Факультативный анаэробный организм

Аэробные и анаэробные бактерии могут быть идентифицированы, выращивая их в пробирках тиогликолетного бульона :
1: Обязательные аэробузы нуждаются в кислороде, потому что они не могут ферментировать или дышать анаэробно . Они собираются в верхней части трубки, где концентрация кислорода является самой высокой.
2: Обязательные анаээробиты отравлены кислородом, поэтому они собираются на дне трубки, где концентрация кислорода является самой низкой.
3: **факультативные анаээробиты** могут расти с кислородом или без него, потому что они могут метаболизировать энергию аэробно или анаэробно. Они собираются в основном на вершине, потому что аэробное дыхание генерирует больше АТФ, чем ферментация.
4: Микроаэрофилы нуждаются в кислороде, потому что они не могут ферментировать или дышать анаэробно. Тем не менее, они отравлены высокими концентрациями кислорода. Они собираются в верхней части пробирки, но не самая вершина.
5: Аэротолерантные анаэробные анаэробные. Не требуют кислорода, поскольку они используют ферментацию для изготовления АТФ. В отличие от облигатных анаэробных, они не отравлены кислородом. Их можно найти равномерно распространяться по всей пробирке.

Факультативный анаэробный организм - это организм , который делает АТФ путем аэробного дыхания, если присутствует кислород , но способен переключаться на ферментацию , если кислород отсутствует. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Некоторые примеры факультативно анаэробных бактерий являются Staphylococcus spp. В ^{[ 3 ]} Escherichia coli , Salmonella , Listeria spp., ^{[ 4 ]} Shewanella onidensis и Yersinia pestis . Определенные эукариоты также являются факультативными анаэробными анаэробными группами, включая грибы , такие как Saccharomyces cerevisiae ^{[ 5 ]} и многие водные беспозвоночные, такие как нереидные полихеты . ^{[ 6 ]}

Было отмечено, что у мутантов сальмонеллы тифимурий , который подвергался мутациям, как облигатные аэробузы, либо анаэробные, существовали различные уровни белков-хроматина. Позже было обнаружено, что облигационные аэроботы имеют дефектную субъединицу ДНК -гиразы A ( Gyra ), в то время как облигатные анаэробные были дефектными в топоизомеразе I ( Topi ). Это указывает на то, что топоизомераза I и связанная с ней расслабление хромосомной ДНК необходимы для транскрипции генов, необходимых для аэробного роста, в то время как обратное верно для ДНК -гиразы. ^{[ 7 ]} Кроме того, в Escherichia coli K-12 было отмечено, что фосфофруктокиназа (PFK) существует в виде димера в аэробных условиях и в качестве тетрамера в анаэробных условиях. Учитывая роль PFK в гликолизе, это имеет значение для влияния кислорода на метаболизм глюкозы E. coli K-12 в отношении механизма эффекта Пастера . ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Существует основная сеть транскрипционных факторов (TFS), которая включает в себя основную кислород-чувствительную ARCA и FNR, контролирующие адаптацию Escherichia coli к изменениям в доступности кислорода. Активность этих двух регуляторов свидетельствует о пространственных эффектах, которые могут влиять на экспрессию генов в микроаэробном диапазоне. Также наблюдалось, что эти чувствительные к кислороду белки защищены в цитоплазме потребителями кислорода в клеточной мембране, известной как терминальные оксидазы . ^{[ 10 ]}

Функции

Факультативные анаээробиты способны расти как в присутствии, так и в отсутствие кислорода из -за экспрессии как аэробных, так и анаэробных дыхательных цепей с использованием либо кислорода, либо альтернативного акцептора электронов. ^{[ 11 ]} Например, в отсутствие кислорода E. coli может использовать фумарат , нитрат , нитрит , диметилсульфоксид или оксид триметиламина в качестве акцептора электронов. ^{[ 11 ]} Эта гибкость позволяет факультативным анаээробам выжить в ряде среды и в средах с часто меняющимися условиями. ^{[ 1 ]}

Несколько видов протистов используют факультативный анаэробный метаболизм для усиления продукции АТФ, а некоторые могут производить дигидроген в рамках этого процесса. ^{[ 12 ]}

Как патогены

Поскольку факультативные анаээробиты способны расти как в присутствии, так и в отсутствии кислорода, они могут выжить во многих различных средах, легко адаптироваться к изменяющимся условиям и, таким образом, иметь избирательное преимущество перед другими бактериями. В результате большинство опасных для жизни патогенных микроорганизмов являются факультативными анаээробами. ^{[ 1 ]}

Способность факультативных анаэробных патогенов выжить без кислорода важна, поскольку их инфекция снижает уровень кислорода в кишечной ткани их хозяина. ^{[ 13 ]} Более того, способность факультативных анаэробных ограничений на уровне кислорода в местах инфекции полезна для них и других бактерий, поскольку диоксидген может образовывать реактивные формы кислорода (АФК). Эти виды токсичны для бактерий и могут повредить их ДНК, среди других компонентов. ^{[ 1 ]}

а) Эшерация Коли

б) сальмонелла

в) Streptococcus pneumoniae

г) Haemophilus influenzae

Примеры патогенных факультативных анаэробных.

Смотрите также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Андре, Антонин С.; Дебанд, Лорина; Мартин, Бенуа С. (август 2021 г.). «Селективное преимущество факультативных анаэробных изделий зависит от их уникальной способности справляться с изменением уровня кислорода во время инфекции» . Клеточная микробиология . 23 (8): E13338. doi : 10.1111/cmi.13338 . ISSN 1462-5814 . PMID 33813807 . S2CID 233027658 .
^ Müller, Volker (2001-04-19). "Ферментационная бактерия " эл два : 10,1038/npg . ISBN 9780470016176 .
^ Райан К.Дж; Рэй CG, ред. (2004). Шеррис Медицинская микробиология (4 -е изд.). МакГроу Хилл. С. 261–271, 273–296. ISBN 0-8385-8529-9 .
^ Singleton P (1999). Бактерии в биологии, биотехнологии и медицине (5 -е изд.). Уайли. С. 444–454. ISBN 0-471-98880-4 .
^ Carlile MJ, Watkinson SC, Gooday GW (2001). Грибы (2 -е изд.). Академическая пресса. С. 85–105. ISBN 0-12-738446-4 .
^ Schöttler, U. (30 ноября 1979 г.). «Об анаэробном метаболизме трех видов Nereis (Annelida)» (PDF) . Серия прогресса в морской экологии . 1 : 249–54. Bibcode : 1979meps .... 1..249s . doi : 10.3354/meps001249 . ISSN 1616-1599 . Получено 14 февраля 2010 года .
^ Yamamoto, N. & Droffner, ML (1985). Механизмы, определяющие аэробный или анаэробный рост в факультативном анаэробном сальмонелле. Материалы Национальной академии наук , 82 (7), 2077-2081. https://doi.org/10.1073/pnas.82.7.2077
^ Doelle, HW (1974). Димерная и тетрамерная фосфофтрукокиназа и эффект пастера в Eschericia coli K-1 Письмо FEBS , 49 (2), 220-2 PII: 0014-5793 (74) 80516-8 ( core.ac.uk )
^ Pasteur L (1857). «Мемуары о ферментации лактического приступа» [диссертация на ферментацию, называемую лактической]. Отчеты Академии наук (по -французски). 45 (913–916): 1032–1036.
^ Rolfe, MD, Ocone, A., Stapleton, MR, Hall, S., Trotter, EW, Poole, RK, ... & Green, J. (2012). Системный анализ активности фактора транскрипции в средах со стабильными и динамическими концентрациями кислорода. Открытая биология , 2 (7), 120091. Https://doi.org/10.1098/rsob.120091
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Unden, Готфрид; Trageser, Martin (1991). «Экспрессия генов, регулируемая кислородом в Escherichia coli: контроль анаэробного дыхания белком FNR» . Антони Ван Леувенхук . 59 (2): 65–76. doi : 10.1007/bf00445650 . ISSN 0003-6072 . PMID 1854188 . S2CID 33083164 .
^ Джинджер, Майкл Л.; Фриц-Лейлин, Лилиан К.; Фултон, Чендлер; Cande, W. Zacheus; Доусон, Скотт С. (2010-12-01). «Международный метаболизм в протистах: основанный на последовательности взгляд на факультативный анаэробный метаболизм у эволюционно разнообразных эукариот» . Профист . 161 (5): 642–671. doi : 10.1016/j.protis.2010.09.001 . ISSN 1434-4610 . PMC 3021972 . PMID 21036663 .
^ Дженневейн, Джонас; Матушак, Жасмин; Уолтер, Стеффи; Фелми, Боас; Гендера, Катрин; Шац, Валентин; Новоттни, Моника; Либш, Грегор; Хенсель, Майкл; Хардт, Вольф-Диетрих; Герлах, Роман Г.; Джейнч, Джонатан (декабрь 2015 г.). «Низко -кислородная напряженность, обнаруженная в S Almonella -инфицированной репликации кишечной ткани S, в макрофагах путем нарушения антимикробной активности и увеличивая вирулентность S -almonella: гипоксия и репликация сальмонеллы» . Клеточная микробиология . 17 (12): 1833–1847. doi : 10.1111/cmi.12476 . PMID 26104016 .

Внешние ссылки

[:0-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Андре, Антонин С.; Дебанд, Лорина; Мартин, Бенуа С. (август 2021 г.). «Селективное преимущество факультативных анаэробных изделий зависит от их уникальной способности справляться с изменением уровня кислорода во время инфекции» . Клеточная микробиология . 23 (8): E13338. doi : 10.1111/cmi.13338 . ISSN 1462-5814 . PMID 33813807 . S2CID 233027658 .

[2] Müller, Volker (2001-04-19). "Ферментационная бактерия " эл два : 10,1038/npg . ISBN 9780470016176 .

[Sherris-3] Райан К.Дж; Рэй CG, ред. (2004). Шеррис Медицинская микробиология (4 -е изд.). МакГроу Хилл. С. 261–271, 273–296. ISBN 0-8385-8529-9 .

[Singleton-4] Singleton P (1999). Бактерии в биологии, биотехнологии и медицине (5 -е изд.). Уайли. С. 444–454. ISBN 0-471-98880-4 .

[Carlile-5] Carlile MJ, Watkinson SC, Gooday GW (2001). Грибы (2 -е изд.). Академическая пресса. С. 85–105. ISBN 0-12-738446-4 .

[6] Schöttler, U. (30 ноября 1979 г.). «Об анаэробном метаболизме трех видов Nereis (Annelida)» (PDF) . Серия прогресса в морской экологии . 1 : 249–54. Bibcode : 1979meps .... 1..249s . doi : 10.3354/meps001249 . ISSN 1616-1599 . Получено 14 февраля 2010 года .

[7] Yamamoto, N. & Droffner, ML (1985). Механизмы, определяющие аэробный или анаэробный рост в факультативном анаэробном сальмонелле. Материалы Национальной академии наук , 82 (7), 2077-2081. https://doi.org/10.1073/pnas.82.7.2077

[8] Doelle, HW (1974). Димерная и тетрамерная фосфофтрукокиназа и эффект пастера в Eschericia coli K-1 Письмо FEBS , 49 (2), 220-2 PII: 0014-5793 (74) 80516-8 ( core.ac.uk )

[9] Pasteur L (1857). «Мемуары о ферментации лактического приступа» [диссертация на ферментацию, называемую лактической]. Отчеты Академии наук (по -французски). 45 (913–916): 1032–1036.

[10] Rolfe, MD, Ocone, A., Stapleton, MR, Hall, S., Trotter, EW, Poole, RK, ... & Green, J. (2012). Системный анализ активности фактора транскрипции в средах со стабильными и динамическими концентрациями кислорода. Открытая биология , 2 (7), 120091. Https://doi.org/10.1098/rsob.120091

[:1-11] Jump up to: ^а ^{беременный} Unden, Готфрид; Trageser, Martin (1991). «Экспрессия генов, регулируемая кислородом в Escherichia coli: контроль анаэробного дыхания белком FNR» . Антони Ван Леувенхук . 59 (2): 65–76. doi : 10.1007/bf00445650 . ISSN 0003-6072 . PMID 1854188 . S2CID 33083164 .

[12] Джинджер, Майкл Л.; Фриц-Лейлин, Лилиан К.; Фултон, Чендлер; Cande, W. Zacheus; Доусон, Скотт С. (2010-12-01). «Международный метаболизм в протистах: основанный на последовательности взгляд на факультативный анаэробный метаболизм у эволюционно разнообразных эукариот» . Профист . 161 (5): 642–671. doi : 10.1016/j.protis.2010.09.001 . ISSN 1434-4610 . PMC 3021972 . PMID 21036663 .

[13] Дженневейн, Джонас; Матушак, Жасмин; Уолтер, Стеффи; Фелми, Боас; Гендера, Катрин; Шац, Валентин; Новоттни, Моника; Либш, Грегор; Хенсель, Майкл; Хардт, Вольф-Диетрих; Герлах, Роман Г.; Джейнч, Джонатан (декабрь 2015 г.). «Низко -кислородная напряженность, обнаруженная в S Almonella -инфицированной репликации кишечной ткани S, в макрофагах путем нарушения антимикробной активности и увеличивая вирулентность S -almonella: гипоксия и репликация сальмонеллы» . Клеточная микробиология . 17 (12): 1833–1847. doi : 10.1111/cmi.12476 . PMID 26104016 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]