Fakultativ anaerob definition
En fakultativ anaerob är en organism som kan överleva i närvaro av syre, som kan använda syre i aerob andning, men som också kan överleva utan syre genom jäsning eller anaerob andning. De flesta eukaryoter är obligatoriska aerober och kan inte överleva utan syre. Prokaryoter tolererar ett brett spektrum av syre, från obligatoriska anaerobier som förgiftas av syre till fakultativa anaerobier och obligatoriska aerobier. Vissa prokaryoter är till och med aerotoleranta, vilket innebär att de kan överleva i syre, men använder anaeroba vägar för att få energi.
En fakultativ anaerob kan uppleva det bästa av två världar. I tider av syrebrist kan en fakultativ anaerobe använda fermentation eller anaerob andning för att skapa ATP för cellerna, vanligtvis fortfarande från nedbrytningen av glukos. Den enda verkliga skillnaden mellan dessa vägar och aerob respiration är att de använder en annan elektronreceptor i slutet av vägen. Aerob respiration är beroende av syre för att ta emot elektroner i slutet av elektrontransportkedjan. En fakultativ anaerob kan använda en mängd andra vägar för att ta hand om dessa extra elektroner, vilket diskuteras i exemplen.
Det bör noteras att fakultativa anaerober ibland kallas fakultativa aerober. Termerna är i allmänhet utbytbara.
Exempel på en fakultativ anaerob
Jäst
En vanlig fakultativ anaerob är jäst, som används i olika matlagningstillämpningar, t.ex. för att göra bröd eller öl. I båda fallen måste denna fakultativa anaerob fungera utan syre. Men jästen kan ändå överleva och måste göra det för att dessa produkter ska bli bra.
I bröd är jästen ansvarig för att göra bubblorna i degen. Dessa luftfickor gör brödet lätt och fluffigt. Annars skulle brödet baka till en fast massa som mer liknar en kaka eller brownie. Jästen skapar dessa luftfickor genom att frigöra koldioxid, en biprodukt från omvandlingen av glukos i degen till energi. För att få en lättare och luftigare deg låter kockar ofta degen ”jäsa”. Denna term innebär helt enkelt att man ställer den jästfyllda degen på en varm plats och låter den fakultativa anaerobin göra sitt arbete. Under en timme eller så kommer jästen att skapa stora mängder koldioxid i degen, vilket utvidgar den och gör den lättare.
I öl, vin och andra alkoholhaltiga drycker är jästen huvudingrediensen. Jäsningsprocessen, eller skapandet av alkohol, sker i jästen när den har gott om socker men lite syre. Bryggerier och vinproducenter använder denna aspekt av den fakultativa anaerobin för att generera alkoholen i sina produkter. Den aeroba andningen reducerar fullständigt glukos till några återvinningsbara molekyler och koldioxid. Fermentering å andra sidan lämnar en slutprodukt kvar: etanol. Öl- och vintillverkare skapar etanolen (en alkohol) i sina produkter genom att strikt kontrollera mängden socker och syre i sina jäsningstankar. Under dessa förhållanden kommer alla fakultativa anaerobier att tillgripa jäsning och avge etanol som biprodukt. När alkoholen når rätt nivå i blandningen filtreras jästen bort och drycken buteljeras.
Mollusker
Men medan de flesta bara tänker på små, encelliga fakultativa anaerober har flera större djurgrupper utvecklat förmågan att överleva utan syre. En av dessa, blötdjuren, har en grupp organismer som har anpassat sig till att regelbundet överleva stunder utan syre. Musslor, som ofta återfinns i områden med tidvatten, upplever dagliga förändringar i sin tillgång till vatten. När tidvattnet sjunker blir musslorna exponerade för luft och måste stänga sina skal för att inte torka ut. I vissa områden kan tidvattnet vara borta under långa perioder. Musslorna kan inte öppna sina skal för att få syre, annars riskerar de att torka ut och dö av uttorkning.
För att lösa sin gåta har musslor som de på bilden ovan utvecklat förmågorna hos en fakultativ anaerobe. I stället för att förlita sig på sin normala aeroba andning när tidvattnet går ner, övergår musslorna till en energiform som bryter ner aminosyror. Detta gör att musslan kan överleva timmar, eller till och med dagar, utan att få en ny källa till syre.
Quiz
1. Människans muskler förlitar sig på aerob andning för att producera det ATP som behövs för att de ska fungera. Vid stress och intensiv träning får dessa muskler dock ofta syrebrist. I detta fall måste musklerna tillgripa en form av jäsning som producerar mjölksyra. Mjölksyra kan skada cellerna när den byggs upp, så cellerna måste snabbt återgå till aerob andning om de ska överleva. Är människor fakultativa anaerobier?
A. Nej
B. Ja
C. Kanske
2. Vad är skillnaden mellan en fakultativ anaerob och en obligat anaerob?
A. En fakultativ anaerob har endast anaeroba vägar.
B. En obligatorisk anaerob kan överleva i närvaro av syre.
C. En fakultativ anaerob kan överleva och använda syre.
3. Medan forskare tidigare trodde att fakultativa anaeroba organismer vanligen var encelliga rester från en tidigare tid, har bevisen visat att många tarmparasiter ofta är fakultativa anaeroba organismer. Vilket av följande är en förklaring till detta faktum?
A. Dessa organismer har konstant tillgång till syre.
B. Ofta är områden i tarmen anaeroba, vilket tvingar dessa organismer att använda en anaerob väg.
C. Dessa organismer utgör inte en fakultativ anaerob.
- Brusca, R. C., & Brusca, G. J. (2003). Invertebrater. Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc.
- Muller, M., Mentel, M., Hellemond, J., & Henze, K. (2012). Biokemi och evolution av anaerob energimetabolism hos eukaryoter. Microbiology and Molecular Biology Reviews. doi:10.1128/MMBR.05024-11
- University of Comenius. (2018, 3 oktober). Anaeroba bakterier. Hämtad från Jfmed.uniba.sk: https://www.jfmed.uniba.sk/fileadmin/jlf/Pracoviska/ustav-mikrobiologie-a-imunologie/ANAEROBIC_BACTERIA.pdf