Volitelné anaeroby jsou co? Příklady a klasifikace

Zástupci Monera království, stejně jako některé parazitickými červy a řasy a houby se vyznačují zvláštní formu oxidaci organických sloučenin vyskytujících se v nepřítomnosti molekulárního kyslíku, nebo v nízké koncentraci. Organizmy žijící v prostředí bez kyslíku jsou anaerobní. Fakultativní a obligátní druhy, stejně jako příklady jejich života a klasifikace budou považovány za námi v tomto článku.

Proč potřebuje dýchání

Budeme specifikovat, že budeme mluvit o tzv. Interní, nebo celulární, dýchání. Jeho hlavním úkolem je získat energii z látek, především glukózy, vstupující do buňky. Pokud se kyslík podílí na oxidačních procesech, organismy se nazývají aerobní. Pokud jednotlivec obdrží část energie fosforylací substrátu bez přílivu molekul O₂ Jsou organismy, anaerobní.

Tento termín, který zavedl Louis Pasteur v roce 1861, se nejprve týkal pouze některých typů prokaryot, které provádějí fermentaci kyseliny olejové. V moderní mikrobiologii tento název spojuje všechny organismy, které používají kyslík, nikoli dusičnany, vodík nebo organické sloučeniny ve formě konečného akceptoru. Dýchací řetězce aerobních, fakultativních a povinných anaerob, které budeme uvažovat níže, provádějí procesy výměna energie, v důsledku čehož dochází k oxidaci glukózy, aminokyselin a tuků na CO₂ , H₂O a NH_3. Všimněte si také, že anaerobní metabolismus je méně účinný než kyslík. To je způsobeno tím, že růst v nepřítomnosti kyslíku vyžaduje více substrátu, například glukózu. Energie v důsledku anoxického štěpení je také uvolněna méně. Například, když glykolýza - 2 mol každý z ATP z molekuly glukózy, zatímco kyslík štěpení syntetizovaných 36 molekul adenosintrifosfátu.

Rozmanitost anaerob

Moderní klasifikace zahrnuje různé druhy organismů, především bakterií. Například fakultativní anaerob jsou jednobuněčné nebo mnohobuněčné druhy prokaryot, rostlin nebo hub, jejichž katabolismus nevyžaduje přítomnost O₂. Jeho přítomnost v cytosolu buňky nebo ve vnějším prostředí není pro jednotlivce fatální. Patří sem například bakterie způsobující lidská onemocnění: anginal streptokok, hemolytikum Staphylococcus aureus. Volitelné anaeroby jsou také některé druhy bakterií, jejichž životně důležitá aktivita je pro člověka užitečná. Takže termofilní streptokok, štěpení laktózy na C₃H_6.O_3, se používá při výrobě fermentovaných mléčných výrobků: zakysaná smetana, fermentované mléko, odrůdy měkkých sýrů. V medicíně je nepostradatelný při výrobě probiotik používaných k prevenci enterokolitidy a průjmů různých etiologií. Pokračujeme-li v klasifikaci anaerobů, věnujeme pozornost makro-aerofilům žijícím v prostředí, kde koncentrace O₂ nepřesahuje 0,5-1%.

Mezi nimi mnoho druhů patogenních pro člověka, například streptokoky, způsobující faryngitidu a Lyme nemoc. Jiné typy fakultativních aerobních buněk obývají lidský gastrointestinální trakt, vyvolávají různé typy gastritidy a žaludeční vředy. Příčinným činidlem výše uvedených chorob je dobře známý Helicobacter. Velké množství makro-aerofilů patřících k fakultativním anaerobům vyžaduje zvýšený obsah oxidu uhličitého pro jejich metabolismus. Takové prokaryoti jsou nazýváni kapnophiles.

Respirační řetězec fakultních anaerob

Budeme pokračovat ve studiu vlastností metabolismu této skupiny bakterií. V laboratorních podmínkách bylo zjištěno, že lze stanovit v roztoku organických látek obsahujících různé hmotnostní podíl kyslík. Tyto anaeroby se shromáždí blíže ke dnu zkumavky, kde koncentrace O₂ nízká. To je způsobeno skutečností, že fakultativní anaeroby jsou bakterie, k nimž malé dávky kyslíku nemají vážný škodlivý účinek. Dříve jsme se zmínili, že u bakterií některých skupin, například denitrifikačních, je konečným akceptorem dusičnany, oxidy dusíku, které byly oxidovány.

V respiračním řetězci fakultativních anaerob se enzym reduktázy dusičnanu podílí na katalytických reakcích, které zajišťují transport elektronů do iontu NO₃^-. Takové bakterie zahrnují prokaryoty z rodu Micrococcus, Pseudomonas. Žijí jak ve vodních útvarech, tak ve vlhké půdě. Tyto bakterie používají kyslík solí kyselin dusičnanů jako akceptor elektronů, který provádí takzvané "nitrátové dýchání".

Role enzymů v katabolismu bakterií

V metabolismu mikroorganismů je důležitá funkce katalytickým systémem reprezentovaným cytochromy, katalázou, flavinovými enzymy a peroxidázou. Flavoproteiny tedy hrají úlohu prvek, který spojuje substrát a molekuly kyslíku, které se pak redukují na peroxid vodíku. Vzhledem k tomu, že fakultativní anaerob jsou mikroorganismy, jejichž metabolismus nastává jak v přítomnosti O,₂, a v prostředí bez kyslíku lze rozlišit dva typy těchto prokaryot. Zvažme je podrobněji.

Druhy volitelných bakterií

Aerobní, anaerobní, fakultativně anaerobní, Microaerophiles - docela kompletní seznam prokaryot, respirační řetězec, který je částečně nebo zcela závislá na přítomnosti živného roztoku molekul kyslíku. Například allerotolerantnye bakterie oxidující laktóza, vyvíjí v přítomnosti O₂, ale nepoužívejte ho v respiračním řetězci. Syntetizují energii pomocí fermentačních reakcí. Jiné fakultativní anaerobní látky, například kvasinkové buňky, v závislosti na chemickém složení substrátu, jsou schopné projít z fermentačního procesu do dýchání kyslíkem.

Cytochromy a jejich význam v metabolismu

Komplexní proteiny - proteiny, včetně hemu (protetická skupina obsahující železo) - jsou cytochromy. Účast v buněčné dýchání u bakterií a kvasinek jsou donory i akceptory elektronů. Atom železa protetické skupiny reverzibilně mění svůj oxidační stav z +2 na +3. To umožňuje cytochromům přenášet elektrony z dehydrogenáz na acetaldehyd nebo kyselinu pyrohroznovou. Volitelné aerobní, anaerobní a mikroaerofilní látky mohou mít akceptory elektronů představované molekulami oxidu uhličitého, ionty vodíku, aminokyselinami.

Význam prokaryotických anaerobů v cyklu látek v přírodě

Není možné představit si cykly hlavních organogenních prvků, například dusík vyskytující se v biosféře Země bez účasti mikroorganismů. Vzhledem k tomu, že fakultativní anaerobní látky jsou primárně denitrifikační bakterie, jsou schopny snížit sol kyseliny dusičné rozpustné ve vodě na N₂O až do uvolnění dusíku. Denitrifikace je nejúčinnější v půdách obsahujících nadměrné množství vody a dusíkatých hnojiv. V důsledku chemických reakcí se molekuly volného dusíku opět vrací do atmosféry a uzavírají cyklus jeho transformací v přírodě.

Probiotika a jejich význam pro lidi

Z více než 500 druhů bakterií, které obývají lidský zažívací trakt, významné místo zaujímá fakultativních anaerobních bakterií. Je to v prvé řadě zástupci rodu Lactobacillus, Streptococcus, Candida. Největší počet se nachází v tenkém střevě. To bakterie regulaci motility (pohyb potravin mas) a syntetizovat vitamínů B a C. Jsou také podílí na vývoji ochranných proteinů - imunoglobulinu, a ty, které na druhou stranu poskytují baktericidních střevního obsahu. Lékařské studie ukázaly, že obsah bakterií v tlustém střevě člověka prudce klesá po infekčních onemocnění v důsledku zánětlivých procesů a po antibiotické léčbě.

Pro obnovení mikroflóry gastrointestinálního traktu se užívají drogy - probiotika. Patří mezi ně užitečné fakultativní anaerobní látky - bifido- a laktobacily. Vstupují do hrubého střeva člověka, zajišťují jeho normální práci a snižují výše uvedené negativní důsledky. Nejčastěji používanými probiotiky, dobře zavedenými v gastroenterologii, jsou Hilak Forte, Lineks, Lactovit.