Facultatieve anaërobe bacterie

Facultatieve anaërobe bacterie Definitie

Een facultatieve anaërobe bacterie is een organisme dat in aanwezigheid van zuurstof kan overleven, zuurstof kan gebruiken bij aërobe ademhaling, maar ook zonder zuurstof kan overleven via fermentatie of anaërobe ademhaling. De meeste eukaryoten zijn obligate aëroben, en kunnen niet zonder zuurstof overleven. Prokaryoten verdragen een breed scala aan zuurstof, van obligate anaëroben die door zuurstof worden vergiftigd, tot facultatieve anaëroben en obligate aëroben. Sommige prokaryoten zijn zelfs aerotolerant, wat betekent dat ze in zuurstof kunnen overleven, maar anaerobe routes gebruiken voor energie.

Een facultatief anaerobe kan het beste van twee werelden ervaren. In tijden van zuurstofgebrek kan een facultatief anaerobe fermentatie of anaerobe ademhaling gebruiken om ATP voor de cellen te maken, meestal nog steeds uit de afbraak van glucose. Het enige echte verschil tussen deze routes en aërobe ademhaling is dat zij een andere elektronenreceptor aan het eind van de route gebruiken. Aërobe ademhaling berust op zuurstof om elektronen te aanvaarden aan het eind van de elektronentransportketen. Een facultatieve anaërobe kan een verscheidenheid van andere routes gebruiken om met deze extra elektronen om te gaan, zoals besproken in de voorbeelden.

Opgemerkt moet worden dat facultatieve anaëroben soms facultatieve aëroben worden genoemd. De termen zijn over het algemeen onderling verwisselbaar.

Voorbeelden van een facultatieve anaërobe

Gist

Een veel voorkomende facultatieve anaërobe is gist, gebruikt in diverse kooktoepassingen zoals het maken van brood of bier. In beide gevallen moet deze facultatieve anaerobe zonder zuurstof functioneren. Toch kan de gist overleven, en dat moet ook, om deze producten goed te laten uitkomen.

In brood is gist verantwoordelijk voor het maken van de luchtbellen in het deeg. Deze luchtbellen maken het brood licht en luchtig. Anders zou het brood bakken tot een vaste massa meer als een cake of brownie. Gist creëert deze luchtbellen door het vrijkomen van kooldioxide, een bijproduct van het omzetten van de glucose in het deeg in energie. Voor een lichter, luchtiger deeg laten koks het deeg vaak “rijzen”. Deze term betekent gewoon dat het met gist beladen deeg op een warme plaats wordt gezet en dat de facultatieve anaerobe zijn werk kan doen. In de loop van ongeveer een uur zal de gist grote hoeveelheden kooldioxide in het deeg doen ontstaan, waardoor het uitzet en lichter wordt.

In bier, wijn en andere alcoholische dranken is gist het sleutelingrediënt. Het proces van gisting, of het creëren van alcohol, gebeurt in gist wanneer zij overvloed van suiker maar weinig zuurstof hebben. Brouwers en wijnmakers gebruiken dit aspect van de facultatieve anaerobe om de alcohol in hun producten te genereren. Aërobe ademhaling reduceert glucose volledig tot een paar recycleerbare moleculen en kooldioxide. Fermentatie daarentegen laat een eindproduct achter: ethanol. Bier- en wijnproducenten creëren de ethanol (een alcohol) in hun producten door de hoeveelheid suiker en zuurstof in hun gistingsvaten strikt te regelen. Onder deze omstandigheden zal elke facultatieve anaerobe zijn toevlucht nemen tot gisting, en ethanol als bijproduct afgeven. Wanneer de alcohol in het mengsel het juiste niveau heeft bereikt, wordt de gist eruit gefilterd en wordt de drank gebotteld.

Mollusken

Terwijl de meesten alleen denken aan kleine, eencellige facultatieve anaëroben, hebben verscheidene grotere groepen dieren het vermogen ontwikkeld om zonder zuurstof te overleven. Een daarvan, de mollusken, heeft een groep organismen die zich hebben aangepast om regelmatig pauzes zonder zuurstof te overleven. Mosselen, die vaak in intergetijdengebieden worden aangetroffen, hebben dagelijks te maken met verschuivingen in hun toegang tot water. Als het eb wordt, worden de mosselen blootgesteld aan de lucht en moeten ze hun schelpen sluiten om niet uit te drogen. In sommige gebieden kan het getij voor langere tijd wegvallen. De mosselen kunnen hun schelp niet openen om zuurstof te krijgen, anders lopen ze het risico uit te drogen en door uitdroging te sterven.

Om hun dilemma op te lossen, hebben mosselen zoals die op de afbeelding hierboven de capaciteiten van een facultatieve anaerobe ontwikkeld. In plaats van te vertrouwen op hun normale aërobe ademhaling wanneer het tij keert, schakelen de mosselen over op een vorm van energie waarbij aminozuren worden afgebroken. Hierdoor kan de mossel uren, of zelfs dagen, overleven zonder een verse bron van zuurstof te krijgen.

Quiz

1. De spieren van de mens vertrouwen op aërobe ademhaling om de ATP te produceren die nodig is om ze te laten werken. In tijden van stress en intense inspanning hebben deze spieren echter vaak geen zuurstof meer. In dat geval moeten de spieren overgaan tot een vorm van gisting waarbij melkzuur wordt geproduceerd. Wanneer het melkzuur zich opstapelt, kan het de cellen beschadigen, zodat de cellen snel moeten overgaan tot aërobe ademhaling om te overleven. Zijn mensen facultatief anaëroben?
A. Nee
B. Ja
C. Misschien

2. Wat is het verschil tussen een facultatief anaëroob en een obligaat anaëroob?
A. Een facultatieve anaërobe heeft alleen anaërobe routes.
B. Een obligate anaerobe kan overleven in aanwezigheid van zuurstof.
C. Een facultatieve anaerobe kan overleven en zuurstof gebruiken.

3. Terwijl wetenschappers vroeger geloofden dat facultatieve anaërobe organismen typisch eencellige overblijfselen uit een vroegere tijd waren, is gebleken dat veel darmparasieten vaak facultatieve anaërobe organismen zijn. Welke van de volgende verklaringen kan dit feit verklaren? Deze organismen hebben een constante toegang tot zuurstof.
B. Vaak zijn delen van de darm anaëroob, waardoor deze organismen gedwongen worden een anaërobe route te gebruiken.
C. Deze organismen vormen geen facultatieve anaerobe.