Respiratia la bacterii. Cresterea si multiplicarea bacteriilor

Respiratia la bacterii. Cresterea si multiplicarea bacteriilor

Ansamblul reactiilor biochimice de oxido-reducere, prin care celula bacteriana isi asigura balanta energetica, fac parte din procesele respiratorii. Conceptul de respiratie bacteriana devine sinonim cu cel de metabolism energetic. Toate enzimele respiratorii care intervin in activarea si transportul de H, respectiv de electroni, de la un substrat donator la unul acceptor, sunt definite generic enzime respiratorii. Acestea sunt dehidraze iar H este transportat de coenzimele lor (care servesc ca acceptori tranzitorii de H). Dupa ordinea in care dehidrazele intervin in desfasurarea procesului respirator si dupa natura chimica a coenzimelor cu care se asociaza, acestea se impart in trei grupe: 

dehidraze piridinice, ale caror coenzime sunt NAD (nicotinadenin-dinucleotid) si NADP (nicotinadenin-dinucleotidtrifosfat), gruparea activa fiind nicotinamida. Acestea sunt intalnite la toate bacteriile;

dehidraze flavinice, care la bacteriile aerobe intervin in transportul H de la dehidrazele piridinice la citocromi. Sunt enzime flavoproteinice care au in structura o grupare prostetica bine fixata, cu rol de cofactor, reprezentata de FMN (flavin-nucleotida) sau de FAD (flavin-adenin-dinucleotida); 

sistemul citocromilor, reprezentat de enzime care sunt conjugate cu grupari prostetice de tipul hemului. Acestea realizeaza transportul de H de la dehidraze, succesiv pe diferiti citocromi, pana la O₂ care este acceptorul final de H, ultima etapa fiind mediata de citocromoxidaza. Enzimele din grupul citocromilor sunt caracteristice si bine reprezentate la bacteriile aerobe. In functie de natura acceptorului final de H, reactiile de oxido-reducere se pot realiza la bacterii pe trei cai:

calea oxibiotica sau aeroba, in care acceptorul final de H este O₂;

calea anoxibiotica sau anaeroba, in care acceptorul final de H este un compus de natura anorganica;

calea fermentativa, in care acceptorul final de H este un compus de natura organica, acesta fiind de regula un produs final rezultat dintr-o succesiune de reactii de oxido-reducere a substratului metabolizabil. Posibilitatea de a utiliza una sau alta din aceste cai depinde de echipamentul enzimatic pe care il poseda fiecare specie bacteriana. In raport cu comportamentul fata de O₂ lumea bacteriana se imparte in doua categorii: bacterii aerobe si bacterii anaerobe.

Respiratia la bacteriile aerobe. Acestea dispun de un bogat echipament enzimatic de tipul citocromoxidazelor, care conditioneaza realizarea proceselor respiratorii pe cale oxibiotica. In functie de caracteristicile proceselor respiratorii, bacteriile aerobe se diferentiaza in mai multe subgrupe sau subtipuri respiratorii:

bacterii strict aerobe, cum sunt Bacillus anthracis (bacilul antraxului), Mycobacterium tuberculosis (bacilul TBC), care se dezvolta numai in medii cu presiune partiala normala de oxigen (corespunzatoare concentratiei atmosferice de circa 21%);

bacterii microaerofile (Spirochetales), care se dezvolta numai in medii cu presiune partiala redusa de oxigen (in concentratie de regula sub 1%);

bacterii capneice (Brucella) care necesita o atmosfera imbogatita in CO₂ si concentratii mai mici de O₂. La acestea CO₂ actioneaza ca factor stimulator al metabolismului energetic dar si ca sursa de C;

bacterii aerobe facultativ anaerobe (Escherichia coli, Staphylococcus, Streptococcus etc.), care se dezvolta optim in conditii de aerobioza, dar se pot multiplica si in conditii de anaerobioza. Un asemenea comportament este determinat de faptul ca bacteriile respective isi pot orienta metabolismul energetic pe cale oxibiotica sau pe cale fermentativa, in functie de disponibilitatile mediului in O₂.

Respiratia la bacteriile anaerobe. Acestea isi procura energia prin metabolizarea pe cale anoxibiotica a unor compusi anorganici sau organici. Metabolizarea pe cale anoxibiotica a substratului nutritiv este consecinta faptului ca bacteriile anaerobe sunt lipsite de citocromi si citocromoxidaza, precum si de catalaza si peroxidaza. Prezenta in mediu a O₂ actioneaza ca factor nociv, determinand la unele bacterii anaerobe oxidarea ireversibila a unor enzime, fapt care duce la blocarea uneia sau chiar mai multor cai metabolice. La numeroase specii bacteriene, metabolizarea anoxibiotica a unor compusi organici (proteine, glucide) se face pe calea fermentativa. In raport cu comportamentul bacteriilor anaerobe fata de prezenta in mediu a O₂, acestea se impart in:

bacterii strict anaerobe sau oxisensibile (Clostridium tetani, Clostridium botulinum etc.), care nu tolereaza prezenta in mediu a O₂, acesta avand actiune cu adevarat toxica;

bacterii anaerobe aerotolerante sau oxitolerante, care se multiplica si in prezenta unor cantitati reduse de O₂, putand fi definite din aceasta cauza bacterii anaerobe facultativ aerobe.