Анаэробы это в биологии кратко
Обновлено: 02.05.2024
Смотреть что такое "анаэробы" в других словарях:
АНАЭРОБЫ — (от греческого an отрицательная частица, aer воздух и bios жизнь), организмы, способные жить и развиваться в отсутствие свободного кислорода; некоторые виды бактерий, дрожжей, простейших, червей. Облигатные, или строгие, анаэробы развиваются… … Современная энциклопедия
АНАЭРОБЫ — (анаэробные организмы) способны жить в отсутствии атмосферного кислорода; некоторые виды бактерий, дрожжей, простейших, червей. Энергию для жизнедеятельности получают, окисляя органические, реже неорганические вещества без участия свободного… … Большой Энциклопедический словарь
АНАЭРОБЫ — (гр.). Бактерии и тому подобные низшие животные, способные жить лишь при полном отсутствии кислорода воздуха. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. анаэробы (см. анаэробиоз) иначе анаэ робионты,… … Словарь иностранных слов русского языка
Анаэробы — (от греческого an отрицательная частица, aer воздух и bios жизнь), организмы, способные жить и развиваться в отсутствие свободного кислорода; некоторые виды бактерий, дрожжей, простейших, червей. Облигатные, или строгие, анаэробы развиваются… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Анаэробы — (от а. ан. и аэробы), организмы (микроорганизмы, моллюски и др.), способные жить и развиваться в бескислородной среде. Термин ввел Л. Пастер (1861), открывший бактерии масляно кислого брожения. Экологический энциклопедический словарь.… … Экологический словарь
анаэробы — организмы (в основном прокариоты), способные жить при отсутствии в среде свободного кислорода. Облигатные А. получают энергию в результате брожения (маслянокислые бактерии и др.), анаэробного дыхания (метаногены, сульфатвосстанавливающие бактерии … Словарь микробиологии
АНАЭРОБЫ — сокр. назв. анаэробных организмов. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия
АНАЭРОБЫ — (от греч. а отриц. част., аег воздух и bios жизнь), микроскопические организмы, способные черпать энергию (см. Анаэробиоз) не в реакциях окисления, а в реакциях расщепления как органических соединений, так и неорганических (нитраты, сульфаты и пр … Большая медицинская энциклопедия
АНАЭРОБЫ — организмы, нормально развивающиеся при полном отсутствии свободного кислорода. В природе А. находятся всюду, где разлагаются органические вещества без доступа воздуха (в глубоких слоях почвы, особенно заболоченной, в навозе, иле и т. п.). Имеются … Прудовое рыбоводство
анаэробы — ов, мн. (ед. анаэроб, а; м.). Биол. Организмы, способные жить и развиваться при отсутствии свободного кислорода (ср. аэробы). ◁ Анаэробный, ая, ое. А ые бактерии. А ая инфекция. * * * анаэробы (анаэробные организмы), способны жить в отсутствие… … Энциклопедический словарь
История вопроса
Старое деление на основе опыта выглядело так. Аэробные и анаэробные бактерии предварительно идентифицируются в жидкой питательной среде по градиенту концентрации O2: 1. Облигатные аэробные бактерии в основном собираются в верхней части пробирки, чтобы поглощать максимальное количество кислорода. (Исключение: микобактерии — рост плёнкой на поверхности из-за восколипидной мембраны). 2. Облигатные анаэробные бактерии собираются в нижней части, чтобы избежать кислорода (либо не дают роста). 3. Факультативные бактерии собираются в основном в верхнем (окислительное фосфорилирование является более выгодным, чем гликолиз), однако они могут быть найдены на всём протяжении среды, так как от O2 не зависят. 4. Микроаэрофилы собираются в верхней части пробирки, но их оптимум — малая концентрация кислорода. 5. Аэротолерантные анаэробы не реагируют на концентрации кислорода и равномерно распределяются по пробирке.
Современная классификация выглядит так:
Факультативные анаэробы: аэробный или анаэробный рост при наличии или отсутствии кислорода.
Микроаэрофильные анаэробы.
Облигатные анаэробы: не способны к аэробному метаболизму, но в различной степени толерантны к кислороду.
Облигатные анаэробы – организмы, которые гибнут в присутствии молекулярного кислорода (свободного О2). Строгих анаэробов немного – это некоторые бактерии, отдельные виды дрожжей, некоторые жгутиконосцы, несколько видов инфузорий и архей. Большая часть анаэробной биоты погибла много миллионов лет назад, когда на планете появился свободный кислород в больших количествах. Сейчас многие из них живут глубоко в почве, на дне водоемов и внутри других организмов (паразитические и инфекционные бактерии). Многие из них входят в состав нормальной флоры слизистых оболочек человека и животных, в том числе бактерий-симбионтов ЖКТ.
В свою очередь, облигатные анаэробы подразделяют на:
Строгие анаэробы: выдерживают только ≤0,5% кислорода
Умеренные анаэробы: выдерживают от 2 до 8% кислорода
Аэротолерантные анаэробы: переносят атмосферную концентрацию кислорода в течение ограниченного времени.
Сейчас этот термин в биологии практически не применяют, так как тогда к капнеистическим организмам пришлось бы причислить и человека – ткани животных, культивируемые отдельно от организма (in vitro), также требуют понижения содержания О2 и повышения СО2, иначе верхний слой клеток окисляется и погибает. Животных от подобной участи спасает кожа. Однако в медицине так все еще обозначают некоторые виды инфекционной флоры.
Аэротолерантные анаэробы – организмы, способные переживать некоторое количество кислорода в среде, но не использующие его для своих нужд. При этом организм в присутствии О2 не погибает, продолжая размножаться и расти. К этой группе относятся почти все молочнокислые микроорганизмы, многие маслянокислые бактерии и дрожжи.
Умеренно-строгие анаэробы – организмы, которые могут выживать при низких концентрациях молекулярного кислорода, но не размножаются и не используют его. Гибнут при концентрациях кислорода, превышающих 2 – 8%.
Минутка интересных фактов
Однако с открытием анаэробных эукариот, включая анаэробных многоклеточных, эта теория частично потеряла свои позиции. Еще больше вопросов вызвал генетический анализ. Оказалось, что многие облигатные анаэробы никак друг с другом не связаны. Более того, не имеют общего предка. Еще один интересный момент – обнаружилось несколько вторично анаэробных организмов (не путать с вторичными анаэробами при брожении) – в процессе приспособления они частично или полностью утратили способность к кислородному окислению. Так, например, Zymomonas mobilis, а также клостридии произошли от цитохром-содержащих (т.е. скорее всего аэробных) организмов.
Сходства в строении Zymomonas и дрожжей, живущих в похожих средах и осуществляющих брожение
Основы процесса
Люди, да и вообще млекопитающие животные, а также рыбы, птицы, рептилии и амфибии, даже многие черви, грибы и растения относятся к аэробным организмам – для получения энергии нам нужен кислород.
Именно поэтому нам необходимо дышать – кислород, поступающий в легкие, связывается гемоглобином (у некоторых животных – гемоцианином) и разносится по всему организму к каждой клетке тела. Далее каждая клетка самостоятельно проводит цикл окислительно-восстановительных реакций, именуемых клеточным (митохондриальным) дыханием.
Сам процесс дыхания имеет три этапа (подготовительный, безкислородный и кислородный), множество ступеней, побочных продуктов, а также использует вещества, предварительно полученные в других реакциях (ацетил-КоА, убихинон, НАД и другие). Все это доставляется к мембране митохондрий и участвует в окислительном фосфорилировании – непосредственно клеточном дыхании. Оно также называется полным окислением – за бескислородным этапом неполного анаэробного окисления (гликолиза) следует дополнительный.
Общая упрощенная формула этого процесса выглядит так:
Схематично весь цикл изображен на рисунке.
Альтернативы дыхания
В тканях человека может происходить синтез АТФ и безкислородным путем в особых условиях. Так, у бегунов на длинные дистанции при длительной нагрузке на мускулатуру в мышцах заканчивается кислород, а новый с кровью поступать не успевает, как не успевает и доставка АТФ из других источников.
В таком случае включается резервный механизм – анаэробный синтез АТФ.
Анаэробные пути пополнения энергии в организме человека включаются при чрезмерном утомлении, гипоксии (нехватке кислорода для дыхания), воспалениях и нарушениях обмена веществ (например, заболеваниях крови). Три характерных для мышц следующие:
Креатинфосфатазный (фосфогеный или алактатный) механизм — перефосфорилирование между креатинфосфатом и АДФ
Миокиназный — синтез (иначе ресинтез) АТФ при реакции трансфосфорилирования 2 молекул АДФ (аденилатциклаза)
Они имеют различные триггеры (механизмы запуска), различную эффективность и различное эффективное время работы.
При этом необходимо помнить, что все бескислородные пути клеточного дыхания у человека являются резервным механизмом, защитой от смерти в критической ситуации. Они намного менее эффективны, чем кислородный путь (обеспечивают меньший выход АТФ). Кроме того, все они сильно изменяют рН ткани, что может привести к угнетению других функций и отмиранию клеток.
Итого
Однако фактор аэробности по-прежнему осается важен при исследованиях некоторых инфекционных заболеваний, а также при исследовании микробиоты человека. Более того, некоторые ученые остановили свое внимание на анаэробных организмах экстремальных сред обитания (вулканов, гейзеров, глубоководных впадин, шельфовых льдов и изолированных пещер) с космической целью — выяснить, какой может быть иная жизнь.
Но об этом поговорим в следующий раз.
Всего хорошего и не болейте!
Статья написана биотехнологом Людмилой Хигерович и опубликована в научном сообществе Фанерозой.
Обухов Д.К., Кириленко В.Н. Биология. Клетки и ткани. Учебное пособие для СПО – М.: Юрайт, 2018.
Wang Q, Song K, Hao X, Wei J, Pijuan M, van Loosdrecht MCM, Zhao H. Evaluating death and activity decay of Anammox bacteria during anaerobic and aerobic starvation. Chemosphere. 2018 Jun;201:25-31.
Michiko M. Nakano, Peter Zuber. Anaerobic growth of a “strict aerobe” (Bacillus subtilis) // Annual Review of Microbiology
Dhar K, Subashchandrabose SR, Venkateswarlu K, Krishnan K, Megharaj M. Anaerobic Microbial Degradation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: A Comprehensive Review. Rev Environ Contam Toxicol. 2020;251:25-108.
Larry M. Bush, Maria T. Vazquez-Pertejo. Overview of Anaerobic Bacteria – Charles E. Schmidt College of Medicine, Florida Atlantic University, 2019
Hanqi Gu, Jian Zhang, Jie Bao. High tolerance and physiological mechanism of Zymomonas mobilis to phenolic inhibitors in ethanol fermentation of corncob residue // Biotechnology Bioengineering, vol. 112, Issue 9, 07 April 2015
Аэробные и анаэробные бактерии предварительно идентифицируются в жидкой питательной среде по градиенту концентрации O2:
1. Облигатные аэробные бактерии в основном собираются в верхней части пробирки, чтобы поглощать максимальное количество кислорода. (Исключение: микобактерии — рост плёнкой на поверхности из-за восколипидной мембраны).
2. Облигатные анаэробные бактерии собираются в нижней части, чтобы избежать кислорода (либо не дают роста).
3. Факультативные бактерии собираются в основном в верхнем (окислительное фосфорилирование является более выгодным, чем гликолиз), однако они могут быть найдены на всём протяжении среды, так как от O2 не зависят.
4. Микроаэрофилы собираются в верхней части пробирки, но их оптимум — малая концентрация кислорода.
5. Аэротолерантные анаэробы не реагируют на концентрации кислорода и равномерно распределяются по пробирке.
Анаэробы — обширная группа организмов, как микро-, так и макроуровня:
- анаэробные микроорганизмы — обширная группа прокариотов и некоторые простейшие.
- макроорганизмы — грибы, водоросли, растения, фораминиферы и некоторые животные, такие как большинство гельминтов (сосальщики, ленточные черви, круглые черви (например, аскарида), а также Henneguya salminicola из типа стрекающих.
Помимо этого, анаэробное окисление глюкозы играет важную роль в работе поперечнополосатой мускулатуры животных и человека (особенно в состоянии тканевой гипоксии).
Аэробные и анаэробные бактерии предварительно идентифицируются в жидкой питательной среде по градиенту концентрации O2:
1. Облигатные аэробные бактерии в основном собираются в верхней части пробирки, чтобы поглощать максимальное количество кислорода. (Исключение: микобактерии — рост плёнкой на поверхности из-за восколипидной мембраны).
2. Облигатные анаэробные бактерии собираются в нижней части, чтобы избежать кислорода (либо не дают роста).
3. Факультативные бактерии собираются в основном в верхнем (окислительное фосфорилирование является более выгодным, чем гликолиз), однако они могут быть найдены на всём протяжении среды, так как от O2 не зависят.
4. Микроаэрофилы собираются в верхней части пробирки, но их оптимум — малая концентрация кислорода.
5. Аэротолерантные анаэробы не реагируют на концентрации кислорода и равномерно распределяются по пробирке.
Анаэробы — обширная группа организмов, как микро-, так и макроуровня:
- анаэробные микроорганизмы — обширная группа прокариотов и некоторые простейшие.
- макроорганизмы — грибы, водоросли, растения, фораминиферы и некоторые животные, такие как большинство гельминтов (сосальщики, ленточные черви, круглые черви (например, аскарида), а также Henneguya salminicola из типа стрекающих.
Помимо этого, анаэробное окисление глюкозы играет важную роль в работе поперечнополосатой мускулатуры животных и человека (особенно в состоянии тканевой гипоксии).
Анаэробы – это микроорганизмы, в том числе бактерии, энергетические процессы которых проходят без участия молекулярного кислорода [3] .
По отношению к молекулярному кислороду микробы обычно делят на четыре основные группы: облигатные аэробы, облигатные анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы [1] [3] .
Роль кислорода в жизнедеятельность анаэробов
Анаэробы в окислительных реакциях в качестве акцепторов электронов водорода используют нитраты, сульфаты и другие окислительные соединения. Молекулярный кислород они не используют. Более того, для широкого круга таких бактерий молекулярный кислород токсичен [1] .
Группы анаэробов по отношению к кислороду
Анаэробные организмы делят на две группы:
- облигатные анаэробы – группа микроорганизмов, для которых кислород токсичен;
- аэротолерантные анаэробы – группа анаэробных микробов, не погибающих при контакте с кислородом [1] .
Токсичность кислорода для облигатных анаэробов объясняется отсутствием у них особых ферментов – супероксиддисмутазы и каталазы. Это ферменты являются основой механизма защиты от токсичных продуктов кислородного обмена в клетках аэробов и аэротолерантных анаэробов [1] .
Кроме того, выделяют группу факультативных анаэробов – микроорганизмов, способных переключаться с аэробного на анаэробный тип метаболизма в зависимости от условий окружающей среды [1] .
Читайте также: