Fakultatív anaerob definíció
A fakultatív anaerob olyan szervezet, amely oxigén jelenlétében is képes túlélni, az aerob légzés során képes oxigént felhasználni, de oxigén nélkül is képes túlélni erjedés vagy anaerob légzés útján. A legtöbb eukarióta obligát aerob, és nem képes oxigén nélkül életben maradni. A prokarióták széles skálán tűrik az oxigént, az obligát anaeroboktól, amelyeket az oxigén megmérgez, a fakultatív anaerobokig és az obligát aerobokig. Egyes prokarióták még aerotoleránsak is, ami azt jelenti, hogy képesek túlélni oxigénben, de anaerob útvonalakat használnak az energiaellátáshoz.
A fakultatív anaerobok mindkét világ legjobb tulajdonságait megtapasztalhatják. Kevés oxigén esetén egy fakultatív anaerob fermentációval vagy anaerob légzéssel képes ATP-t előállítani a sejtek számára, jellemzően még mindig a glükóz lebontásából. Az egyetlen valódi különbség ezekben az útvonalakban az aerob légzéshez képest az, hogy az útvonal végén más elektronreceptort használnak. Az aerob légzés oxigénre támaszkodik az elektronok felvételéhez az elektrontranszportlánc végén. Egy fakultatív anaerob számos más útvonalat is használhat ezeknek az extra elektronoknak a kezelésére, amint azt a példáknál tárgyaltuk.
Meg kell jegyezni, hogy a fakultatív anaerobokat néha fakultatív aeroboknak is nevezik. A kifejezések általában felcserélhetők.
Példák fakultatív anaerobokra
Élesztő
Egy gyakori fakultatív anaerob az élesztő, amelyet különböző főzési alkalmazásokban, például kenyér vagy sör készítésénél használnak. Mindkét esetben ennek a fakultatív anaerobnak oxigén nélkül kell működnie. Az élesztő mégis életben maradhat, és kell is ahhoz, hogy ezek a termékek jól jöjjenek ki.
A kenyérben az élesztő felelős a tésztában lévő buborékok kialakításáért. Ezek a légzsebek teszik a kenyeret könnyűvé és bolyhossá. Ellenkező esetben a kenyér inkább egy szilárd masszává sülne, mint egy sütemény vagy brownie. Az élesztő a tésztában lévő glükóz energiává alakításának melléktermékeként keletkező szén-dioxid felszabadulásával hozza létre ezeket a légzsebet. A könnyebb, légiesebb tészta érdekében a szakácsok gyakran hagyják a tésztát “megkelni”. Ez a kifejezés egyszerűen azt jelenti, hogy az élesztővel teli tésztát meleg helyre helyezik, és hagyják, hogy a fakultatív anaerobok elvégezzék a munkájukat. Körülbelül egy óra alatt az élesztő nagy mennyiségű szén-dioxidot termel a tésztában, ami kitágítja és könnyebbé teszi azt.
A sörben, borban és más alkoholos italokban az élesztő a legfontosabb összetevő. Az erjedés folyamata, vagyis az alkohol keletkezése akkor következik be az élesztőben, amikor sok cukor, de kevés oxigén áll rendelkezésükre. A sörfőzők és borászok a fakultatív anaeroboknak ezt az aspektusát használják fel a termékeikben lévő alkohol előállítására. Az aerob légzés a glükózt teljesen néhány újrahasznosítható molekulává és szén-dioxiddá redukálja. Az erjedés viszont egy végterméket hagy maga után: az etanolt. A sör- és borkészítők úgy hozzák létre a termékeikben lévő etanolt (alkoholt), hogy szigorúan szabályozzák a cukor és az oxigén mennyiségét az erjesztő tartályokban. Ilyen körülmények között minden fakultatív anaerob fermentációhoz folyamodik, és melléktermékként etanolt bocsát ki. Amikor az alkohol eléri a megfelelő szintet a keverékben, az élesztőt kiszűrik, és az italt palackozzák.
Kagylók
Míg a legtöbben csak a kis, egysejtű fakultatív anaerobokra gondolnak, több nagyobb állatcsoportban is kialakult az oxigén nélküli túlélés képessége. Az egyik ilyen csoportba, a puhatestűek közé tartozik egy olyan élőlénycsoport, amely alkalmazkodott ahhoz, hogy rendszeresen túlélje az oxigén nélküli időszakokat. A kagylók, amelyek gyakran a dagályközi területeken találhatók, naponta változik a vízhez való hozzáférésük. Amikor a dagály csökken, a kagylók ki vannak téve a levegőnek, és a kiszáradás elkerülése érdekében be kell zárniuk a héjukat. Egyes területeken a dagály jelentős időre is leállhat. A kagylók nem tudják kinyitni a héjukat, hogy oxigénhez jussanak, különben azt kockáztatják, hogy kiszáradnak és kiszáradás miatt meghalnak.
A rejtély megoldására a fenti képen látható kagylók a fakultatív anaerobok képességeit fejlesztették ki. Ahelyett, hogy a szokásos aerob légzésükre hagyatkoznának, amikor apály van, a kagylók egy olyan energiaformára váltanak, amely aminosavakat bont le. Ez lehetővé teszi a kagyló számára, hogy órákat vagy akár napokat is túléljen friss oxigénforrás nélkül.
Kvíz
1. Az emberi izmok az aerob légzésre támaszkodnak a működésükhöz szükséges ATP előállításához. Stressz és intenzív testmozgás idején azonban ezek az izmok gyakran kifogynak az oxigénből. Ilyenkor az izmoknak az erjedés egy olyan formájához kell folyamodniuk, amely tejsavat termel. A tejsav felhalmozódva károsíthatja a sejteket, ezért a sejteknek gyorsan vissza kell térniük az aerob légzéshez, ha túl akarják élni. Az ember fakultatív anaerob?
A. Nem
B. Igen
C. Talán
2. Mi a különbség a fakultatív anaerob és az obligát anaerob között?
A. A fakultatív anaerobnak csak anaerob útjai vannak.
B. Egy obligát anaerob túléli az oxigén jelenlétét.
C. Egy fakultatív anaerob képes túlélni és oxigént használni.
3. Míg a tudósok korábban azt hitték, hogy a fakultatív anaerob szervezetek jellemzően egy korábbi kor egysejtű maradványai, a bizonyítékok azt mutatják, hogy sok bélparazita gyakran fakultatív anaerob. Az alábbiak közül melyik ad magyarázatot erre a tényre?
A. Ezek az organizmusok folyamatosan hozzáférnek az oxigénhez.
B. Gyakran előfordul, hogy a bél egyes területei anaerobok, ami arra kényszeríti ezeket a szervezeteket, hogy anaerob útvonalat használjanak.
C. Ezek a szervezetek nem képviselnek fakultatív anaerobot.
- Brusca, R. C., & Brusca, G. J. (2003). Gerinctelen állatok. Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc.
- Muller, M., Mentel, M., Hellemond, J., & Henze, K. (2012). Az anaerob energiaanyagcsere biokémiája és evolúciója az Eukariótákban. Microbiology and Molecular Biology Reviews. doi:10.1128/MMBR.05024-11
- Comenius Egyetem. (2018, október 3.). Anaerob baktériumok. Retrieved from Jfmed.uniba.sk: https://www.jfmed.uniba.sk/fileadmin/jlf/Pracoviska/ustav-mikrobiologie-a-imunologie/ANAEROBIC_BACTERIA.pdf