В чем разница между аэробами и анаэробами?

Микроорганизмы, в частности бактерии, были разделены на несколько групп в зависимости от различных характеристик, таких как внешний вид, свойства культуры, потребность в энергии и питательных веществах, биосинтетическая способность, оптимальная температура роста, потребность в кислороде и другие. Одной из классификаций, используемых для разделения бактерий, является потребность в кислороде, которая делит партию на две основные группы, а именно: аэробы или виды бактерий, которым обычно требуется кислород для роста, и анаэробы или бактерии, которым не нужен кислород для роста.

Кислород (O2) является важной молекулой для метаболизма, роста и выживания многих видов микробов, однако некоторые группы не могут выжить в присутствии кислорода, в то время как другие находятся между этими двумя и считаются микробами, толерантными к кислороду. В биохимических реакциях с участием кислорода образуются высокореактивные молекулы, такие как перекись водорода и супероксидные свободные радикалы, которые наносят вред организму. Чтобы бороться с воздействием этих молекул, у бактерий есть ферменты, которые преобразуют свободные радикалы в более безопасные формы соединений кислорода, такие как вода. Некоторые микробы, аэробы, обладают такими ферментами, как каталаза, пероксидаза и супероксиддисмутаза, участвующими в метаболизме кислорода. Другие, анаэробы, не обладают ферментами для преобразования этих свободных радикалов, поэтому они не могут выжить в присутствии кислорода в окружающей среде.

Первая группа, называемая аэробами, делится на три класса, а именно: облигатные аэробы, которым для метаболизма и биосинтеза необходим кислород, в основном для аэробного дыхания; с другой стороны, факультативные аэробы не нуждаются в кислороде, но могут оптимально расти в его присутствии, и Последний — это микроаэрофильные аэробы, которые используют очень минимальное количество кислорода для своего метаболизма, поскольку внутри клетки у них есть некоторые чувствительные к кислороду молекулы. Аэробные бактерии способны использовать кислород в качестве конечного акцептора электронов и превращать его в воду.

Другая группа — анаэробы, которые подразделяются на два класса. Аэротолерантные анаэробы – это те, которые не нуждаются в кислороде, но выживают даже при наличии кислорода, но не могут использовать кислород в своем метаболизме. С другой стороны, облигатные анаэробы не смогут выжить при попадании кислорода в их среду. По сравнению с аэробами, анаэробы используют другие молекулы, такие как углекислый газ, сера и ацетат, в качестве конечных акцепторов электронов во время энергетического метаболизма.

Существуют определенные биохимические реакции, используемые для классификации бактерий в зависимости от их потребности в кислороде. Красители-индикаторы окислительно-восстановительной реакции обычно добавляют в среду, чтобы определить, может ли неизвестная бактерия использовать кислород. Краситель резазурин - это широко используемый краситель для демонстрации анаэробных условий и использования кислорода. При восстановлении его цвет меняется с синего на розовый, что указывает на реакцию с кислородом. Интенсивность изменения цвета обычно связана с потребностью видов бактерий, присутствующих в среде, в кислороде. Этот метод обычно применяется к молоку, чтобы продемонстрировать анаэробные условия в молоке.

Некоторые исследователи, как правило, сталкиваются с проблемами при использовании традиционных методов определения потребности бактерий в кислороде, поскольку не все виды бактерий можно культивировать в лаборатории, в то время как другие, особенно некоторые анаэробные бактерии, очень чувствительны к присутствию кислорода, что требует строгих методов. для поддержания анаэробных условий. Однако с помощью новых технологий, таких как технологии секвенирования, можно легко определить потребность в кислороде и другие биохимические характеристики. Полногеномное секвенирование дает целостное представление обо всех характеристиках, которыми обладает организм. Его можно использовать, чтобы узнать, есть ли в организме гены, кодирующие ферменты, участвующие в метаболизме кислорода. С другой стороны, специальные методы секвенирования, такие как секвенирование транскриптома, можно использовать, чтобы увидеть реакцию бактерий на изменения условий роста, такие как изменение концентрации кислорода.