Вплив кількості кисню

Кисень широко поширений в природі, знаходячись як в зв'язаному, так і вільному стані. У першому випадку він входить до складу молекул води, органічних і неорганічних сполук. У другому – присутній в атмосфері у вигляді молекулярного кисню (О2), об'ємна доля якого складає 21%.

Кисень є обов'язковим хімічним компонентом будь-якої клітини. Переважна більшість організмів задовольняють свої потреби в цьому елементі, використовує обидві форми кисню. При вирощуванні Pseudomonas у присутності 18О2 і 18Н2О джерелом приблизно 10% кисню, що входить до складу клітинного матеріалу, служив газоподібний кисень, 50–60% клітинного кисню походило з води. Останній кисень в клітини поставляли органічні і неорганічні компоненти живильного середовища (глюкоза, фосфати, нітрати, сульфати і ін.).

Серед прокаріотів існують значні відмінності у відношенні до молекулярного кисню. За цією ознакою вони можуть бути розділені на декілька груп (рис. 1).

Рис. 1. Класифікація за споживанням кисню

Прокаріоти, для зростання яких О2 необхідний, називають облігатними аеробами. До них відносяться більшість прокаріотних організмів. Серед облігатних аеробів виявлені істотні відмінності у відношенні до рівня молекулярного кисню в середовищі. Деякі представники цієї групи не здатні до зростання при концентрації О2, рівній атмосферній, але можуть зростати, якщо вміст О2 в довкіллі буде значно нижчий (приблизно 2%). Такі облігатні й аеробні прокаріоти отримали назву мікроаерофілів.

Потреба прокаріотів у низькій концентрації О2 в довкіллі пов'язана з їх метаболічними особливостями. Багато аеробних азотфіксуючих бактерій можуть зростати в середовищі з молекулярним азотом лише при концентрації О2 нижче 2%, тобто як мікроаерофіли, а у присутності зв'язаного азоту, наприклад амонійного, – на повітрі. Це пояснюється дією молекулярного кисню, що інгібує, на активність нітрогенази – ферментного комплексу, відповідального за фіксацію N2.

Хоча облігатні анаеробні бактерії в цілому дуже чутливі до О2, вони можуть в природі знаходитися в аеробних зонах. Широке поширення представників роду Clostridium в місцях з високим парціальним тиском О2 пояснюється наявністю у них эндоспор, не чутливих до молекулярного кисню. Проте строго анаеробні прокаріоти виявлені в природі в місцях, де спостерігається активний розвиток облігатних аеробів. Ймовірно, спільний розвиток з облігатними аеробами, активно споживаючими молекулярний кисень, що призводить до утворення зон з низькою концентрацією О2, створює можливості і для розвитку строго анаеробних видів.

Існують прокариотні організми, які можуть зростати як в аеробних, так і в анаеробних умовах. Вивчення цього явища показало, що природа його різна. Бактерії, що не потребують О2 (останній не бере участь в здійснюваних ними метаболічних реакціях), але здатні зростати в його присутності, є за типом здійснюваного ними метаболізму облігатними анаеробами, стійкими до О2 зовнішнього середовища. Прикладом таких організмів служать молочнокислі бактерії. Багато прокаріотів, що відносяться до цієї ж групи, пристосувалися залежно від наявності або відсутності О2 в середовищі перемикатися з одного метаболічного шляху на інший, наприклад з дихання на бродіння, і навпаки. Такі організми отримали назву факультативних анаеробів, або факультативних аеробів. Представниками цієї фізіологічної групи прокариот є ентеробактерії. У аеробних умовах вони отримують енергію в процесі дихання. У анаеробних умовах джерелом енергії для них служать процеси бродіння або анаеробного дихання.

Подібні статті

Селекція дуба звичайного та ялиці білої
Дуб звичайний (Quercus robur L.) Могутнє дерево 20-50 м заввишки з шатроподібною або широкопірамідальною кроною і міцними гілками. Молоді гілки зеленувато-бурі або червонуваті, голі або ледве опушені. Стовбур товстий 1-1,5 м у діаметр ...

Роль та вміст води в організмі
Ще в 60-го роки Нобелівський лауреат, найбільший авторитет в області біоенергетики Альберт Сцент-Дьерді вигукнув: «Біологія забула роль води або взагалі не думала про неї». Основну субстанцію організму – воду прийнято розглядати як майже н ...