Присутствие молекулярного кислорода в среде

Молекулярный кислород — важный экологический фактор. Его содержание в атмосфере составляет 21%. По отношению к молекулярному кислороду все микроорганизмы можно разбить на ряд групп. Микроорганизмы, нуждающиеся в кислороде для жизни, получили название облигатных (строгих) аэробов. В эту группу входит большая часть бактерий и грибов.

Среди аэробов есть микроорганизмы, которые потребляют кислород, но хорошо растут только при содержании его в значительно меньшей концентрации, чем в воздухе. Подобные организмы называют микроаэрофилами.

Чувствительность микроаэрофилов к молекулярному кислороду значительно различается у отдельных видов: представители рода Campylobacter хорошо растут при содержании 5—10% 0₂; нитчатая серная бактерия рода Beggiatoa развивается при 0,6—6%, а некоторые виды бактерий могут расти только при содержании кислорода, составляющем всего несколько сотых процента от атмосферного. Подобная чувствительность микроорганизмов к высоким концентрациям молекулярного кислорода связана с инактивацией в данных условиях ряда жизненно важных ферментных систем.

Присутствие молекулярного кислорода в среде может негативно сказаться не только на микроаэрофилах, но и на облигатных аэробах при содержании его в атмосфере выше 50%. В таких условиях рост многих бактерий угнетается. Большинство аэробных бактерий имеют достаточно совершенные системы зашиты от окислителей и могут расти в атмосфере чистого молекулярного кислорода и даже при повышенном давлении 0₂.

Широкое распространение микроаэрофильных бактерий можно объяснить тем, что в почвах, водоемах и других природных средах содержание молекулярного кислорода существенно ниже, чем в атмосфере. К микроаэрофилам относятся молочнокислые бактерии (род Lactobacillus), нитчатые скользящие бактерии (род Beggiatoa), ряд видов рода Bacillus и др.

Некоторые микроорганизмы совсем не используют кислород. Их называют анаэробами. Они бывают двух типов: облигатные анаэробы — для них кислород токсичен, а аэротолерантные анаэробы — не погибающие при контакте с кислородом.

Токсичность кислорода для облигатных анаэробов объясняется тем, что эти организмы не имеют особых ферментов — супероксиддисмутазы и каталазы, обычно содержащихся в клетках аэробов и аэротолерантных анаэробов и защищающих организм от токсичных продуктов кислородного обмена (Н₂0₂ и др.).

К облигатным анаэробам относятся представители родов Methanobacterium, Methanosarcina, Clostridium, Treponema и др.

Существуют факультативные анаэробы — микроорганизмы, способные переключаться с аэробного на анаэробный тип метаболизма, например некоторые кишечные бактерии, представители рода Serratia и др. В зависимости от условий среды факультативно анаэробные микроорганизмы могут иметь либо окислительный, либо бродильный тип обмена. Так, многие дрожжи способны при доступе воздуха окислять сахар до С0₂ и Н₂0, а в анаэробных условиях они вызывают спиртовое брожение, при котором сахар превращается в этиловый спирт и диоксид углерода.

К факультативно анаэробным бактериям относятся представители родов Bacillus, Vibrio, Escherichia, патогенные бактерии родов Salmonella, Shigella, Staphylococcus и др.