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Articulo de referencia

Organismo anaeróbico facultativo

Las bacterias aerobias y anaerobias se pueden identificar cultivándolas en tubos de ensayo con caldo de tioglicolato : 1: Las aerobias obligadas necesitan oxígeno porque no pued...

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Las bacterias aerobias y anaerobias se pueden identificar cultivándolas en tubos de ensayo con caldo de tioglicolato : 1: Las aerobias obligadas necesitan oxígeno porque no pueden fermentar ni respirar anaeróbicamente . Se acumulan en la parte superior del tubo, donde la concentración de oxígeno es mayor. 2: Las anaerobias obligadas se envenenan con oxígeno, por lo que se acumulan en la parte inferior del tubo, donde la concentración de oxígeno es menor. 3: Las anaerobias facultativas pueden crecer con o sin oxígeno porque pueden metabolizar energía aeróbica o anaeróbicamente. Se acumulan principalmente en la parte superior porque la respiración aeróbica genera más ATP que la fermentación. 4: Las microaerófilas necesitan oxígeno porque no pueden fermentar ni respirar anaeróbicamente. Sin embargo, se envenenan con altas concentraciones de oxígeno. Se acumulan en la parte superior del tubo de ensayo, pero no en la parte superior del todo. 5: Las anaerobias aerotolerantes no requieren oxígeno, ya que utilizan la fermentación para producir ATP. A diferencia de las anaerobias obligadas, no se envenenan con oxígeno. Se pueden encontrar distribuidos uniformemente por todo el tubo de ensayo.

Un organismo anaeróbico facultativo es un organismo que produce ATP mediante respiración aeróbica si hay oxígeno presente, pero es capaz de cambiar a fermentación si no hay oxígeno. [ 1 ] [ 2 ]

Algunos ejemplos de bacterias anaerobias facultativas son Staphylococcus spp. , [ 3 ] Escherichia coli , Salmonella , Listeria spp., [ 4 ] Shewanella oneidensis y Yersinia pestis . Ciertos eucariotas también son anaerobios facultativos, incluidos los peces cachorrito , [ 5 ] [ 6 ] hongos como Saccharomyces cerevisiae [ 7 ] y muchos invertebrados acuáticos como los poliquetos nereidos . [ 8 ]

Se ha observado que en mutantes de Salmonella typhimurium que sufrieron mutaciones para ser aerobios obligados o anaerobios, había niveles variables de proteínas de remodelación de la cromatina. Posteriormente se descubrió que los aerobios obligados tenían un gen defectuoso de la subunidad A de la ADN girasa ( gyrA ), mientras que los anaerobios obligados tenían un defecto en la topoisomerasa I ( topI ). Esto indica que la topoisomerasa I y su relajación asociada del ADN cromosómico son necesarias para la transcripción de genes necesarios para el crecimiento aerobio, mientras que lo contrario es cierto para la ADN girasa. [ 9 ] Además, en Escherichia coli K-12 se ha observado que la fosfofructocinasa (PFK) existe como un dímero en condiciones aerobias y como un tetrámero en condiciones anaerobias. Dado el papel de la PFK en la glucólisis, esto tiene implicaciones para el efecto del oxígeno en el metabolismo de la glucosa de E. coli K-12 en relación con el mecanismo del efecto Pasteur . [ 10 ] [ 11 ]

Es posible que exista una red central de factores de transcripción (FT) que incluya a ArcA y FNR, los principales reguladores sensibles al oxígeno, que controlan la adaptación de Escherichia coli a los cambios en la disponibilidad de oxígeno. Las actividades de estos dos reguladores son indicativas de efectos espaciales que pueden afectar la expresión génica en el rango microaeróbico. También se ha observado que estas proteínas sensibles al oxígeno están protegidas en el citoplasma por consumidores de oxígeno dentro de la membrana celular, conocidos como oxidasas terminales . [ 12 ]

Funciones

Los anaerobios facultativos pueden crecer tanto en presencia como en ausencia de oxígeno debido a la expresión de cadenas respiratorias aeróbicas y anaeróbicas que utilizan oxígeno o un aceptor de electrones alternativo. [ 13 ] Por ejemplo, en ausencia de oxígeno, E. coli puede utilizar fumarato , nitrato , nitrito , dimetilsulfóxido u óxido de trimetilamina como aceptor de electrones. [ 13 ] Esta flexibilidad permite a los anaerobios facultativos sobrevivir en diversos entornos, incluso en aquellos con condiciones que cambian con frecuencia. [ 1 ]

Varias especies de protistas utilizan un metabolismo anaeróbico facultativo para mejorar su producción de ATP, y algunas pueden producir dihidrógeno a través de este proceso. [ 14 ]

Como patógenos

Dado que los anaerobios facultativos pueden crecer tanto en presencia como en ausencia de oxígeno, pueden sobrevivir en diversos entornos, adaptarse fácilmente a condiciones cambiantes y, por lo tanto, tienen una ventaja selectiva sobre otras bacterias. En consecuencia, la mayoría de los patógenos potencialmente mortales son anaerobios facultativos. [ 1 ]

La capacidad de los patógenos anaerobios facultativos para sobrevivir sin oxígeno es importante, ya que se ha demostrado que su infección reduce los niveles de oxígeno en el tejido intestinal del huésped. [ 15 ] Además, la capacidad de los anaerobios facultativos para limitar los niveles de oxígeno en los sitios de infección es beneficiosa para ellos y otras bacterias, ya que el dioxígeno puede formar especies reactivas de oxígeno (ROS). Estas especies son tóxicas para las bacterias y pueden dañar su ADN, entre otros componentes. [ 1 ]

a) Escherichia coli
b) Salmonella
c) Streptococcus pneumoniae
d) Haemophilus influenzae
Ejemplos de anaerobios facultativos patógenos.

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 4 André, Antonin C.; Debande, Lorine; Marteyn, Benoit S. (agosto de 2021). "La ventaja selectiva de los anaerobios facultativos se basa en su capacidad única para hacer frente a los cambios en los niveles de oxígeno durante la infección" . Microbiología Celular . 23 (8) e13338. doi : 10.1111/cmi.13338 . ISSN 1462-5814 . PMID 33813807. S2CID 233027658 .   
  2. ^ Müller, Volker (19 de abril de 2001). "Fermentación bacteriana". eLS . doi : 10.1038/npg.els.0001415 . ISBN 978-0-470-01617-6.
  3. ↑ Ryan KJ; Ray CG, eds. (2004). Sherris Medical Microbiology (4.ª ed.). McGraw Hill. págs. 261–271 , 273–296 . ISBN   0-8385-8529-9.
  4. ↑ Singleton P (1999). Bacterias en biología, biotecnología y medicina (5.ª ed.). Wiley. págs. 444–454 . ISBN   0-471-98880-4.
  5. ↑ Heuton, M.; Ayala, L.; Morante, A.; Dayton, K.; Jones, AC; Hunt, JR; McKenna, A.; Van Breukelen, F.; Hillyard, S. (2018). "El consumo de oxígeno del pez cachorrito del desierto a temperaturas ecológicamente relevantes sugiere un papel significativo para el metabolismo anaeróbico". Journal of Comparative Physiology B: Biochemical, Systemic, and Environmental Physiology . 188 (5): 821– 830. doi : 10.1007/s00360-018-1174-1 . PMID 30039300 . 
  6. ^ Heuton, M.; Ayala, L.; Burg, C.; Dayton, K.; McKenna, K.; Morante, A.; Puentedura, G.; Urbina, N.; Hillyard, S.; Steinberg, S.; Van Breukelen, F. (2015). "Anaerobismo paradójico en cachorrito del desierto". La Revista de Biología Experimental . 218 (Parte 23): 3739– 3745. doi : 10.1242/jeb.130633 . PMID 26632453 . 
  7. ↑ Carlile MJ, Watkinson SC, Gooday GW (2001). Los hongos (2.ª ed.). Academic Press. págs. 85–105 . ISBN   0-12-738446-4.
  8. ↑ Schöttler, U. (30 de noviembre de 1979). "Sobre el metabolismo anaeróbico de tres especies de Nereis (Annelida)" (PDF) . Marine Ecology Progress Series . 1 : 249–54 . Bibcode : 1979MEPS....1..249S . doi : 10.3354/meps001249 . ISSN 1616-1599 . Consultado el 14 de febrero de 2010 . 
  9. ↑ Yamamoto, N., & Droffner, ML (1985). Mecanismos que determinan el crecimiento aeróbico o anaeróbico en la bacteria anaerobia facultativa Salmonella typhimurium. Proceedings of the National Academy of Sciences , 82 (7), 2077-2081. https://doi.org/10.1073/pnas.82.7.2077
  10. ^ Doelle, HW (1974). Fosfofructocinasa dimérica y tetramérica y el efecto Pasteur en Escherichia coli K-12. FEBS Lett , 49 (2), 220-222. PII: 0014-5793(74)80516-8 ( core.ac.uk )
  11. ↑ Pasteur L. (1857). "Mémoire sur la fermentation applée lactique" [Disertación sobre la fermentación llamada láctica]. Comptes rendus de l'Académie des Sciences (en francés). 45 (913–916): 1032–1036.
  12. ↑ Rolfe, MD, Ocone, A., Stapleton, MR, Hall, S., Trotter, EW, Poole, RK, ... & Green, J. (2012). Análisis de sistemas de las actividades de los factores de transcripción en entornos con concentraciones de oxígeno estables y dinámicas. Open Biology , 2 (7), 120091. https://doi.org/10.1098/rsob.120091
  13. 1 2 Unden, Gottfried; Trageser, Martin (1991). "Expresión génica regulada por oxígeno en Escherichia coli: Control de la respiración anaeróbica por la proteína FNR" . Antonie van Leeuwenhoek . 59 (2): 65– 76. doi : 10.1007/BF00445650 . ISSN 0003-6072 . PMID 1854188. S2CID 33083164 .   
  14. ↑ Ginger, Michael L.; Fritz-Laylin, Lillian K.; Fulton, Chandler; Cande, W. Zacheus; Dawson, Scott C. (2010-12-01). " Metabolismo intermediario en protistas: una visión basada en secuencias del metabolismo anaeróbico facultativo en eucariotas evolutivamente diversos" . Protist . 161 (5): 642– 671. doi : 10.1016/j.protis.2010.09.001 . ISSN 1434-4610 . PMC 3021972. PMID 21036663 .   
  15. ↑ Jennewein, Jonas; Matuszak, Jasmin; Walter, Steffi; Felmy, Boas; Gendera, Kathrin; Schatz, Valentin; Nowottny, Monika; Liebsch, Gregor; Hensel, Michael; Hardt, Wolf-Dietrich; Gerlach, Roman G.; Jantsch, Jonathan (diciembre de 2015). "Las bajas tensiones de oxígeno encontradas en el tejido intestinal infectado por S. almonella aumentan la replicación de S. almonella en macrófagos al deteriorar la actividad antimicrobiana y aumentar la virulencia de S. almonella: Hipoxia y replicación de Salmonella" . Microbiología Celular . 17 (12): 1833– 1847. doi : 10.1111/cmi.12476 . PMID 26104016 . 
  • Bacterias anaerobias facultativas
  • Bacterias anaerobias obligadas
  • Bacterias anaeróbicas y su papel en la descomposición (estabilización) de la materia orgánica. Archivado el 5 de febrero de 2009 en Wayback Machine.