrste fakultativnih aerobesa nastanjuju ljudski gastrointestinalni trakt, izazivajući razne vrste gastritisa, kao i želučanog želuca. Uzročnik gore navedenih bolesti je poznati Helicobacter. Veliki broj makro-aerofila koji pripadaju fakultativnim anaerobima zahtijevaju povećani sadržaj ugljikovog dioksida za njihov metabolizam. Takvi prokarioti nazivaju se kapnofili.

Lanac dišnih putova fakultativnih anaeroba

Nastavit ćemo proučavati značajke metabolizma ove skupine bakterija. U laboratorijskim uvjetima utvrđeno je da se mogu odrediti u otopini organskih tvari koje sadrže različite mase masenog udjela kisika. Ovi anaerobni će se akumulirati bliže dnu cijevi, gdje je koncentracija O2 niska. To je zbog činjenice da su fakultativni anaerobni bakterije, pri čemu male doze kisika nemaju ozbiljan štetni učinak. Ranije smo spomenuli da u bakterijama nekih skupina, na primjer, denitrifizirajući, konačni akceptor su nitrati, spojevi dušika koji su oksidirani.

U respiratornom lancu fakultativnih anaeroba, enzim nitrat reduktaze sudjeluje u katalitičkim reakcijama, osiguravajući prijenos elektrona na NO3 ^- ion. Takve bakterije uključuju prokariote iz rodova Micrococcus, Pseudomonas. Žive i u vodenim tijelima i na vlažnoj zemlji. Ove bakterije koriste kisik soli nitratnih kiselina kao akceptor elektrona, provodeći tzv. "Nitratno disanje".

Uloga enzima u katabolizmu bakterija

U metabolizmu mikroorganizama, važna funkcija provodi se katalitičkim sustavom kojeg predstavljaju citokromi, katalaza, flavin enzimi, peroksidaza. Dakle, flavoproteini igraju ulogu elementa koji povezuje supstrat i molekule kisika, koji se zatim reduciraju u vodikov peroksid. S obzirom na činjenicu da su fakultativni anaerobni mikroorganizmi čiji se metabolizam javlja iu prisutnosti O2 i u okruženju bez kisika, mogu se razlikovati dvije vrste tih prokariota. Razmotrimo ih detaljnije.

Vrste izbornih bakterija

Aerobes, anaerobni, fakultativni anaerobni, mikroaerofili su prilično potpuni popis prokariota čiji respiratorni lanci ovise djelomično ili u cjelini o prisutnosti molekula kisika u hranjivoj otopini. Na primjer, allertolerantne bakterije koje oksidiraju mliječni šećer razvijaju se u prisutnosti O2, ali ga nemojte koristiti u respiratornom lancu. Oni sintetiziraju energiju reakcijama fermentacije. Druge fakultativne anaerobe, na primjer stanice kvasca, ovisno o kemijskom sastavu supstrata, mogu proći od fermentacijskog procesa do disanja kisika.

Citokromi i njihova važnost u metabolizmu

Kompleksni proteini - proteini, uključujući hemu (protetsku skupinu koja sadrži željezo) - su citokromi. Sudjeluju u staničnom disanju u bakterijama i kvascu, oni su i donatori i akceptori elektrona. Željezni atom protetske skupine reverzibilno mijenja svoj oksidacijski status od +2 do +3. To omogućuje citokromima transport elektrona od dehidrogenaza do acetaldehida ili piruvinske kiseline. Izborni aerobni, anaerobni i mikroaerofili mogu imati akceptore elektrona, predstavljenih molekulama ugljičnog dioksida, vodikovim ionima, aminokiselinama.

Važnost prokariotske anaerobe u ciklusu supstanci u prirodi

Nemoguće je zamisliti cikluse glavnih organogenih elemenata, na primjer, dušika, koji se javljaju u Zemljinoj biosferi, bez sudjelovanja mikroorganizama. Budući da fakultativni anaerobni spojevi prvenstveno denitrificiraju bakterije, oni mogu smanjiti soli topivih soli nitratnih kiselina u vodi do N20 ili u slobodni dušik. Denitrifikacija je najaktivnije u tlima koja sadrže prekomjernu količinu vode i dušikovih gnojiva. Kao rezultat kemijskih reakcija, molekule slobodnog dušika ponovno se vraćaju u atmosferu, zatvarajući ciklus transformacija u prirodi.

Probiotici i njihovo značenje za ljude

Od više od 500 vrsta bakterija koje se nalaze u ljudskom gastrointestinalnom traktu, važno mjesto zauzima facultativni anaerobni. To je prvenstveno predstavnik genera Lactobacillus, Streptococcus, Candida. Najveći broj nalazi se u debelom crijevu. U njemu bakterije reguliraju peristaltiku (kretanje masti hrane) i sintetiziraju vitamine skupine B i K. Oni također sudjeluju u proizvodnji zaštitnih bjelančevina - imunoglobulina, koji zauzvrat osiguravaju bakterijski crijevni sadržaj. Medicinska istraživanja su utvrdila da se sadržaj bakterija u ljudskom debelom crijeva značajno smanjuje nakon infektivnih bolesti, uslijed upalnih procesa, kao i nakon antibiotske terapije.

Za vraćanje mikroflore gastrointestinalnog trakta koriste se lijekovi - probiotici. Oni uključuju korisne fakultativne anaerobe - bifido i laktobacili. Ulazak u debelog crijeva osobe osigurava njegovo normalno funkcioniranje i smanjuje gore navedene negativne posljedice. Najčešće korišteni probiotici, koji se dokazuju u gastroenterologiji, su Hilak Forte, Linex, Lactovit.