По отношению к молекулярному кислороду (O2) бактерии, как и другие микроорганизмы, делят на четыре группы: облигатные аэробы, облигатные анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы. Последнюю группу часто размещают в пределах облигатных аэробов.

Отношение облигатных аэробов к молекулярному кислороду

Облигатные аэробы в показывают хороший рост при свободном доступе атмосферного кислорода и неспособны успешно развиваться при концентрации O2большей,чем концентрация молекулярного кислорода в воздухе (21%).

Чувствительность микроаэрофилов к молекулярному кислороду различна в пределах видов и родов, и варьирует от нескольких сотых процентов от атмосферного до 10%.

При содержании молекулярного кислорода в среде выше 50% угнетается рост многих бактерий. Однако большинство облигатных аэробов имеют достаточно совершенные системы защиты от окислителей и способны успешно расти и развиваться в атмосфере чистого молекулярного кислорода и даже при повышенном давлении O2.

Снижение потребности облигатных аэробов в кислород обуславливают и источники азота или энергии. В частности облигатные аэробы азотофиксирующие бактерии рода Azotobacter,для использования молекулярного азота нуждаются в пониженном содержании кислорода (около 2%), поскольку в данной ситуации кислород служит ингибитором ферментного комплекса нитрогеназы, служащего катализатором при азотофиксации. При развитии бактерии рода Azotobacterна среде со связанным азотом, например аммонийным, они способны переносить концентрацию азота равную атмосферному (21%).

Механизм защиты бактерий от окислительного действия O2

Физиологическое отношение микробов к молекулярному кислороду определяется наличием ферментов, способных реагировать с ним и продуктами окисления. К таким ферментам относятся каталаза и супероксиддисмутаза.

Аэробные микроорганизмы используют молекулярную форму кислорода в энергетическом метаболизме в качестве конечного акцептора электронов. Одним из главных продуктов окисления является перекись водорода (H2O2). Это соединение токсично для микробных клеток, но с помощью каталазы разлагается на воду и кислород.

Еще более токсично для бактериальных клеток образование свободного перекисного радикала или супероксидного аниона O2-. Это реакционно активное соединение содержит не спаренный электрон. Его опасность для жизни клеток обусловлена способностью участвовать в реакциях, вызывающих разнообразные повреждения: перекисном окислении ненасыщенных жирных кислот, окисление отдельных групп белков, повреждение ДНК и прочее. При появлении свободных перекисных радикалов защитным механизмом клетки, предотвращающим их накопление в летальном количестве, служит фермент супероксиддисмутаза. Он катализирует превращение анионом в перекись водорода и кислород. Далее, как и в первом случае, каталаза способствует разложению перекиси водорода на кислород и воду. У некоторых аэротолерантных микробов, в частности молочнокислых бактерий, каталаза отсутствует, и перекись водорода разлагается пероксидазами.

Отмечается, что супероксиддисмутаза содержится в клетках многих микроорганизмов, исключая строгих анаэробов и является обязательным ферментом для любого организма, контактирующего с молекулярным кислородом.

(c) Справочник AgroXXI