Anaerob facultativ

Definiție anaerob facultativ

Un anaerob facultativ este un organism care poate supraviețui în prezența oxigenului, poate folosi oxigenul în respirația aerobă, dar poate supraviețui și fără oxigen prin fermentare sau respirație anaerobă. Majoritatea eucariotelor sunt aerobe obligate și nu pot supraviețui fără oxigen. Procariotele tolerează o gamă largă de oxigen, de la anaerobi obligați, care sunt otrăviți de oxigen, la anaerobi facultativi și aerobi obligați. Unele procariote sunt chiar aerotolerante, ceea ce înseamnă că pot supraviețui în oxigen, dar folosesc căile anaerobe pentru energie.

Un anaerob facultativ poate experimenta ce e mai bun din ambele lumi. În perioadele cu oxigen scăzut, un anaerob facultativ poate folosi fermentarea sau respirația anaerobă pentru a crea ATP pentru celule, de obicei tot din descompunerea glucozei. Singura diferență reală între aceste căi și respirația aerobă este că ele utilizează un receptor de electroni diferit la sfârșitul căii. Respirația aerobă se bazează pe oxigen pentru a accepta electroni la capătul lanțului de transport al electronilor. Un anaerob facultativ poate folosi o varietate de alte căi pentru a se ocupa de acești electroni în plus, așa cum s-a discutat în exemple.

Ar trebui remarcat faptul că anaerobii facultativi sunt uneori numiți aerobi facultativi. Termenii sunt, în general, interschimbabili.

Exemple de anaerobi facultativi

Levă

Un anaerob facultativ obișnuit este drojdia, folosită în diverse aplicații culinare, cum ar fi fabricarea pâinii sau a berii. În ambele cazuri, acest anaerob facultativ trebuie să funcționeze fără oxigen. Cu toate acestea, drojdia încă poate supraviețui și trebuie pentru ca aceste produse să iasă bine.

În pâine, drojdia este responsabilă pentru realizarea bulelor din aluat. Aceste buzunare de aer fac ca pâinea să fie ușoară și pufoasă. În caz contrar, pâinea s-ar coace într-o masă solidă, mai mult ca o prăjitură sau un brownie. Drojdia creează aceste pungi de aer prin eliberarea de dioxid de carbon, un produs secundar al transformării glucozei din aluat în energie. Pentru un aluat mai ușor și mai aerisit, bucătarii lasă adesea aluatul să „crească”. Acest termen înseamnă pur și simplu așezarea aluatului încărcat cu drojdie într-un loc cald și lăsarea anaerobului facultativ să își facă treaba. Pe parcursul unei ore sau cam așa ceva, drojdia va crea cantități mari de dioxid de carbon în interiorul aluatului, expandându-l și făcându-l mai ușor.

În bere, vin și alte băuturi alcoolice, drojdia este ingredientul cheie. Procesul de fermentație, sau crearea de alcool, are loc la drojdie atunci când aceasta are mult zahăr, dar puțin oxigen. Berarii și vinificatorii se folosesc de acest aspect al anaerobului facultativ pentru a genera alcoolul din produsele lor. Respirația aerobă reduce complet glucoza la câteva molecule reciclabile și dioxid de carbon. Fermentația, pe de altă parte, lasă un produs final: etanolul. Producătorii de bere și de vin creează etanolul (un alcool) din produsele lor prin controlul strict al cantității de zahăr și de oxigen din rezervoarele de fermentare. În aceste condiții, orice anaerob facultativ va recurge la fermentare și va produce etanol ca produs secundar. Când alcoolul atinge nivelul adecvat în amestec, drojdia este filtrată și băutura este îmbuteliată.

Molusca

În timp ce majoritatea se gândesc doar la anaerobi facultativi mici, unicelulare, câteva grupuri mai mari de animale au dezvoltat capacitatea de a supraviețui fără oxigen. Unul dintre acestea, moluștele, are un grup de organisme care s-au adaptat pentru a supraviețui în mod regulat unor perioade de timp fără oxigen. Midiile, care se găsesc adesea în zonele intertidale, se confruntă cu schimbări zilnice în accesul lor la apă. Atunci când fluxul scade, midiile sunt expuse la aer și trebuie să-și închidă cochiliile pentru a nu se usca. În unele zone, mareea se poate retrage pentru perioade semnificative de timp. Midiile nu-și pot deschide cochiliile pentru a primi oxigen, altfel riscă să se usuce și să moară de deshidratare.

Pentru a-și rezolva enigma, midiile precum cele din imaginea de mai sus au evoluat abilitățile unui anaerob facultativ. În loc să se bazeze pe respirația lor aerobă normală atunci când mareea se retrage, midiile trec la o formă de energie care descompune aminoacizii. Acest lucru permite midiei să supraviețuiască ore sau chiar zile întregi fără a obține o sursă proaspătă de oxigen.

Cerere

1. Mușchii oamenilor se bazează pe respirația aerobă pentru a produce ATP-ul necesar funcționării lor. Cu toate acestea, în perioadele de stres și de exerciții intense, acești mușchi rămân adesea fără oxigen. În acest caz, mușchii trebuie să recurgă la o formă de fermentare care produce acid lactic. Acidul lactic poate deteriora celulele atunci când se acumulează, astfel încât celulele trebuie să revină rapid la respirația aerobă dacă vor să supraviețuiască. Oamenii sunt anaerobi facultativi?
A. Nu
B. Da
C. Poate

3. Deși oamenii de știință obișnuiau să creadă că organismele anaerobe facultative erau, de obicei, rămășițe unicelulare ale unor timpuri mai vechi, dovezile au arătat că mulți paraziți intestinali sunt adesea anaerobi facultativi. Care dintre următoarele oferă o explicație a acestui fapt?
A. Aceste organisme au un acces constant la oxigen.
B. Adesea, zone ale intestinului sunt anaerobe, forțând aceste organisme să utilizeze o cale anaerobă.
C. Aceste organisme nu reprezintă un anaerob facultativ.

• Brusca, R. C., & Brusca, G. J. (2003). Invertebrate. Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc.
• Muller, M., Mentel, M., Hellemond, J., & Henze, K. (2012). Biochemistry and Evolution of Anaerobic Energy Metabolism in Eukaryotes (Biochimia și evoluția metabolismului energetic anaerob la eucariote). Microbiology and Molecular Biology Reviews. doi:10.1128/MMBR.05024-11
• University of Comenius. (2018, 3 octombrie). Anaerobic Bacteria. Retrieved from Jfmed.uniba.sk: https://www.jfmed.uniba.sk/fileadmin/jlf/Pracoviska/ustav-mikrobiologie-a-imunologie/ANAEROBIC_BACTERIA.pdf