Аэробная и анаэробная среда. Чем аэробы отличаются от анаэробов

Классификация этих видов основана на их реакции на присутствие или отсутствие кислорода. Поэтому аэробные и анаэробные микроорганизмы выполняют разные функции в процессе клеточного дыхания.

Анаэробы. Не ругательство, но честь

В научной литературе все чаще появляются статьи о микроорганизмах и их применении в медицине, промышленности и сельском хозяйстве. Однако термины «аэробный» и «анаэробный» все реже появляются в параграфах, описывающих и классифицирующих микробные культуры. Почему это произошло, объясняется двусмысленностью так называемых традиционных названий.

Анаэробные бактерии (от греческого — отрицательные молекулы, греческого air — «воздух» и греческого bioz — «жизнь») — это собирательный термин для обозначения организмов, которые могут жить при частичном или полном отсутствии кислорода. Многие из них получают энергию не в результате окислительно-восстановительных реакций с кислородом, а путем специализированного окисления субстратов (неорганических соединений, органических веществ и минералов). Так, существуют серные, азотные и железные бактерии, которые используют для дыхания окисление соединений серы, азота и железа соответственно.

Записи.

Как термин «анаэробный» вошел в широкое употребление?

Впервые в науку его ввел Луи Пастер, отец микробиологии. В 1861 году он попробовал ферментацию, выделил микроорганизмы, ответственные за нее, и обнаружил, что ферментирующие маслянистые бактерии (так называемые «мертвые» бактерии, такие как Clostridium) концентрируются на дне пробирок вместе с другими жидкими средами. пульпы, осаждаются на стенках или скапливаются на поверхности. Последующие эксперименты Пастера и его учеников привели к созданию классификации микроорганизмов в зависимости от их толерантности к кислороду.

Старое разделение, основанное на опыте, выглядело следующим образом. Аэробные и анаэробные бактерии предварительно идентифицируются в жидких питательных средах по градиенту концентрации O2.1 Основные аэробные бактерии концентрируются в основном в верхней части пробирки, чтобы поглотить максимальное количество кислорода. (Исключение: микобактерии — воск — образуют пленку на поверхности благодаря липидной мембране). Основные анаэробные бактерии скапливаются на дне, чтобы избежать воздействия кислорода (или не расти). Факультативные бактерии в основном сосредоточены в верхней части (окислительное фосфорилирование более благоприятно, чем гликолиз), но встречаются по всей среде, так как являются O2-независимыми. 4. микроаэрофильные бактерии скапливаются в верхней части пробирки, но оптимальной для них является низкая концентрация кислорода. 5.Аэротолерантные анаэробные бактерии не реагируют на концентрацию кислорода и равномерно распределены по всей пробирке.

Последняя классификация выглядит следующим образом

Ориентированные анаэробы: аэробный или анаэробный рост в присутствии или отсутствии кислорода.

Микроаэрофильные анаэробы.

Изолированные анаэробы: не могут осуществлять аэробный метаболизм, но толерантны к разной степени кислорода.

Эссенциальные анаэробы — это организмы, которые погибают в присутствии молекулярного кислорода (свободного O2). Тяжелых анаэробов немного — некоторые бактерии, некоторые дрожжи, некоторые хлысты, некоторые виды инфузорий и некоторые древние. Большинство анаэробных организмов исчезло миллионы лет назад, когда на Земле стало много свободного кислорода. Многие из них сейчас живут глубоко в почве, на дне аквариумов и внутри других организмов (паразиты и инфекционные бактерии). Многие из них являются частью нормальной флоры слизистых оболочек человека и животных, включая симбиотические бактерии желудочно-кишечного тракта.

Один интересный факт

В начале прошлого века существовала общая теория об эволюционной постановке анаэробных бактерий. Анаэробные прокариоты развивались задолго до появления насыщенной кислородом атмосферы Земли, поэтому анаэробы считались древними. Позже, по мере изменения планетарных условий, некоторые из них превратились в аэробику. Аэробные реакции протекают быстрее и «дешевле» для организма, который более энергоэффективен. При ферментации общий выход АТФ составляет четыре молекулы АТФ и две молекулы NAD * H2, а при дыхании общий выход АТФ составляет 30 молекул. Таким образом, аэробика получила эволюционное преимущество.

Однако с открытием анаэробных эукариот, включая анаэробные многоклеточные организмы, эта теория частично утратила свою актуальность. Генетический анализ поднял еще много вопросов. Многие основные анаэробы оказались совершенно неродственными. Более того, у них нет общего предка. Еще один интересный момент заключается в том, что некоторые вторичные анаэробы (не путать с вторичными анаэробами ферментации), как выяснилось, частично или полностью утратили способность окислять кислород в процессе адаптации. Так, например, Zymomonas mobilis и Clostridium произошли от цитохромсодержащих организмов (то есть, скорее всего, аэробных).

Структурное сходство между Zymomonas и дрожжами, которые живут и ферментируют в сходной среде.

Молочнокислое брожение широко используется в легкой пищевой промышленности. Он используется в производстве молочнокислых продуктов, таких как кефир, йогурт и творог.

Особенности аэробных микроорганизмов

Аэробные микроорганизмы не могут существовать без кислорода. Она необходима им для роста, развития и размножения. Кислород позволяет им окислять моносахариды, такие как глюкоза.

Производство энергии в этих микроорганизмах происходит в процессе гликолиза. Далее следует цепь Кребса и система переноса электронов. Насыщенная кислородом среда очень питательна для этих микроорганизмов. Примерами аэробов являются Bacillus и Nocardia.

Виды аэробики.

Аэробные микроорганизмы классифицируются в соответствии с их потребностями в кислороде.

• Эссенциальная аэробика или аэробика. Для занятий аэробикой необходим кислород. Они используют его для клеточного дыхания и окисления органических веществ, таких как сахара и жиры, из которых они получают энергию. Примерами основных аэробных микроорганизмов являются Nocardia, Mycobacterium tuberculosis и Mycobacterium cholerae.
• Микроаэробная аэробика. Они обладают способностью выживать при низкой концентрации кислорода (около 10%). Примером может служить Helicobacter pylori.

Бактерии, которым для выживания необходим кислород, легко уничтожаются при выращивании в жидкой среде. Поскольку для полноценного выживания им необходим кислород, они всплывают на поверхность, чтобы выжить.

Особенности анаэробов

Эти микроорганизмы не используют кислород в своем энергетическом метаболизме. Для этого им необходимы марганец, сера, кобальт, азот, металл или железо. Анаэробные микроорганизмы подвергаются ферментации в процессе производства энергии. Для выживания они используют энергию, вырабатываемую в процессе анаэробной ферментации:

Классификация анаэробных микроорганизмов также определяется уровнем токсичности кислорода:

• Аэротолерантный Им не нужен кислород для выживания, и его присутствие им не вредит. Им не нужен кислород, чтобы выжить без него, и они не подвержены его воздействию.
• Примером этого является присутствие кислорода. Кислород вреден для этих микроорганизмов. Они живут и растут только тогда, когда в окружающей среде полностью отсутствует кислород. Примерами являются клостридии, метаносарцины.
• Ориентация. На их рост и активность не влияет присутствие кислорода. Они могут жить как с кислородом, так и без него. Примером может служить кишечная палочка.

Анаэробы не могут выжить в среде, богатой кислородом. Он токсичен для облигатных видов, но не вреден для факультативных видов.

Сходства между аэробами и анаэробами

• Это прокариотические микроорганизмы.
• Начальной стадией клеточного дыхания является гликолиз.
• Патогенные микроорганизмы находятся в их основании.
• Они используются в различных отраслях промышленности.

Отличительные характеристики микроорганизмов приведены в таблице ниже.

Аэробы и анаэробы требуют различных питательных веществ для своего выживания. Аэробные микроорганизмы требуют кислород для энергетического метаболизма, в то время как анаэробные микроорганизмы его не используют. Вместо этого они используют нитраты, серу и метан. По этой причине ключевые различия между этими микроорганизмами заключаются в типах конечных акцепторов электронов, используемых в клеточном дыхании.

警告。 Группа «Медика» продает автоматические микробиологические анализаторы и флаконы с питательной средой, ноМы не предлагаем услугу Сбор или расшифровка образцов крови.

Общая формула гетероферментативного молочнокислого брожения выглядит следующим образом: 2C6H12O6 (глюкоза) -‘ C3H6O3 (молочная кислота) + C4H6O4 (гликолевая кислота) + C2H4O2 (уксусная кислота) + C2H5OH (этиловый спирт) + CO2 (углекислый газ) + H2 (водород) + энергия.

Анаэробное дыхание

Анаэробное дыхание происходит в отсутствие кислорода. Он состоит из двух этапов. Как и при аэробном дыхании, первым этапом является гликолиз, в результате которого из глюкозы образуется АТФ. На втором этапе — ферментации — образуется молочная кислота или этанол, в зависимости от типа ферментации. Молочная кислота образуется в результате брожения молочной кислоты, а этанол — в результате брожения спирта. Именно поэтому дрожжи используются в производстве хлеба и пива для получения этанола.

Анаэробное дыхание обычно осуществляется микроорганизмами, такими как бактерии, которые являются прокариотами и не имеют ядра. Бактерии и животные клетки используют молочнокислое брожение. Примером ферментации молочной кислоты является ощущение жжения в мышцах после бега. Это происходит, когда мышечные клетки не получают достаточно кислорода и вынуждены дышать анаэробно. Молочная кислота вызывает ощущение жжения в мышцах, а недостаток АТФ приводит к усталости.

Отличия

Как упоминалось ранее, основное различие между аэробным и анаэробным дыханием заключается в наличии кислорода. Аэробное дыхание требует кислорода, анаэробное — нет. Именно присутствие кислорода определяет создаваемый продукт. В процессе аэробного дыхания образуются углекислый газ, вода и АТФ. При анаэробном дыхании образуется молочная кислота, этанол и АТФ.

Во время анаэробного дыхания синтезируется только две молекулы АТФ, тогда как во время аэробного дыхания образуется 36 молекул АТФ. Кроме того, аэробное дыхание, как правило, происходит в организмах, клетки которых имеют ядра, тогда как анаэробное дыхание происходит в прокариотах. Однако важно отметить, что животные подвергаются молочнокислому брожению, которое является анаэробным. Это происходит, когда мышечные клетки не могут получить достаточное количество кислорода.

Анаэробные микроорганизмы включают добровольных анаэробов, аэробных анаэробов и основных анаэробов. Основой для этой классификации является уровень кислородной токсичности этих микроорганизмов по отношению к аэробам.

1. Все эти прокариоты не имеют отдельного ядра.
2. Они размножаются либо прорастанием, либо делением.
3. Благодаря дыханию, как аэробные, так и анаэробные организмы расщепляют большое количество органических отходов посредством процессов окисления.
4. Бактерии — единственные организмы, чье дыхание связывает молекулярный азот с органическими соединениями.
5. Аэробные и анаэробные организмы могут дышать в широком диапазоне температур. Одноклеточные организмы без ядер классифицируются следующим образом

• Криофильные — условия жизни около 0°C,.
• Мезотермофильные — продолжительность жизни 20-40°C, и
• Термофильные — рост и дыхание при температуре 50-75°C.

Я работаю ветеринаром. Я люблю танцы, спорт и йогу. Мои приоритеты — саморазвитие и изучение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табуированные темы: право, политика, информатика, видеоигры.