Обязательное определение Анаэробов
Облигатные анаэробы организм которые могут жить только в среде, где не хватает кислорода. В отличие от большинства организмов в мире, эти организмы отравлены кислородом. Облигатные анаэробы обычно бактерии и жить в разных местах естественно. Многие обязательные анаэробы живут в организме человека, в таких местах, как рот и желудочно-кишечный тракт, где уровень кислорода очень низок. Иногда эти бактерии могут случайно откладываться там, где их не должно быть, вызывая серьезную инфекцию. Некоторые обязательные анаэробы включают бактерии, вызывающие гангрену и ряд других инфекций. Ниже приведен слайд под микроскопом, на котором изображен клостридий род бактерий, ответственных за гангрену, столбняк, ботулизм, колит и другие серьезные инфекции.
Вот почему обязательные анаэробы обычно обнаруживаются только в областях с небольшим или отсутствующим кислородом. На этом уровне их метаболические ферменты недостаточно сдерживаются изменениями, вызываемыми кислородом. Аэробные бактерии и эукариоты имеют ряд защитных механизмов против кислорода. К ним относятся ферменты супероксиддисмутаза, каталаза и пероксидаза, которые помогают бороться с побочными продуктами кислорода, сохраняя их в виде газообразного кислорода или превращая их в безвредные молекулы воды.
Эволюционная значимость облигатных анаэробов
Существование облигатных анаэробов является важным ключом в теории происхождения жизни на планете Земля. Хотя в нашей атмосфере сейчас значительное количество кислорода, это не всегда было так. Наличие облигатных анаэробов сегодня говорит о том, что когда-то в атмосфере было гораздо меньше кислорода, что позволяло бактериям выживать без кислорода, способствующего ферментам. Теория предполагает, что с ростом фотосинтезирующих организмов, также произошел рост уровня кислорода в окружающей среде.
Где существуют обязательные анаэробы
Сегодня обязательные анаэробы существуют во многих средах, все из которых имеют определяющее качество низкого уровня кислорода. Многие обязательные анаэробы существуют в почве, вдали от верхних слоев, которые сильно подвержены воздействию кислорода. Другие облигатные анаэробы могут быть обнаружены в кишечнике, ротовой полости и репродуктивных путях животных. В этих местах они практически не имеют кислорода, потому что они не подвергаются воздействию кровь судов.
Иногда, серьезная инфекция может быть вызвана, когда эти бактерии получают доступ к стерильным внутренним областям тела. Обычно это происходит, когда организм ранен, что позволяет бактериям получить доступ к нормально закрытым зонам. Если рана быстро и стерильно закрывается, бактерии погибают в присутствии насыщенной кислородом крови, которая попадает в область. Если рана не имеет кровотока и подвергается воздействию обязательных анаэробов, она дает им место для размножения и роста. Многие из них обязывают анаэробы выделять токсины, которые регулярно разрушают ткань, Это привело к ухудшению инфекции и распространению бактерий. Многие инфекции, вызванные обязательными анаэробами, могут быть смертельными, если их не лечить.
В поисках Облигации Анаэробов
Облигационные анаэробы можно найти только в средах с низким уровнем кислорода. В мире, насыщенном кислородом, может показаться, что трудно найти обязательные анаэробы. Но на самом деле все наоборот. Облигационные анаэробы можно найти практически в любой среде, скрытой от воздействия кислорода. Чтобы найти обязательные анаэробы в любом образце, можно провести простой эксперимент, подобный приведенному ниже.
Пять изображений, показанных выше, показывают, где в образце, выращенном в свободно закрытой пробирке, можно найти различные типы бактерий. Свободная крышка позволяет кислороду насыщать верхний слой роста решение в трубе. Таким образом, изображение 1 представляет облигатные аэробы или организмы, которые нуждаются в кислороде. Облигатные анаэробы, показанные на изображении 2, находятся на другой стороне пробирки.
На этом конце пробирки концентрация кислорода самая низкая. Во-первых, он должен диффундировать через всю толщу воды, чтобы достичь дна пробирки. Без какого-либо беспокойства или аэрации, уровень кислорода здесь, естественно, будет самым низким. Кроме того, организмы в трубе, которые используют кислород, будут стремиться собираться к вершине. Эти организмы будут иметь тенденцию истощать кислород в пробирке на всех уровнях. Это помогает направить кислородный градиент к верхней части трубки. Поэтому ученым, ищущим облигатные анаэробы, просто нужно искать в наиболее дефицитной части любого образца. Другие изображения (3-5) представляют другие виды бактерий, такие как факультативные анаэробы, которые могут выживать в различных условиях и могут или не могут нуждаться или использовать кислород.
викторина
1. Ниже приведен список бактерий и их основных метаболических функций. Какие из них являются обязательными анаэробами?
A. Все вышеперечисленноеB. Только 2 и 3C. Только 3
Ответ на вопрос № 1
С верно. Облигатные анаэробы обязаны оставаться в анаэробной среде. Это означает, что они не могут выжить кислородом. Бактерия, которая переносит кислород, но не использует его, известна как аэротолерантные бактерии.
2. Ученый берет образец со дна близлежащего озера. Он делит образец на три пробирки. В первой пробирке он добавляет воздушный насос. Во второй пробирке он запечатывает крышку и удаляет кислород. Третий тюбик он оставляет открытым и не потревоженным. Какие пробирки НЕ вырастут обязательными анаэробами?A. Трубы 1 и 3B. Только 1 трубкаC. Только труба 2D. Только труба 3
Ответ на вопрос № 2
В верно. Только трубка 1 будет насыщена кислородом, что делает практически невозможным выживание анаэробных бактерий. Без способности обрабатывать побочные продукты кислородного обмена бактерии быстро погибнут из-за воздействия токсинов на основе кислорода.
3. Облигационные анаэробы часто образуют споры, а это означает, что во время стресса бактерии будут хранить свою ДНК в защищенной упаковке, которая может соответствовать условиям окружающей среды. Почему важно, чтобы обязательные анаэробы создавали споры, способные выживать в условиях повышенного содержания кислорода?A. Это не важноB. Эти споры должны выжить в оксигенированной среде, чтобы колонизировать области с низким содержанием кислородаC. Эти споры могут использовать кислород для размножения бактерий.
Ответ на вопрос № 3
В верно. Современная атмосфера состоит в основном из азота, но содержит около 21% кислорода. Это чрезвычайно большое количество для облигатных анаэробов, и обычно их убивают. Спора защищает ДНК от деградации кислорода и позволяет ей путешествовать в благоприятную среду, прежде чем превратиться в функционирующую бактерию.
Ссылки
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A.,. , , Мацудайра, П. (2008). Молекулярно-клеточная биология (6-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.
- Университет Коменского. (2018 г., 3 октября). Анаэробные бактерии. Получено с сайта Jfmed.uniba.sk: https://www.jfmed.uniba.sk/fileadmin/jlf/Pracoviska/ustav-mikrobiologie-a-imunologie/ANAEROBIC_BACTERIA.pdf.
- Widmaier, E.P., Raff, H. & Strang, K.T. (2008). Человек Вандера физиология : Механизмы функции тела (11-е изд.). Бостон: Высшее образование МакГроу-Хилл.