Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Медицина arrow Ветеринарная микробиология и иммунология

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ КИСЛОРОД

Молекулярный кислород явился мощным экологическим фактором, его накопление в атмосфере вызвало прогрессивную эволюцию одних организмов и гибель других.

Кислород широко распространен в природе, находясь как в связанном, так и в свободном состоянии. В первом случае он входит в состав молекул воды, органических и неорганических соединений. Во втором — присутствует в атмосфере в виде молекулярного кислорода (02), объемная доля которого составляет 21 %. Кислород является обязательным химическим компонентом любой клетки. Подавляющее большинство организмов удовлетворяет свои потребности в этом элементе, используя обе формы кислорода.

Среди прокариот существуют значительные различия в отношении к молекулярному кислороду. По этому признаку они могут быть разделены на несколько групп (рис. 34). Прокариоты, для роста которых 02 необходим, называют облигатными (обязательными) аэробами. К ним относится большинство прокариотических организмов. Среди облигатных аэробов обнаружены существенные различия в отношении к уровню молекулярного кислорода в среде. Некоторые представители этой группы не способны к росту при концентрации 02> равной атмосферной, но могут расти, если содержание 02 в окружающей среде будет значительно ниже (порядка 2 %). Такие облигатно-аэробные прокариоты получили название микроаэрофилов.

Степень аэробности или анаэробности среды может быть охарактеризована количественно при помощи окислительно-восстановительного потенциала, который выражают символом гН2. Это индекс, аналогичный pH, но pH выражает степень кислотности и щелочности, а гН2 — степень аэробности и анаэробности. Это отрицательный логарифм концентрации атомов водорода в среде.

В водном растворе, полностью насыщенным кислородом, гН2 = 41, а в условиях полного насыщения среды водородом гН2 = 0. Таким образом, шкала от 0 до 41 характеризует любую степень аэробности.

Группы прокариот в зависимости от отношения к молекулярному кислороду

Рис. 34. Группы прокариот в зависимости от отношения к молекулярному кислороду

Облигатные аэробы (от лат. aeros — воздух) для осуществления процессов метаболизма нуждаются в молекулярном кислороде. Они не способны получать энергию путем брожения. Их ферменты осуществляют перенос электронов от окисляемого субстрата к кислороду. Аэробы развиваются, как правило, на поверхности питательных сред. К облигатным аэробам относятся В. subtilis, микрококки и др.

Облигатные аэробы не способны существовать без свободного кислорода, не могут жить при низких значениях гН2. Нижним пределом для них является окислительно-восстановительный потенциал порядка 10. Однако и величины гН2 выше 30 для этих организмов неблагоприятны. Облигатные аэробы защищаются от чрезмерного окисления выделением в среду сильных восстановителей.

Облигатные анаэробы не используют молекулярный кислород. Более того, для них он токсичен. Многие ферменты этих бактерий денатурируются при контакте с молекулами кислорода.

Губительное воздействие кислорода на облигатные анаэробы обусловлено тем, что в живой клетке в присутствии кислорода образуется пероксид водорода, который в больших концентрациях ядовит для бактериальной клетки. Облигатные анаэробы погибают при содержании Н202 0,0003 %, тогда как аэробы выдерживают концентрации до 0,015 %, т. е. в 50 раз больше. Для обезвреживания пероксида водорода в клетках аэробных бактерий вырабатывается фермент каталаза, разлагающая Н202 на воду и молекулярный кислород. Благодаря наличию каталазы Н202 не накапливается в клетках. У анаэробов и факультативных анаэробов каталаза отсутствует, что и является одной из причин их неспособности жить в аэробных условиях.

Значительное число представителей анаэробных бактерий относится к роду Clostridium (Cl. tetani — возбудитель столбняка, Cl. botulinum — ботулизма, Cl. Perfringens — возбудитель газовой гангрены). Они широко распространены в почве, озерных отложениях. Облигатные анаэробы принадлежат также к родам Methano- bacterium, Bacteroides.

Облигатные анаэробы жизнедеятельны при гН2 не выше 18...20. Однако при этих показателях они уже не размножаются, а их метаболизм направлен на выделение в среду восстановителей для снижения окислительно-восстановительного потенциала. Размножаться анаэробы могут лишь при значениях гН2 не выше 3...5.

Факультативные анаэробы могут жить как при наличии, так и в отсутствии кислорода. Типичными представителями этой группы являются кишечная палочка, стрептококк, стафилококк. Кишечная палочка на среде с углеводами развивается как анаэроб, сбраживая сахара, а затем начинает использовать кислород как типичный аэробный организм, окисляя до С02 и Н20 образовавшиеся продукты брожения (например, молочную кислоту).

Факультативно-анаэробные микроорганизмы сохраняют метаболическую активность в широком диапазоне гН2 — от 0 до 30.

Степень аэробности среды учитывается при культивировании микроорганизмов. При силосовании (консервировании) кормов искусственно создаются анаэробные условия для обеспечения метаболических преимуществ бактериям молочнокислого и уксуснокислого брожений. Чрезмерная аэрация промышленных стоков животноводческих ферм позволяет активизировать окисление органического вещества стоков, в том числе и содержащихся в них микроорганизмов.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы