Облигатные анаэробы: чувствительность к кислороду и механизмы гибели.
Obligate anaerobe
Облигатные анаэробы: микроорганизмы, погибающие при нормальном содержании кислорода. Чувствительность к O2 варьируется, причины – окислительный стресс и др.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Микроорганизм, погибающий под воздействием нормального содержания кислорода в атмосфере.
Microorganism killed by normal atmospheric levels of oxygen
Обязательные анаэробы – это микроорганизмы, которые погибают при нормальной концентрации кислорода в атмосфере (20,95% O2). Устойчивость к кислороду варьируется у разных видов: некоторые способны выживать при содержании кислорода до 8%, в то время как другие теряют жизнеспособность в средах, где концентрация кислорода превышает 0,5%.
Obligate anaerobes are microorganisms killed by normal atmospheric concentrations of oxygen (20.95% O2). Oxygen tolerance varies between species, with some species capable of surviving in up to 8% oxygen, while others lose viability in environments with an oxygen concentration greater than 0.5%.
Чувствительность к кислороду
Чувствительность облигатных анаэробов к кислороду обусловлена сочетанием факторов, включая окислительный стресс и выработку ферментов. Кислород также может повреждать облигатные анаэробы способами, не связанными с окислительным стрессом. Поскольку молекулярный кислород содержит два неспаренных электрона в высшей занятой молекулярной орбитали, он легко восстанавливается до супероксида (O2•-) и перекиси водорода внутри клеток. Супероксид, перекись водорода и гидроксильные радикалы относятся к классу соединений, известных как реактивные формы кислорода (РФК), высокореактивные продукты, которые вредны для микробов, включая облигатные анаэробы. Считается, что вариабельность кислородной толерантности облигатных анаэробов (<0,5–8% O2) отражает количество производимой супероксиддисмутазы и каталазы. В отсутствие кислорода мутировавшие образцы росли нормально. Например, метаногены растут при окислительно-восстановительном потенциале ниже 0,3 В.
The oxygen sensitivity of obligate anaerobes has been attributed to a combination of factors including oxidative stress and enzyme production. Oxygen can also damage obligate anaerobes in ways not involving oxidative stress. Because molecular oxygen contains two unpaired electrons in the highest occupied molecular orbital, it is readily reduced to superoxide (O2 ) and hydrogen peroxide within cells. Superoxide, hydrogen peroxide, and hydroxyl radicals are a class of compounds known as reactive oxygen species (ROS), highly reactant products that are damaging to microbes, including obligate anaerobes. The variability in oxygen tolerance of obligate anaerobes (<0.5 to 8% O2) is thought to reflect the quantity of superoxide dismutase and catalase being produced. In the absence of oxygen, the mutated samples grew normally. For example, methanogens grow at a redox potential lower than 0.3 V.
Ферментация отличается от анаэробного дыхания тем, что пируват, образующийся в результате гликолиза, расщепляется без участия электрон-транспортной цепи (то есть отсутствует окислительное фосфорилирование). Существует множество путей ферментации, таких как молочнокислое брожение, смешанное кислотное брожение, 2,3-бутандиольное брожение, в ходе которых органические соединения восстанавливаются до органических кислот и спиртов. Примеры облигатно анаэробных бактериальных родов включают Actinomyces, Bacteroides, Clostridium, Fusobacterium, Peptostreptococcus, Porphyromonas, Prevotella, Propionibacterium и Veillonella. Виды Clostridium являются эндоспорообразующими бактериями и могут выживать в атмосферных концентрациях кислорода в этой покоящейся форме. Остальные перечисленные бактерии не образуют эндоспор. Облигатные анаэробы также встречаются в пищеварительных трактах человека и других животных, а также в первом желудке жвачных животных. Примеры облигатно анаэробных грибковых родов включают грибы рубца Neocallimastix, Piromonas и Sphaeromonas.
Fermentation differs from anaerobic respiration in that the pyruvate generated from glycolysis is broken down without the involvement of an electron transport chain (i. e. there is no oxidative phosphorylation). Numerous fermentation pathways exist such as lactic acid fermentation, mixed acid fermentation, 2 3 butanediol fermentation where organic compounds are reduced to organic acids and alcohol. Examples of obligately anaerobic bacterial genera include Actinomyces, Bacteroides, Clostridium, Fusobacterium, Peptostreptococcus, Porphyromonas, Prevotella, Propionibacterium, and Veillonella. Clostridium species are endospore forming bacteria, and can survive in atmospheric concentrations of oxygen in this dormant form. The remaining bacteria listed do not form endospores. Obligate anaerobes are also found in the digestive tracts of humans and other animals as well as in the first stomach of ruminants. Examples of obligately anaerobic fungal genera include the rumen fungi Neocallimastix, Piromonas, and Sphaeromonas.