Анаэробное определение организма
Анаэробные организмы – это те, которые живут в бескислородной среде, которой не хватает кислорода. В то время как большинству живых существ необходим кислород для выживания – они аэробные – кислород может быть токсичным для анаэробных организмов. Подавляющее большинство организмов производят молекулы энергии, называемые АТФ (аденозинтрифосфат), в процессе аэробики. клеточное дыхание, Этот сложный набор химических взаимодействий происходит в цитоплазма а также клеточная мембрана прокариот, а в митохондрии эукариот. Во время дыхания кислород действует как конечный акцептор электронов в конце цепь переноса электронов Именно поэтому аэробные организмы должны дышать воздухом, содержащим кислород, чтобы выжить. Однако анаэробные организмы используют либо ферментация или анаэробное клеточное дыхание с образованием АТФ. В этом случае атом, отличный от кислорода, является конечным акцептором электронов. Например, некоторые анаэробные бактерии которые живут глубоко в грязи в болотистых районах, используют вместо кислорода сульфат-ион, а сероводород образуется в качестве побочного продукта, а не воды. Этим объясняется сернистый запах во многих болотах и болотах.
Два типа анаэробов
Существует два основных типа анаэробов: факультативный и обязательный. Факультативные анаэробы могут жить с или без кислорода. Когда кислород присутствует в их среде, они используют аэробное клеточное дыхание для производства энергии в форме АТФ. Если кислород истощается, они могут переключиться на анаэробное дыхание или брожение. По сравнению, обязать анаэробов должен жить без кислорода. Они оснащены только для прохождения анаэробное дыхание или брожение, и присутствие кислорода убивает их.
Факультативные Анаэробы
Человек мускул клетки являются факультативными анаэробами. Во время упражнений, когда человек получает много кислорода в свои мышцы, например, бег на расстояние, клетки подвергаются аэробного дыхания, Но во время интенсивных упражнений, таких как спринт, когда потребность организма в кислороде опережает способность легких обеспечивать его, мышечные клетки переключаются на ферментацию молочной кислоты. Этот процесс гораздо менее эффективен, чем аэробного дыхания и вырабатывает молочную кислоту в качестве побочного продукта, которая накапливается в мышцах и вызывает чувство жжения, которое обычно ощущается во время физических нагрузок. Поскольку это намного менее эффективно, человек может выполнять такую интенсивную деятельность только в течение очень короткого периода времени, прежде чем «ударить стену» и остановиться.
Еще один знакомый факультативный анаэроб является бактерией Escherichia coli. В то время как E.coli была в прессе из-за инцидентов пищевого отравления, на самом деле E.coli являются очень важными и полезными жителями желудочно-кишечного тракта человека. Они помогают в переваривании пищи и усвоении необходимых витаминов, а также в защите от потенциально вредных инфекций. Эти бактерии могут легко функционировать с кислородом или без него, что делает их легко адаптируемыми к различным средам. В анаэробной кишке они используют ферментацию для выработки энергии. Если они находятся в среде, богатой кислородом вне кишечника, они переключаются на аэробное дыхание.
Другие примеры факультативных анаэробов
- Золотистый стафилококк: вызывает стафилококковые инфекции. Устойчивый к метициллину S. aureus отвечает за MRSA.
- Lactococcus lactis: молочнокислое брожение используется при переработке многих видов сыра.
Облигатные анаэробы
Один печально известный пример облигатного анаэроба – Clostridium botulinum. Эта обычная бактерия производит мощный нейротоксин, который может быть смертельным даже в небольших количествах. Он растет в таких продуктах, как домашние консервы, печеный картофель, завернутый в алюминиевую фольгу, и мед. В плохих условиях выживания C. botulinum производит споры с жесткой оболочкой, которая позволяет им выживать годами. Когда условия улучшаются, бактерии начинают расти и производить потенциально смертельные токсины. Если человек употребляет пищу, загрязненную активно растущим C. botulinum, он может умереть от смертельного пищевого отравления, называемого ботулизмом, ранними симптомами которого являются тошнота, рвота и слабость. Затем наступают неврологические эффекты: нарушение зрения, затруднения речи и глотания, нарушение мышечного контроля, сопровождаемое затруднением дыхания и, возможно, смертью от асфиксии. Инфантильный ботулизм возникает после того, как ребенок глотает споры C. botulinum, которые могут быть обнаружены в почве, пыли или меде. Вот почему маленьким детям никогда не следует давать мед; до одного года их иммунная система недостаточно сильна, чтобы справляться со спорами, поэтому они начинают расти и вызывать тяжелые заболевания.
Возможно, самое большое скопление облигатных анаэробов на планете находится на глубоководном дне, где они населяют гидротермальные жерла. Эти подводные горячие источники, извергающиеся из земной коры, нагружены минералами, которые бактерии используют для активизации своего процесса. хемосинтез, тем самым создавая органические молекулы. Впервые обнаруженные в 1977 году исследователями у Галапагосских островов, их существование переписало все учебники по биологии. До этого считалось, что фотосинтез был единственным средством, с помощью которого автотрофные организмы могли превращать энергию в пищу для себя. Боб Баллард, глубоководный исследователь, обнаруживший затонувший «Титаник», был на подводной лодке «Элвин» в тот день, когда спустился, чтобы снять вентиляционные отверстия. Позже он сказал, что открытие хемосинтеза у бактерий сброса было одним из крупнейших биологических открытий 20-го века – гораздо важнее любого исторического крушения. Эволюционисты предполагают, что жизнь началась на глубоководном дне, заряженном хемосинтезом.
Другие примеры обязательных анаэробов
- Clostridium tetani: вызывает столбняк
- Хлоробий, Хлорофлекс и ряд других вид внести свой вклад в призматические цвета горячих источников национального парка Йеллоустоун
Анаэробы: друг или враг?
Понятно, что наша планета населена разнообразными анаэробными организмами. Некоторые из них являются патогенными, вызывая тяжелые инфекции, такие как MRSA, ботулизм и столбняк. Другие полезны, добавляя красоту горячим источникам, ароматизируя сыры и формируя сообщества океана. Для других, таких как кишечная палочка, их состояние зависит от их местоположения: хотя кишечная палочка является необходимым и полезным жителем кишечника человека, она может стать патогенной, если ее принимать внутрь, или каким-либо другим способом. Таким образом, анаэробы являются важными жителями Земли, которые блестяще занимают свои экологические ниши.
викторина
1. Какой из следующих метаболических путей требует кислорода?A. Аэробное клеточное дыхание.B. Анаэробное клеточное дыхание.C. Брожение молочной кислоты.D. Алкогольное брожение.
Ответ на вопрос № 1
верно. Термин «аэробный» относится к кислороду. Все три других процесса требуют отсутствия кислорода, чтобы иметь место.
2. Что из перечисленного не является факультативным анаэробом?A. кишечная палочкаB. Золотистый стафилококкC. Clostridium botulinumD. Человек мышечная клетка
Ответ на вопрос № 2
В верно. C. botulinum является облигатным анаэробом, ответственным за пищевое отравление ботулизмом. E. coli, S. aureus и человеческие мышечные клетки являются факультативными анаэробами, способными переключаться между аэробным и анаэробным дыханием в зависимости от окружающей среды.
3. Где находится наибольшее скопление облигатных анаэробов на планете?A. Болота и болотаB. Умеренные и тропические лесаC. Глубоководное дноD. Луга и сельскохозяйственные почвы
Ответ на вопрос № 3
С верно. Крупнейший в мире Население из обязательных анаэробов обитает в гидротермальных жерлах, найденных вдоль подводных хребтов, которые тянутся на 40 000 миль вдоль краев тектонических плит Земли.
Ссылки
- Арнольд П. (2009). Примеры анаэробных бактерий. Получено с http://www.brighthub.com
- Рис, Дж. Б. и Кэмпбелл, Н. А. (2011). Кэмпбелл Биология. Бостон: Бенджамин Каммингс / Пирсон.
- Clostridium botulinum. (2013). Департамент сельского хозяйства, инспекции пищевых продуктов и безопасности США. Получено с www.fsis.usda.gov
- Hoecker, J. (2015). Как я могу защитить своего ребенка от детского ботулизма? Клиника Майо. Получено с http://www.mayoclinic.org
- Тейлор А. (2016). Что делает горячие источники Йеллоустона такими красочными? Получено с http://www.livescience.com