Fakultativni anaerobni organizam je organizam koji proizvodi ATP putem aerobnog disanja ako je prisutan kisik, ali je sposoban preći na fermentaciju ako kisik nije prisutan. Neki primjeri fakultativno anaerobnih bakterija su Staphylococcus spp., Escherichia coli, Salmonella, Listeria spp., Shewanella oneidensis i Yersinia pestis. Određeni eukarioti su također fakultativni anaerobi, uključujući riblju mlađ, fungi, ksp što je Saccharomyces cerevisiae i mnogi vodeni beskičmenjaci, kao što su Nereide i polihete.
Uočeno je da su kod mutanata Salmonella typhimurium koji su pretrpjeli mutacije da bi postali ili obligatni aerobi ili anaerobi, postojali različiti nivoi proteina koji remodeliraju hromatin. Kasnije je utvrđeno da obligatni aerobi imaju defektni gen podjedinice A DNK-giraze („gyrA“), dok su obligatni anaerobi imali defekt u topoizomerazi I („topI“). Ovo ukazuje na to da je topoizomeraza I i njena povezana relaksacija hromosomske DNK potrebna za transkripciju gena potrebnih za aerobni rast, dok je suprotno tačno za DNK-girazu..Yamamoto, N., & Droffner, M. L. (1985). Mechanisms determining aerobic or anaerobic growth in the facultative anaerobe Salmonella typhimurium. Proceedings of the National Academy of Sciences, 82(7), 2077-2081. https://doi.org/10.1073/pnas.82.7.2077 Pored toga, u studiji Escherichia coli K-12 primijećeno je da fosfofruktokinaza (PFK) postoji kao dimer u aerobnim uslovima i kao tetramer u anaerobnim uslovima. S obzirom na ulogu PFK u glikolizi, ovo ima implikacije na uticaj kisika na metabolizam glukoze kod E. coli K-12 u odnosu na mehanizam Pasteurovog efekta.Doelle, H. W. (1974). Dimeric and tetrameric phosphofructokinase and the Pasteur effect in Escherichia coli K-12. FEBS Lett, 49(2), 220-222. PII: 0014-5793(74)80516-8 (core.ac.uk)Pasteur L (1857). "Mémoire sur la fermentation applée lactique" [Dissertation on the fermentation called lactic]. Comptes rendus de l'Académie des Sciences (in French). 45 (913–916): 1032–1036.
Moguće je da postoji osnovna mreža transkripcijskih faktora (TF) koja uključuje glavni gen osjetljiv na kisik ArcA i FNR koji kontroliraju adaptaciju Escherichia coli na promjene u dostupnosti kisika. Aktivnosti ova dva regulatora ukazuju na prostorne efekte koji mogu uticati na ekspresiju gena u mikroaerobnom rasponu. Također je uočeno da su ovi proteini osjetljivi na kisik zaštićeni unutar citoplazme potrošačima kisika unutar ćelijske membrane, poznatim kao terminalne oksidaze.Rolfe, M. D., Ocone, A., Stapleton, M. R., Hall, S., Trotter, E. W., Poole, R. K., ... & Green, J. (2012). Systems analysis of transcription factor activities in environments with stable and dynamic oxygen concentrations. Open biology, 2(7), 120091. https://doi.org/10.1098/rsob.120091
Funkcije Fakultativni anaerobi mogu rasti i u prisustvu i u odsustvu kisika zbog ekspresije i aerobnih i anaerobnih respiratornih lanaca koristeći ili kisik ili alternativni akceptor elektrona. Na primjer, u odsustvu kisika, E. coli može koristiti fumarat, nitrat, nitrit, dimetilsulfoksid ili trimetilamin oksid kao akceptor elektrona. Ova fleksibilnost omogućava fakultativnim anaerobima da prežive u brojnim okruženjima i u okruženjima sa često promjenjivim uslovima.
Nekoliko vrsta Protista koristi fakultativni anaerobni metabolizam kako bi poboljšale proizvodnju ATP-a, a neke mogu proizvesti dihidrogen kroz ovaj proces.
Kao patogeni Budući da fakultativni anaerobi mogu rasti i u prisustvu i u odsustvu kisika, mogu preživjeti u mnogim različitim okruženjima, lako se prilagoditi promjenjivim uvjetima i stoga imati selektivnu prednost u odnosu na ostale bakterije. Kao rezultat toga, većina po život opasnih patogeni su fakultativni anaerobi.
Sposobnost fakultativnih anaerobnih patogena da prežive bez kisika je važna jer je dokazano da njihova infekcija smanjuje nivo kisika u crijevnom tkivu domaćina. Štoviše, sposobnost fakultativnih anaeroba da ograniče razinu kisika na mjestima infekcije korisna je za njih i druge bakterije, jer dikisik može tvoriti reaktivne kisikove vrste (ROS). Ove vrste su toksične za bakterije i mogu oštetiti njihovu DNK, između ostalih sastojaka.
Također pogledajte Aerobno disanje Anaerobno disanje Fermentacija Obligatni aerob Obligatni anaerob Mikroaerofili
Reference
Vanjski linkovi Facultative Anaerobic Bacteria Obligate Anaerobic Bacteria Anaerobic Bacteria and Anaerobic Bacteria in the decomposition (stabilization) of organic matter.
Kategorija:Anaerobno disanje Kategorija:Ćelijko disanje Kategorija:Mikrobiologija Kategorija:Bakteriologija