Neprivaloma anaerobų kokia? Pavyzdžiai ir klasifikacija

Karališkosios Drobyankos atstovai, taip pat kai kurie dumbliai ir parazitiniai kirminai ir grybai yra būdingi specialia organinių medžiagų oksidacijos forma, atsirandančia be molekulinio deguonies arba esant mažai koncentracijai. Organizmai, gyvenantys aplinkoje be deguonies, yra anaerobos. Šiame straipsnyje mes atsižvelgsime į neprivalomas ir privalomas rūšis, taip pat jų pragyvenimo šaltinių pavyzdžius ir klasifikaciją.

Kodėl reikia kvėpuoti?

Paaiškinkime, kad kalbėsime apie vadinamąjį vidinį ar mobilųjį kvėpavimą. Jo pagrindinis uždavinys yra gauti energiją iš medžiagų, pirmiausia gliukozės, patenkant į ląstelę. Jei deguonis dalyvauja oksidacijos procesuose, organizmai vadinami aerobais. Jei individas gauna dalį energijos substrato fosforilinimo be O ₂ molekulių antplūdžio, tai yra anaerobiniai organizmai.

1861 m. Louis Pasteur įvestas terminas iš pradžių buvo susijęs tik su kai kuriomis prokaritų rūšimis, atliekančiomis oleino rūgšties fermentaciją. Šiuolaikinėje mikrobiologijoje šis pavadinimas jungia visus organizmus, kurie naudoja deguonį, o ne nitratus, vandenilį ar organinius junginius galutinio akceptoriaus pavidalu. Aerobinių kvėpavimo grandinių, fakultatyvių ir privalomųjų anaerobų, apie kuriuos mes svarstysime toliau, atliekami energijos metabolizmo procesai , per kuriuos gliukozė, amino rūgštys ir riebalai oksiduojami iki CO ₂ , H ₂ O ir NH _3. Taip pat atkreipkite dėmesį, kad anaerobinis metabolizmas yra mažiau efektyvus nei deguonis. Taip yra dėl to, kad deguonies nebuvimo augimui reikia daugiau substrato, pavyzdžiui, gliukozės. Energija dėl anoksiško skilimo taip pat išleidžiama mažiau. Pavyzdžiui, glikolizė - 2 mos ATP iš kiekvienos molekulės gliukozės, o deguonies skilimo atveju sintezuojamos 36 molekulės adenozino trifosfato.

Anaerobų įvairovė

Šiuolaikinė klasifikacija apima įvairių rūšių organizmus, pirmiausia bakterijas. Pavyzdžiui, fakultatyvūs anaerobai yra vienkartinės arba daugiasluoksnės prokariotų, augalų ar grybų rūšys, kurių katabolizmo nereikalauja O ₂ buvimo. Tačiau jo buvimas ląstelių citozėje arba išorinėje aplinkoje nėra mirtinas asmeniui. Pvz., Jos apima bakterijų sukeliančias žmonių ligų priežastis: anginalinį streptokoką, hemolitinį stafilokoką. Papildomi anaerobai yra ir kai kurios bakterijų rūšys, kurių gyvybinė veikla yra naudinga žmonėms. Taigi fermentuotų pieno produktų gamybai naudojamas termofilinis streptokokas, laktozės suskaidymas iki C ₃ H ₆ O ₃ : grietinė, ryazhenka, minkštos sūrio rūšys. Medicinoje tai yra būtinas gaminant probiotikus, naudojamus tam, kad būtų išvengta įvairių etiologijų enterokolito ir viduriavimo. Toliau svarstant anaerobų klasifikaciją, atkreipkite dėmesį į makro-aerofilus, gyvenančius aplinkoje, kurioje O ₂ koncentracija neviršija 0,5-1%.

Tarp jų daugelis žmonėms patogeniškų rūšių, pavyzdžiui, streptokokų, sukeliančių faringitą ir Laimo ligą. Kitų tipų gamtiniai aerobai gyvena žmogaus virškinimo trakte, sukelia įvairių tipų gastritus, taip pat skrandžio opa. Tokių ligų sukėlėjas yra gerai žinomas Helicobacter. Daugeliui makro-aerofilų, priklausančių fakultatyviniams anaerobams, reikalingas didesnis anglies dioksido kiekis jų medžiagų apykaitai. Tokie prokariatai vadinami kapnofilais.

Fakuliacinių anaerobinių kvėpavimo takų grandinė

Mes ir toliau tirsime šios bakterijų grupės metabolizmo savybes. Laboratorinėse sąlygose nustatyta, kad jas galima nustatyti organinių medžiagų, turinčių skirtingą deguonies masės dalį, tirpale. Šie anaerobai kaupsis arčiau tūbelės dugno, kuriame O ₂ koncentracija yra maža. Taip yra dėl to, kad fakuliacinės anaerobos yra bakterijos, kurioms mažos deguonies dozės neturi rimto žalingo poveikio. Anksčiau mes paminėjome, kad kai kurių grupių bakterijose, pavyzdžiui, denitrifikuojant, galutinis akceptorius yra nitratai, oksiduoti azoto junginiai.

Fakuliacinių anaerobinių kvėpavimo takų grandinėje nitrato reduktazės fermentas dalyvauja katalizatorių reakcijose, užtikrinančiose elektronų transportavimą į NO ₃ joną. Tokios bakterijos apima prokariotes iš Micrococcus genties, Pseudomonas. Jie gyvena tiek vandens telkiniuose, tiek drėgnoje dirvoje. Šios bakterijos naudoja nitrato rūgšties druskų deguonį kaip elektronų akceptorių, vykdydamos vadinamąjį "nitratų kvėpavimą".

Fermentų vaidmuo bakterijų katabolizme

Mikroorganizmų metabolizme svarbi funkcija yra katalizinė sistema, kurią sudaro citochromai, katalazė, flavino fermentai, peroksidazė. Taigi, flavoproteinai vaidina elementą, jungiantį substratą ir deguonies molekules, kurios vėliau yra sumažinamos iki vandenilio peroksido. Atsižvelgiant į tai, kad fakultatyvūs anaerobai yra mikroorganizmai, kurių metabolizmas įvyksta tiek O2, tiek be deguonies aplinkoje, galima išskirti du šių prokaritų tipus. Leiskite mums juos išsamiau išnagrinėti.

Neprivalomų bakterijų tipai

Aerobai, anaerobai, fakultatyvios anaerobos, mikroaerofilai yra gana išsamus prokariotų sąrašas, kurių kvėpavimo grandinės visiškai ar iš dalies priklausė nuo deguonies molekulių maistingumo tirpale. Pavyzdžiui, alergiškos bakterijos, kurios oksiduoja pieno cukrų, susidaro O ₂ , bet nenaudojate kvėpavimo grandinėje. Jie sintezuoja energiją fermentacijos reakcijomis. Kitos fakultatyvios anaerobos, pavyzdžiui, mielių ląstelės, priklausomai nuo substrato cheminės sudėties, gali pereiti nuo fermentacijos proceso iki deguonies kvėpavimo.

Cytochromai ir jų svarba metabolizme

Kompleksiniai baltymai - baltymai, įskaitant hemą (geležies turinčią protezinę grupę), yra citochromai. Dalyvaujantys bakterijų ir mielių kvėpavimo ląstelėse, jie yra tiek donorai, tiek elektronai. Protezų grupės geležies atomas grįžtamai keičia oksidacijos būseną nuo +2 iki +3. Tai leidžia citochromams transportuoti elektronus iš dehidrogenazių į acetaldehidą arba piruvinės rūgštį. Pasirinktinai aerobai, anaerobai ir mikroaerofilai gali turėti elektronų akceptorius, kuriuos žymi anglies dioksido molekulės, vandenilio jonai, amino rūgštys.

Prokariotinių anaerobų svarba medžiagų cikle gamtoje

Neįmanoma įsivaizduoti pagrindinių organogeninių elementų ciklų, pavyzdžiui, azoto, atsirandančio Žemės biosferoje be mikroorganizmų dalyvavimo. Kadangi fakuliacinės anaerobos pirmiausia yra denitrifikuojančios bakterijos, jos gali sumažinti dirvožemyje tirpių azoto rūgšties druskų kiekį iki N ₂ O arba laisvam azotui. Denitrifikacija yra labiausiai aktyvi dirvožemiuose, kuriuose yra per daug vandens ir azoto trąšų. Dėl cheminių reakcijų, laisvo azoto molekulės vėl grįžta į atmosferą, uždarius gamtos pertvarkymų ciklą.

Probiotikai ir jų reikšmė žmonėms

Iš daugiau nei 500 bakterijų rūšių, gyvenančių žmogaus virškinimo trakte, svarbią vietą užima fakultacinės anaerobos. Tai visų pirma Lactobacillus genties, Streptococcus, Candida genties atstovai. Didžiausias skaičius yra storoje žarnoje. Joje bakterijos reguliuoja peristaltiką (mitybos masės judėjimą) ir sintezuoja B ir K grupės vitaminus. Jie taip pat dalyvauja gaminant apsauginius baltymus - imunoglobulinus, kurie savo ruožtu užtikrina baktericidinį žarnyno turinį. Medicininiai tyrimai parodė, kad infekcinių ligų, dėl uždegiminių procesų ir gydymo antibiotikų metu, storos žarnos bakterijų kiekis smarkiai sumažėja.

Norėdami atstatyti virškinamojo trakto mikroflorą, vartojami vaistai - probiotikai. Jie apima naudingus fakultatyvius anaerobus - bifido- ir laktobakterius. Patekę į žmogaus storąją žarą, jie užtikrina normalią funkcionavimą ir sumažina minėtas neigiamas pasekmes. Dažniausiai naudojami probiotikai, kurie pasirodė gastroenterologijoje, yra Hilak Forte, Linex, Lactovit.