Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Өсу үшін оттегі қажет етпейтін организм.
Organism not requiring oxygen for growth
Анаэробты организм немесе анаэроб – өсу үшін молекулалық оттегі қажет етпейтін кез келген организм. Егер еркін оттегі болса, ол кері әсер ете алады немесе тіпті өлуі мүмкін. Керісінше, аэробты организм (аэроб) – оттегі бар ортаны қажет ететін организм. Анаэробтар бір жасушалы (мысалы, протозойлар, бактериялар) немесе көп жасушалы болуы мүмкін. Көптеген саңырауқұлақтар міндетті аэробтар болып табылады, олар тірі қалу үшін оттегі қажет. Алайда, ірі қара малдың қарасаңырында мекендейтін Chytridiomycota сияқты кейбір түрлер міндетті анаэробтар болып табылады; олар үшін анаэробты тыныс алу қолданылады, себебі оттегі олардың метаболизмін бұзады немесе өлтіреді. Мұхиттың терең сулары – кең таралған аноксиялық орта. 1913 жылы Мартинус Бейжеринк Ван Леувенхуктың тәжірибесін қайталап, Clostridium butyricum тұмшаланған бұрыш суының құтылындағы сұйықтықта маңызды анаэробты бактерия ретінде анықтады. Бейжеринк былай деп мәлімдеді:
An anaerobic organism or anaerobe is any organism that does not require molecular oxygen for growth. It may react negatively or even die if free oxygen is present. In contrast, an aerobic organism (aerobe) is an organism that requires an oxygenated environment. Anaerobes may be unicellular (e. g. protozoans, bacteria) or multicellular. Most fungi are obligate aerobes, requiring oxygen to survive. However, some species, such as the Chytridiomycota that reside in the rumen of cattle, are obligate anaerobes; for these species, anaerobic respiration is used because oxygen will disrupt their metabolism or kill them. Deep waters of the ocean are a common anoxic environment. In 1913, Martinus Beijerinck repeated Van Leeuwenhoek's experiment and identified Clostridium butyricum as a prominent anaerobic bacterium in the sealed pepper infusion tube liquid. Beijerinck commented:
blockquote|Осылайша, біз таңғажайып қорытындыға келдік, Ван Леувенхук толық жабық құбырмен жасаған тәжірибесінде нағыз анаэробты бактерияларды өсірген және көрген, бұл 200 жылдан кейін ғана қайта орын алды, атап айтқанда 1862 жылы Пастермен. Оттегі мен ауаның құрамы ашылғанға дейін жүз жыл бұрын Ван Леувенхук өзінің байқауларының мағынасын білмегені түсінікті. Бірақ ол жабық құбырда ферментациялық бактериялардың салдарынан газ қысымының жоғарылағанын байқады және сонымен қатар бактерияларды көрді, бұл оның жақсы бақылаушы ғана емес, сонымен қатар қорытынды жасауға болатын тәжірибе жоспарлай алатынын дәлелдейді. Міндетті анаэробтардың екі мысалы – Clostridium botulinum және терең теңіздің түбіндегі гидротермальдық жерлерге жақын тұратын бактериялар. Оттегін өсіру үшін пайдалана алмайтын, бірақ оның болуын көтере алатын аэротолерантты организмдер. Оттегісіз өсе алатын, бірақ ол бар болса пайдаланатын факультативті анаэробтар.
blockquote|We thus come to the remarkable conclusion that, beyond doubt, Van Leeuwenhoek in his experiment with the fully closed tube had cultivated and seen genuine anaerobic bacteria, which would happen again only after 200 years, namely about 1862 by Pasteur. That Leeuwenhoek, one hundred years before the discovery of oxygen and the composition of air, was not aware of the meaning of his observations is understandable. But the fact that in the closed tube he observed an increased gas pressure caused by fermentative bacteria and in addition saw the bacteria, prove in any case that he not only was a good observer, but also was able to design an experiment from which a
conclusion could be drawn. Two examples of obligate anaerobes are Clostridium botulinum and the bacteria which live near hydrothermal vents on the deep sea ocean floor. Aerotolerant organisms, which cannot use oxygen for growth, but tolerate its presence. Facultative anaerobes, which can grow without oxygen but use oxygen if it is present.
Энергиялық метаболизм
Кейбір міндетті анаэробтар ферментацияны пайдаланады, ал басқалары анаэробты тыныс алуды қолданады. Аэротолерантты организмдер қатаң түрде ферментациялық болып табылады. Оттегі болған жағдайда факультативті анаэробтар аэробты тыныс алуды пайдаланады. Бұтақ қышқылы ферментациясы, еріткіш ферментациясы, аралас қышқыл ферментациясы, бутандиол ферментациясы, Стикленд ферментациясы, ацетогенез немесе метаногенез.
Some obligate anaerobes use fermentation, while others use anaerobic respiration. Aerotolerant organisms are strictly fermentative. In the presence of oxygen, facultative anaerobes use aerobic respiration. butyric acid fermentation, solvent fermentation, mixed acid fermentation, butanediol fermentation, Stickland fermentation, acetogenesis, or methanogenesis.
Анаэробтарды өсіру
Микробиологиялық мәдениет молекулалық оттегі бар атмосфералық ауада өтетіндіктен, анаэробтарды өсіру үшін арнайы техникалар қажет. Микробиологтар анаэробты организмдерді өсіру кезінде түрлі техникаларды қолданады, мысалы, бактерияларды азотпен толтырылған қолғап қорапшасында немесе басқа арнайы герметикалық ыдыстарда ұстау, немесе бактерияларды қос жапырақты өсімдікке инъекциялау арқылы оттегі аз ортада өсіру сияқты әдістерді пайдаланады. GasPak жүйесі – суды натрий борогидриді және натрий бикарбонаты таблеткаларымен реакцияға түсіріп, сутек және көмірқышқыл газын шығару арқылы анаэробтық ортаны қамтамасыз ететін оқшауланған контейнер. Содан кейін сутек палладий катализаторындағы оттегі газымен реакцияласып, судың көлемін арттырады, осылайша оттегі газын жояды. GasPak әдісінің кемшілігі – бактериялардың өлуіне әкелетін қолайсыз реакциялар болуы мүмкін, сондықтан тиогликолат ортасын қолдану қажет. Тиогликолат қос жапырақты өсімдік ортасын имитациялап, анаэробтық ортаны ғана емес, бактериялардың көбеюіне қажетті барлық қоректік заттарды да қамтамасыз етеді. Жақында француздық ғалымдар тоқырауға ұшыраған ауыр тамақтанудың клиникалық зерттеулеріне сүйене отырып, тотығу-тотықсыздану (redox) және ішек анаэробикасы арасындағы байланысты анықтады. Бұл жаңалықтар мәдени ортаға антиоксиданттар қосылу арқылы "анаэробтардың" аэробтық өсірілуіне мүмкіндік берді.
Since normal microbial culturing occurs in atmospheric air, which contains molecular oxygen, culturing of anaerobes requires special techniques. A number of techniques are employed by microbiologists when culturing anaerobic organisms, for example, handling the bacteria in a glovebox filled with nitrogen or the use of other specially sealed containers, or techniques such as injection of the bacteria into a dicot plant, which is an environment with limited oxygen. The GasPak System is an isolated container that achieves an anaerobic environment by the reaction of water with sodium borohydride and sodium bicarbonate tablets to produce hydrogen gas and carbon dioxide. Hydrogen then reacts with oxygen gas on a palladium catalyst to produce more water, thereby removing oxygen gas. The issue with the GasPak method is that an adverse reaction can take place where the bacteria may die, which is why a thioglycollate medium should be used. The thioglycollate supplies a medium mimicking that of a dicot plant, thus providing not only an anaerobic environment but all the nutrients needed for the bacteria to multiply. Recently, a French team evidenced a link between redox and gut anaerobes based on clinical studies of severe acute malnutrition. These findings led to the development of aerobic culture of "anaerobes" by the addition of antioxidants in the culture medium.
Көп жасушалылық
Көпжасушалы тіршілік формаларының сирек ғана түрі анаэробты болады, себебі күрделі метаболизм үшін жеткілікті энергияны тек аэробты тыныс алу ғана қамтамасыз ете алады. Ерекшеліктерге Loricifera (1 мм-ден кішкентай) және 10 жасушалы Henneguya zschokkei-дің үш түрі жатады. 2010 жылы Жерорта теңізінің түбіндегі L'Atalante ойысының аса тұзды, оттегізсіз суында анаэробты Loricifera-ның үш түрі табылды. Оларда оксидативтік фосфорилирлеу жолын қамтитын митохондриялар жоқ, бұл жол барлық басқа жануарларда оттегі мен глюкозаны біріктіріп, метаболизм энергиясын өндіреді, сондықтан олар оттегіні тұтынуға қабілетсіз. Олардың орнына, бұл Loricifera энергиясын сутек арқылы, гидрогеносомаларды пайдалана отырып алады.
Few multicellular life forms are anaerobic, since only aerobic respiration can provide enough energy for a complex metabolism. Exceptions include three species of Loricifera (< 1 mm in size) and the 10 cell Henneguya zschokkei. In 2010 three species of anaerobic loricifera were discovered in the hypersaline anoxic L'Atalante basin at the bottom of the Mediterranean Sea. They lack mitochondria which contain the oxidative phosphorylation pathway, which in all other animals combines oxygen with glucose to produce metabolic energy, and thus they consume no oxygen. Instead these loricifera derive their energy from hydrogen using hydrogenosomes.
Симбиоз
Аэробтық тыныс алу және оның түйіндемелік өнімдері анаэробтар мен аэробтардың симбиозын жеңілдетеді. Бұл түрлер бойынша жиі қоректік қажеттіліктерді толықтыру мақсатында жүзеге асады. Анаэробиоз бен симбиоз цилиаттар мен прокариоттардың өзара әрекеттесуінде кездеседі. Анаэробты цилиаттар прокариоттармен эндосимбиотикалық қатынасқа қатысады. Бұл қатынастар цилиаттың прокариоттық симбионты пайдаланатын түйіндемелік өнімдерді қалдыру арқылы жүзеге асырылады. Цилиат бұл процесті ферментативтік метаболизм арқылы іске асырады. Әртүрлі жануарлардың қарыншасында осы цилиаттар, сондай-ақ көптеген анаэробты бактериялар, алғашқы организмдер және саңырауқұлақтар қоныстанады. Атап айтқанда, қарыншада табылған метаногенді археялар анаэробты цилиаттар үшін симбионттар болып табылады. Бұл анаэробтар қарыншаға ие жануарлар үшін целлюлозаны ыдырату қабілетіне байланысты пайдалы, осылайша жануарлар сіңіре алмайтын жағдайда оны биологиялық қолжетімді етеді. Термиттердің микробиотасының бір функциясы – термиттің өзінің зәр қышқылынан азотты қайтару. Бұл азотты аз мөлшердегі диетадан азотты сақтауға мүмкіндік береді. Әртүрлі термиттердің артқы ішек микробиомы талданды, нәтижесінде Clostridia, Enterobacteriaceae және грам-оң кокктарды қоса алғанда, 16 түрлі анаэробты бактериялар анықталды.
Anaerobic respiration and its end products can facilitate symbiosis between anaerobes and aerobes. This occurs across taxa, often in compensation for nutritional needs. Anaerobiosis, and symbiosis, is found in interactions between ciliates and prokaryotes. Anaerobic ciliates participate in an endosymbiotic relationship with prokaryotes. These relationships are mediated in which the ciliate leaves end products that its prokaryotic symbiont utilizes. The ciliate achieves this through the use of fermentative metabolism. The rumen of various animals house this ciliate, alongside many other anaerobic bacteria, protozoans, and fungi. In specific, methanogenic archaea found in the rumen acts as a symbiont to anaerobic ciliates. These anaerobes are useful to those with a rumen due to their ability to break down cellulose, making it bioavailable when otherwise indigestible by animals. One of the functions of termite microbiota is to recapture nitrogen from the termite's own uric acid. This allows conservation of nitrogen from an otherwise nitrogen poor diet. The hindgut microbiome of different termites has been analyzed, showing 16 different anaerobic species of bacteria, including Clostridia, Enterobacteriaceae, and Gram positive cocci.