51. Охарактеризуйте роль кисню у енергетичних процесах в мікробній клітині та зазначте механізми захисту від його згубної дії

Кисень відіграє дуже важливу роль у енергетичних процесах більшості видів бактерій. Енергетичний обмін забезпечується за рахунок дихання.Суть процесу дихання бактерій полягає в перебігу біохімічних реакцій, у результаті яких утворюється АТФ, що є універсальним переносником хімічної енергії між взаємно протилежними процесами виділення і споживання енергії. Таким чином, під терміном «дихання» мають на увазі окиснювання органічних речовин клітини киснем, що супроводиться виділенням енергії, потрібної мікроорганізмам для синтезу різних органічних сполук, для росту, розвитку,розмноження та інших процесів життєдіяльності, унаслідок чого утворюється кінцевий продукт — вуглекислий газ.Більшість мікробів (як і вищі рослини та тварини) для дихання використовуютьмолекулярний кисень атмосфери. Дріжджі ібактерії можуть жити без доступу атмосферного кисню. Енергію, потрібну для життя, вонидістають завдяки процесам бродіння. Для визначення життя в без-кисневому середовищіЛ.Пастер запропонував термін анаеробіоз.За типом дихання або ставлення до кисню повітря всі мікроорганізми поділяють наоблігатних аеробів, мікроаерофілів, факультативних анаеробів і облігатних анаеробів.Облігатні аероби добре розвиваються, якщо в атмосфері близько 20% кисню (сарцини, сіннапаличка, туберкульозні палички, холерні вібріони та ін.).Мікроаерофіли потребують для свого розвитку значно менше кисню, оскільки високаконцентрація його хоч і не вбиває, але пригнічує їхній ріст (молочнокислі бактерії,актиноміцети, лептоспіри тощо).До факультативних анаеробів належать дріжджі і молочнокислі бактерії.При аеробному диханні поживні речовини окиснюються киснем повітря до кінцевих продуктів розпаду, тобто до вуглекислого газу і води. При цьому вивільняється значна кількість енергії. Енергія, що утворюється , використовується мікроорганізмами при засвоєнні поживних речовин для руху і розмноження. До аеробних мікроорганізмів, тобто до мікроорганізмів, у яких дихання проходить аеробним шляхом, належать всі плісеневі гриби, а також багато бактерій. В більшості випадків для дихання використовуються вуглеводи, але можуть використовуватись інші органічні сполуки - білки, жири, спирти та ін При анаеробному диханні мікроорганізми отримують енергію не шляхом окиснення, а шляхом розпаду складних органічних речовин до більш простих. Анаеробне дихання прийнято називати бродінням. До них належать дріжджі та багато бактерій. Анаеробні мікроорганізми поділяють на строгі (облігатні, безумовні), яким кисень повітря не тільки не потрібний, але й шкідливий, і факультативні (умовні), що можуть жити як без кисню, так і в його присутності. При анаеробному диханні утворюється значно менше енергії, ніж при аеробному.

Причиною шкідливої дії на бактерії молекулярного кисню є утворення перекису водню (Н₂О₂). Аеробні бактерії розщеплюють його за допомогою каталази, в анаеробів цього ферменту немає.Одним із факторів, від якого залежать окислювально-відновні реакції у живильному середовищі, є окислювально-відновний потен­ціал, що виражає кількісну характеристику ступеня аеробності. Він стає мінімальним при насиченні середовища воднем і максимальним при насиченні середовища киснем. При високому окислювально-відновному потенціалі настає інак­тивація життєво важливих ферментів. Анаероби при цьому втрачають здатність до нормального живлення, до конструктивних процесів і гинуть від голоду, а не від отруєння їх киснем або Н₂О₂. Анаероби характеризуються властивістю пристосовувати сере­довище до своїх потреб. Засіяні культури анаеробів, перш ніж по­чати розмножуватись, знижують гН₂ з 20—22 до 1—5. Такі самі властивості мають і аероби. Вони захищають себе від надлишку кис­ню відновним бар'єром. Регулюючи окислювально-відновні потенціали живильного сере­довища, можна створити умови для росту анаеробів у присутності кисню зниженням гН₂, а також культивувати аероби в анаеробних умовах підвищенням гН₂ середовища.

Методи створення анаеробних умов. Враховуючи, що вільний молекулярний кисень є токсичним для облігатно-анаеробних бактерій, обов’язковою умовою культивування таких мікроорганізмів є обмеження його доступу. Існує ряд методів (механічних, фізичних, біологічних), які дозволяють це забезпечити.