Анаэробы облигатные

Группа разнородных микроорганизмов, которые осуществляют метаболизм исключительно в бескислородных условиях. Они используют анаэробный тип биологического окисления (например, различные виды брожения) или анаэробный фотосинтез.

Ключевые особенности метаболизма:

• Жизнедеятельность возможна только в средах с низким окислительно-восстановительным потенциалом (Eh) и минимальной концентрацией кислорода.
• Повышение концентрации кислорода или других окислителей приводит к гибели вегетативных клеток из-за накопления токсичных для них перекисей. Споровые формы в таких условиях сохраняют жизнеспособность.
• Для окисления субстрата используют пиридиновые или пиридиновые и флавиновые дегидрогеназы. Электроны от субстрата передаются не на кислород, а на органические (пировиноградная и аскорбиновая кислоты, цистеин, уби- и менахиноны) или неорганические (сера, железо, сероводород) акцепторы.
• Из-за неполного окисления субстрата количество извлекаемой энергии невелико. Для получения достаточного количества энергии облигатные анаэробы вынуждены перерабатывать большие объёмы питательных веществ.

Ферментативный аппарат: У облигатных анаэробов отсутствуют ключевые ферменты аэробного дыхания и защиты от активных форм кислорода: оксидаза, каталаза, пероксидаза, цитохромы. У наиболее строгих форм могут отсутствовать и флавиновые ферменты. Эта особенность используется для их лабораторной идентификации.

Распространение и значение:

• Широко распространены в природе: в почве, воде, иле водоёмов. Играют crucial роль в круговороте веществ и энергии, трансформируя органические и неорганические соединения.
• Применяются в промышленности для переработки пищевых продуктов и сырья, получения биогаза, в биотехнологиях.
• Составляют значительную часть нормальной микрофлоры человека и животных (например, в кишечнике).

Патогенность: Некоторые облигатные анаэробы являются возбудителями тяжёлых заболеваний человека: столбняк, ботулизм, газовая гангрена, а также сепсис, абсцессы, псевдомембранозный колит, пищевые токсикоинфекции.

См. также: Клостридии, Бактероиды.

Современный контекст

Современная классификация и понимание облигатных анаэробов стали более детальными. Их разделяют по степени чувствительности к кислороду:

• Строгие (облигатные) анаэробы: гибнут при контакте с атмосферным кислородом (например, представители рода Clostridium, Bacteroides).
• Аэротолерантные анаэробы: не используют кислород для метаболизма, но могут выдерживать его присутствие (некоторые молочнокислые бактерии).

Исследования последних десятилетий (например, работы группы учёных под руководством Г. Готтшалк в конце XX века) показали, что некоторые облигатные анаэробы обладают не до конца изученными механизмами детоксикации активных форм кислорода, что расширяет представление об их экологической нише. Также пересмотрена их роль в микробиоме человека — они признаны не просто комменсалами, а важными симбионтами, влияющими на иммунитет и метаболизм хозяина.