Fakultativní anaerob definice
Fakultativní anaerob je organismus, který může přežívat v přítomnosti kyslíku, může využívat kyslík při aerobním dýchání, ale může také přežívat bez kyslíku prostřednictvím fermentace nebo anaerobního dýchání. Většina eukaryot je obligátními aeroby a nemůže přežít bez kyslíku. Prokaryota snášejí kyslík v širokém rozsahu, od obligátních anaerobů, které kyslík otravuje, až po fakultativní anaeroby a obligátní aeroby. Některá prokaryota jsou dokonce aerotolerantní, což znamená, že mohou přežívat v kyslíku, ale k získávání energie využívají anaerobní cesty.
Fakultativní anaerob může zažívat to nejlepší z obou světů. V dobách s nedostatkem kyslíku může fakultativní anaerob využívat fermentaci nebo anaerobní dýchání k tvorbě ATP pro buňky, obvykle ještě z rozkladu glukózy. Jediný skutečný rozdíl těchto cest od aerobního dýchání spočívá v tom, že na konci cesty používají jiný elektronový receptor. Aerobní dýchání spoléhá na kyslík, který přijímá elektrony na konci elektronového transportního řetězce. Fakultativní anaerob může k nakládání s těmito dodatečnými elektrony používat různé jiné dráhy, jak je uvedeno v příkladech.
Je třeba poznamenat, že fakultativní anaeroby jsou někdy označovány jako fakultativní aeroby. Tyto termíny jsou obecně zaměnitelné.
Příklady fakultativních anaerobů
Kvasinky
Běžným fakultativním anaerobem jsou kvasinky, které se používají v různých kuchyních, například při výrobě chleba nebo piva. V obou případech musí tento fakultativní anaerob fungovat bez kyslíku. Přesto kvasinky mohou přežít a musí, aby tyto výrobky vyšly správně.
V chlebu jsou kvasinky zodpovědné za tvorbu bublinek v těstě. Díky těmto vzduchovým kapsám je chléb lehký a nadýchaný. Jinak by se chléb upekl v pevnou hmotu podobnou spíše koláči nebo buchtě. Droždí vytváří tyto vzduchové kapsy uvolňováním oxidu uhličitého, který je vedlejším produktem přeměny glukózy v těstě na energii. Pro lehčí a vzdušnější těsto kuchaři často nechávají těsto „vykynout“. Tento termín jednoduše znamená, že těsto s kvasnicemi postavíte na teplé místo a necháte fakultativního anaeroba, aby vykonal svou práci. Během zhruba hodiny vytvoří kvasinky v těstě velké množství oxidu uhličitého, čímž se těsto rozpíná a stává se lehčím.
V pivu, víně a dalších alkoholických nápojích jsou kvasnice klíčovou složkou. K procesu kvašení neboli vzniku alkoholu dochází u kvasinek, když mají dostatek cukru, ale málo kyslíku. Pivovarníci a vinaři využívají tento aspekt fakultativních anaerobů k tvorbě alkoholu ve svých produktech. Aerobní dýchání zcela redukuje glukózu na několik recyklovatelných molekul a oxid uhličitý. Kvašením naopak vzniká konečný produkt: ethanol. Výrobci piva a vína vytvářejí etanol (alkohol) ve svých výrobcích přísnou kontrolou množství cukru a kyslíku v kvasných nádržích. Za těchto podmínek se každý fakultativní anaerob uchýlí ke kvašení a jako vedlejší produkt vylučuje etanol. Když alkohol ve směsi dosáhne správné hladiny, kvasinky se odfiltrují a nápoj se stáčí do lahví.
Měkkýši
Přestože většina lidí myslí pouze na malé jednobuněčné fakultativní anaeroby, u několika větších skupin živočichů se vyvinula schopnost přežít bez kyslíku. Jedna z nich, měkkýši, má skupinu organismů, které se přizpůsobily pravidelnému přežívání bez kyslíku. U mlžů, kteří se často vyskytují v přílivových oblastech, dochází ke každodenním změnám v přístupu k vodě. Když příliv klesne, jsou mlži vystaveni přístupu vzduchu a musí uzavřít své schránky, aby nevyschli. V některých oblastech může příliv na delší dobu ustat. Mlži nemohou otevřít své schránky, aby získali kyslík, jinak riskují, že vyschnou a zemřou na dehydrataci.
Aby vyřešili svůj hlavolam, vyvinuli si mlži jako ti na obrázku výše schopnosti fakultativních anaerobů. Namísto toho, aby se spoléhaly na své běžné aerobní dýchání při odlivu, přechází mlži na formu energie, která rozkládá aminokyseliny. To umožňuje mlžům přežít hodiny, nebo dokonce dny, aniž by získali čerstvý zdroj kyslíku.
Kvíz
1. Svaly člověka se spoléhají na aerobní dýchání, aby produkovaly ATP potřebný k jejich činnosti. V době stresu a intenzivního cvičení však těmto svalům často dochází kyslík. V takovém případě se svaly musí uchýlit k určité formě kvašení, při kterém vzniká kyselina mléčná. Kyselina mléčná může při svém nahromadění poškodit buňky, a proto se buňky musí rychle vrátit k aerobnímu dýchání, pokud chtějí přežít. Jsou lidé fakultativní anaerobové?
A. Ne
B. Ano
C. Možná
2. Jaký je rozdíl mezi fakultativním anaerobem a obligátním anaerobem?
A. Fakultativní anaerob má pouze anaerobní cesty.
B. Obligátní anaerob může přežít přítomnost kyslíku.
C. Fakultativní anaerob může přežívat a využívat kyslík.
3. Zatímco dříve se vědci domnívali, že fakultativní anaeroby jsou obvykle jednobuněčné pozůstatky dřívějších dob, důkazy ukázaly, že mnoho střevních parazitů jsou často fakultativní anaeroby. Která z následujících možností tuto skutečnost vysvětluje?
A. Tyto organismy mají stálý přístup ke kyslíku.
B. Často jsou oblasti střeva anaerobní, což nutí tyto organismy používat anaerobní cestu.
C. Tyto organismy nepředstavují fakultativní anaerob.
- Brusca, R. C., & Brusca, G. J. (2003). Bezobratlí živočichové. Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc.
- Muller, M., Mentel, M., Hellemond, J., & Henze, K. (2012). Biochemie a evoluce anaerobního energetického metabolismu u eukaryot. Microbiology and Molecular Biology Reviews. doi:10.1128/MMBR.05024-11
- Univerzita Komenského. (2018, 3. října). Anaerobní bakterie. Získáno z Jfmed.uniba.sk: https://www.jfmed.uniba.sk/fileadmin/jlf/Pracoviska/ustav-mikrobiologie-a-imunologie/ANAEROBIC_BACTERIA.pdf