Құбылысқа бейімделмелі және құбылысқа бейімделмейтін организмдер
Facultative anaerobic organism
Факультативты анаэробты организмдер: оттегімен және оттегісіз де тыныс алады. Бактериялар, саңырауқұлақтар, су жәндіктері – мысалдар. Гендік өзгерістер зерттелді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Отықсызда да, оттегімен де тыныс ала алатын тіршіліктер
Beings that can respire with and without oxygen
Факультативті анаэробты организм – оттегі болған жағдайда аэробты тыныс алу арқылы АТФ өндіретін, бірақ оттегі болмағанда ферментацияға көшуге қабілетті организм. Факультативті анаэробты бактериялардың мысалдары: Staphylococcus spp., Escherichia coli, Salmonella, Listeria spp., Shewanella oneidensis және Yersinia pestis. Кейбір эукариоттар да факультативті анаэробтар болып табылады, оның ішінде Saccharomyces cerevisiae сияқты саңырауқұлақтар және көптеген су омыртқасыздары, мысалы, нерейд полихеттер. Salmonella typhimurium-ның міндетті аэроб немесе анаэроб түрлеріне мутацияланған нұсқаларында хроматин құрамын өзгертуші ақуыздардың әртүрлі деңгейлері байқалды. Кейіннен міндетті аэробтардың gyrA генінде ДНК гиразасының кіші бірлігінің кемістігі болса, міндетті анаэробтардың topI генінде I топоизомеразаның кемістігі анықталды. Бұл топоизомераза I және оның хромосомалық ДНК-ны босатуы аэробты өсуге қажетті гендердің транскрипциясы үшін қажет екенін, ал ДНК гираза үшін керісінше екенін көрсетеді. Сонымен қатар, Escherichia coli K 12-де фосфофруктокиназаның (PFK) аэробты жағдайларда димер, ал анаэробты жағдайларда тетрамер түрінде болатыны анықталды. PFK-ның гликолиздегі рөлін ескере отырып, бұл Пастер эффектісінің механизміне байланысты E. coli K 12-нің глюкоза метаболизміне оттегінің әсерін көрсетеді. Escherichia coli-нің оттегінің жеткіліктілігінің өзгеруіне бейімделуін бақылайтын ArcA және FNR сияқты негізгі оттегіге жауап беретін транскрипция факторларының (ТФ) негізгі желісі болуы мүмкін. Бұл екі регулятордың әрекеті микроаэробтық диапазонда ген экспрессиясына әсер ететін кеңістіктік әсерлерді көрсетеді. Сондай-ақ, цитоплазмадағы осы оттегіге сезімтал ақуыздар жасуша мембранасындағы терминалды оксидазалар деп аталатын оттегіні тұтынушылармен қорғалатыны байқалды.
A facultative anaerobic organism is an organism that makes ATP by aerobic respiration if oxygen is present, but is capable of switching to fermentation if oxygen is absent. Some examples of facultatively anaerobic bacteria are Staphylococcus spp., Escherichia coli, Salmonella, Listeria spp., Shewanella oneidensis and Yersinia pestis. Certain eukaryotes are also facultative anaerobes, including fungi such as Saccharomyces cerevisiae and many aquatic invertebrates such as nereid polychaetes. It has been observed that in mutants of Salmonella typhimurium that underwent mutations to be either obligate aerobes or anaerobes, there were varying levels of chromatin remodeling proteins. The obligate aerobes were later found to have a defective DNA gyrase subunit A gene (gyrA), while obligate anaerobes were defective in topoisomerase I (topI). This indicates that topoisomerase I and its associated relaxation of chromosomal DNA is required for transcription of genes required for aerobic growth, while the opposite is true for DNA gyrase. Additionally, in Escherichia coli K 12 it has been noted that phosphofructokinase (PFK) exists as a dimer under aerobic conditions and as a tetramer under anaerobic conditions. Given PFK’s role in glycolysis, this has implications for the effect of oxygen on the glucose metabolism of E. coli K 12 in relation to the mechanism of the Pasteur effect. There may exist a core network of transcription factors (TFs) that includes the major oxygen responsive ArcA and FNR control the adaptation of Escherichia coli to changes in oxygen availability. Activities of these two regulators are indicative of spatial effects that may affect gene expression in the microaerobic range. It has also been observed that these oxygen sensitive proteins are protected within the cytoplasm by oxygen consumers within the cell membrane, known as terminal oxidases.
Функциялар
Факультативті анаэробтар оттегінің болуында да, болмауында да өсе алады, себебі олар аэробты және анаэробты тыныс алу тізбектерін экспрессиялайды, оттекті немесе басқа электрон қабылдағышты пайдаланады. Мысалы, оттегі болмаған жағдайда, E. coli фумарат, нитрат, нитрит, диметил сульфоксид немесе триметиламин оксидін электрон қабылдағыш ретінде пайдалана алады.
Facultative anaerobes are able to grow in both the presence and absence of oxygen due to the expression of both aerobic and anaerobic respiratory chains using either oxygen or an alternative electron acceptor. For example, in the absence of oxygen, E. coli can use fumarate, nitrate, nitrite, dimethyl sulfoxide, or trimethylamine oxide as an electron acceptor.
Патогендер ретінде
Факультативті анаэробтар оттегі бар немесе жоқ жағдайда да өсе алатындықтан, олар көптеген түрлі ортада тіршілік ете алады, өзгеріп жатқан жағдайларға оңай бейімделеді және осылайша басқа бактерияларға қарағанда таңдау артықшылығына ие. Сондықтан, өмірге қауіпті патогендердің көпшілігі факультативті анаэробтар болып табылады. Бұдан әрі, факультативті анаэробтардың инфекция ошақтарындағы оттегі деңгейін төмендету қабілеті оларға және басқа бактерияларға пайдалы, себебі диоксиген реактивті оттегі түзілімдерін (РОС) құрауы мүмкін. Бұл түзілімдер бактериялар үшін улы және олардың ДНК-сын, сондай-ақ басқа да құраушыларын зақымдауы мүмкін.
Since facultative anaerobes are able to grow in both the presence and absence of oxygen, they can survive in many different environments, adapt easily to changing conditions, and thus have a selective advantage over other bacteria. As a result, most life threatening pathogens are facultative anaerobes. Moreover, the ability of facultative anaerobes to limit oxygen levels at infection sites is beneficial to them and other bacteria, as dioxygen can form reactive oxygen species (ROS). These species are toxic to bacteria and can damage their DNA, among other constituents.