Fakultativ anaerobe

Fakultativ anaerobe Definition

En fakultativ anaerobe er en organisme, der kan overleve i tilstedeværelse af ilt, kan bruge ilt i aerob respiration, men som også kan overleve uden ilt via fermentering eller anaerob respiration. De fleste eukaryoter er obligatoriske aerobe organismer og kan ikke overleve uden ilt. Prokaryoter tåler en bred vifte af ilt, lige fra obligatoriske anaerobe organismer, som forgiftes af ilt, til fakultative anaerobe organismer og obligatoriske aerobe organismer. Nogle prokaryoter er endda aerotolerante, hvilket betyder, at de kan overleve i ilt, men bruger anaerobe veje til at skaffe energi.

En fakultativ anaerobe kan opleve det bedste af begge verdener. I tider med lavt iltindhold kan en fakultativ anaerobe anvende fermentering eller anaerob respiration til at skabe ATP til cellerne, typisk stadig fra nedbrydning af glukose. Den eneste reelle forskel på disse veje i forhold til aerob respiration er, at de bruger en anden elektronreceptor i slutningen af vejen. Aerob respiration er afhængig af ilt til at acceptere elektroner i slutningen af elektrontransportkæden. En fakultativ anaerob kan bruge en række andre veje til at håndtere disse ekstra elektroner, som diskuteret i eksemplerne.

Det skal bemærkes, at fakultative anaerobe undertiden omtales som fakultative aerobe bakterier. Udtrykkene er generelt indbyrdes udskiftelige.

Eksempler på en fakultativ anaerobe

Gær

En almindelig fakultativ anaerobe er gær, der anvendes i forskellige madlavningsapplikationer, f.eks. til fremstilling af brød eller øl. I begge tilfælde skal denne fakultative anaerobe fungere uden ilt. Alligevel kan gæren stadig overleve, og det skal den også, for at disse produkter kan blive til noget.

I brød er gæren ansvarlig for at lave boblerne i dejen. Disse luftlommer gør brødet let og luftigt. Ellers ville brødet bage til en fast masse, der mere ligner en kage eller brownie. Gær skaber disse luftlommer ved at frigive kuldioxid, som er et biprodukt fra omdannelsen af glukose i dejen til energi. For at få en lettere og mere luftig dej lader kokkene ofte dejen “hæve”. Dette udtryk betyder ganske enkelt, at man sætter den gærfyldte dej på et varmt sted og lader den fakultative anaerobe organisme gøre sit arbejde. I løbet af en time eller deromkring vil gæren skabe store mængder kuldioxid i dejen, hvilket udvider den og gør den lettere.

I øl, vin og andre alkoholholdige drikkevarer er gæren den vigtigste ingrediens. Gæringsprocessen, eller dannelsen af alkohol, sker i gær, når de har masser af sukker, men kun lidt ilt. Bryggerier og vinproducenter bruger dette aspekt af den fakultative anaerobe til at generere alkoholen i deres produkter. Ved aerob respiration reduceres glukose fuldstændigt til nogle få genanvendelige molekyler og kuldioxid. Fermentering efterlader derimod et slutprodukt: ethanol. Øl- og vinproducenter skaber ethanol (en alkohol) i deres produkter ved nøje at kontrollere mængden af sukker og ilt i deres gæringstanke. Under disse forhold vil alle fakultative anaerobe bakterier gå over til gæring og afgive ethanol som biprodukt. Når alkoholen når det rette niveau i blandingen, filtreres gæren fra, og drikken tappes på flaske.

Mollusker

Mens de fleste kun tænker på små, encellede fakultative anaerobe bakterier, har flere større grupper af dyr udviklet evnen til at overleve uden ilt. En af disse, bløddyrene, har en gruppe af organismer, som har tilpasset sig til regelmæssigt at overleve perioder uden ilt. Muslinger, der ofte findes i områder, hvor der er tidevand, oplever daglige skift i deres adgang til vand. Når tidevandet falder, bliver muslingerne udsat for luft og må lukke deres skaller for at undgå at tørre ud. I nogle områder kan tidevandet være udeblevet i længere perioder. Muslingerne kan ikke åbne deres skaller for at få ilt, ellers risikerer de at tørre ud og dø af dehydrering.

For at løse deres gåde har muslinger som dem på billedet ovenfor udviklet evnerne hos en fakultativ anaerobe. I stedet for at stole på deres normale aerobe respiration, når tidevandet går ned, skifter muslingerne til en form for energi, der nedbryder aminosyrer. Dette gør det muligt for muslingen at overleve i timer eller endog dage uden at få en frisk iltkilde.

Quiz

1. Menneskets muskler er afhængige af aerob respiration for at producere den ATP, der er nødvendig for at få dem til at fungere. I perioder med stress og intens træning løber disse muskler imidlertid ofte tør for ilt. I dette tilfælde må musklerne ty til en form for fermentering, som producerer mælkesyre. Mælkesyre kan skade cellerne, når den ophobes, så cellerne må hurtigt vende tilbage til aerob respiration, hvis de skal overleve. Er mennesker fakultative anaerobe organismer?
A. Nej
B. Ja
C. Måske