अवायवीय जीव

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स्पिनोलोरिकस नव. एसपी।, एक मेटाज़ोन जो हाइड्रोजन के साथ चयापचय करता है, माइटोकॉन्ड्रिया की कमी और इसके बजाय हाइड्रोजनोसोम का उपयोग करता है।

एक अवायवीय जीव या अवायवीय जीव कोई भी जीव है जिसे विकास के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है। यदि मुक्त ऑक्सीजन मौजूद है तो यह नकारात्मक रूप से प्रतिक्रिया कर सकता है या मर भी सकता है। इसके विपरीत, एक एरोबिक जीव (एरोबे) एक ऐसा जीव है जिसे ऑक्सीजन युक्त वातावरण की आवश्यकता होती है। एनारोबेस एककोशिकीय हो सकते हैं (जैसे प्रोटोजोआ,[1] बैक्टीरिया <रेफरी नाम = लेविंसन, डब्ल्यू। 2010 91-93>Levinson, W. (2010). मेडिकल माइक्रोबायोलॉजी और इम्यूनोलॉजी की समीक्षा (11th ed.). McGraw-Hill. pp. 91–93. ISBN 978-0-07-174268-9.</रेफरी>) या बहुकोशिकीय।[2]

अधिकांश कवक बाध्यकारी एरोबेस हैं, जिन्हें जीवित रहने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। हालाँकि, कुछ प्रजातियाँ, जैसे कि चिट्रिडिओमाइकोटा जो मवेशियों के रूमेन में रहती हैं, अवायवीय अवायवीय हैं; इन प्रजातियों के लिए, अवायवीय श्वसन का उपयोग किया जाता है क्योंकि ऑक्सीजन उनके चयापचय को बाधित करेगा या उन्हें मार देगा। समुद्र का गहरा पानी एक सामान्य अनॉक्सी वातावरण है। [2]


पहला अवलोकन

द रॉयल सोसाइटी को 14 जून 1680 के अपने पत्र में, एंटनी वैन लीउवेनहोक ने एक प्रयोग का वर्णन किया जिसमें उन्होंने दो समान ग्लास ट्यूबों को कुचल काली मिर्च पाउडर के साथ आधे रास्ते भरकर किया, जिसमें कुछ साफ बारिश का पानी जोड़ा गया था। वैन लीउवेनहोक ने लौ का उपयोग करके कांच की एक ट्यूब को सील कर दिया और दूसरी ग्लास ट्यूब को खुला छोड़ दिया। कई दिनों के बाद, उन्होंने खुली कांच की नली में 'गोताखोरों की अपनी विशेष गति वाले बहुत से बहुत छोटे जानवर पाए।' सीलबंद ग्लास ट्यूब में किसी भी जीवन को देखने की उम्मीद नहीं करते हुए, वैन लीउवेनहोक ने अपने आश्चर्य को देखा 'एक प्रकार का जीवित जानवर जो गोल था और सबसे बड़े प्रकार से बड़ा था जो मैंने कहा था कि दूसरे पानी में थे।' एरोबिक सूक्ष्मजीवों द्वारा ऑक्सीजन की खपत के कारण सीलबंद ट्यूब में स्थितियां काफी अवायवीय हो गई थीं।[3] 1913 में मार्टिनस बीजेरिन्क ने वैन लीउवेनहोक के प्रयोग को दोहराया और सील काली मिर्च जलसेक ट्यूब तरल में एक प्रमुख अवायवीय जीवाणु के रूप में क्लोस्ट्रीडियम ब्यूटिरिकम की पहचान की। बेजरिंक ने टिप्पणी की:

We thus come to the remarkable conclusion that, beyond doubt, Van Leeuwenhoek in his experiment with the fully closed tube had cultivated and seen genuine anaerobic bacteria, which would happen again only after 200 years, namely about 1862 by Pasteur. That Leeuwenhoek, one hundred years before the discovery of oxygen and the composition of air, was not aware of the meaning of his observations is understandable. But the fact that in the closed tube he observed an increased gas pressure caused by fermentative bacteria and in addition saw the bacteria, prove in any case that he not only was a good observer, but also was able to design an experiment from which a conclusion could be drawn.[3]


वर्गीकरण

एरोबिक और अवायवीय जीवाणुओं को थियोग्लाइकोलेट शोरबा के टेस्ट ट्यूब में कल्चर करके अलग किया जा सकता है:
  1. Obligate aerobes need oxygen because they cannot ferment or respire anaerobically. They gather at the top of the tube where the oxygen concentration is highest.
  2. Obligate anaerobes are poisoned by oxygen, so they gather at the bottom of the tube where the oxygen concentration is lowest.
  3. Facultative anaerobes can grow with or without oxygen because they can metabolize energy aerobically or anaerobically. They gather mostly at the top because aerobic respiration generates more adenosine triphosphate (ATP) than either fermentation or anaerobic respiration.
  4. Microaerophiles need oxygen because they cannot ferment or respire anaerobically. However, they are poisoned by high concentrations of oxygen. They gather in the upper part of the test tube but not the very top.
  5. Aerotolerant organisms do not require oxygen as they metabolize energy anaerobically. Unlike obligate anaerobes, however, they are not poisoned by oxygen. They can/will be evenly distributed throughout the test tube.

व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए, एनारोब की तीन श्रेणियां हैं:

  • बाध्यकारी अवायवीय जीव, जो ऑक्सीजन की उपस्थिति से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं।[4][5] बाध्यकारी अवायवीय के दो उदाहरण क्लोस्ट्रीडियम बोटुलिनम और बैक्टीरिया हैं जो गहरे समुद्र के तल पर हाइड्रोथर्मल वेंट के पास रहते हैं।
  • 'एरोटोलरेंट', जो वृद्धि के लिए ऑक्सीजन का उपयोग नहीं कर सकते, लेकिन इसकी उपस्थिति को सहन करते हैं।[6]
  • ऐच्छिक अवायवीय जीव, जो ऑक्सीजन के बिना बढ़ सकते हैं लेकिन ऑक्सीजन मौजूद होने पर उसका उपयोग करते हैं।[6]

हालांकि, हाल के शोध के बाद इस वर्गीकरण पर सवाल उठाया गया है कि मानव बाध्यकारी एनारोब (जैसे फाइनगोल्डिया मैग्ना या मेथेनोजेनिक आर्किया मेथनोब्रेविबैक्टर स्मिथी) एरोबिक वातावरण में उगाए जा सकते हैं यदि संस्कृति माध्यम को एस्कॉर्बिक एसिड, ग्लूटाथियोन और यूरिक एसिड जैसे एंटीऑक्सीडेंट के साथ पूरक किया जाता है। .[7][8][9][10]


ऊर्जा चयापचय

कुछ बाध्यकारी अवायवीय जीव किण्वन (जैव रसायन) का उपयोग करते हैं, जबकि अन्य अवायवीय श्वसन का उपयोग करते हैं।[11] एयरोटोलरेंट जीव सख्ती से किण्वक होते हैं।[12] ऑक्सीजन की उपस्थिति में वैकल्पिक अवायवीय एरोबिक श्वसन का उपयोग करते हैं।[6]ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, कुछ वैकल्पिक अवायवीय किण्वन का उपयोग करते हैं, जबकि अन्य अवायवीय श्वसन का उपयोग कर सकते हैं।[6]


किण्वन

कई अवायवीय किण्वक प्रतिक्रियाएं हैं।

किण्वन अवायवीय जीव आमतौर पर लैक्टिक एसिड किण्वन मार्ग का उपयोग करते हैं:

C6H12O6 + 2 ADP + 2 phosphate → 2 lactic acid + 2 ATP + 2 H2O

इस प्रतिक्रिया में जारी ऊर्जा (एडीपी और फॉस्फेट के बिना) लगभग 150 किलोजूल प्रति तिल है, जो एडीपी प्रति ग्लूकोज से दो एटीपी उत्पन्न करने में संरक्षित है। यह प्रति चीनी अणु ऊर्जा का केवल 5% है जो विशिष्ट एरोबिक प्रतिक्रिया उत्पन्न करती है।

पौधे और कवक (जैसे, खमीर) सामान्य रूप से अल्कोहल (इथेनॉल) किण्वन का उपयोग करते हैं जब ऑक्सीजन सीमित हो जाती है:

C6H12O6 (glucose) + 2 ADP + 2 phosphate → 2 C2H5OH + 2 CO2↑ + 2 ATP + 2 H2O

जारी की गई ऊर्जा लगभग 180 kJ प्रति मोल है, जो ADP प्रति ग्लूकोज से दो ATP उत्पन्न करने में संरक्षित है।

एनारोबिक बैक्टीरिया और आर्किया इन और कई अन्य किण्वक मार्गों का उपयोग करते हैं, उदाहरण के लिए, प्रोपियोनिक एसिड किण्वन, ब्यूटिरिक एसिड किण्वन, विलायक किण्वन, मिश्रित एसिड किण्वन, ब्यूटेनियोल किण्वन, स्टिकलैंड किण्वन, एसीटोजेनेसिस या मेथेनोजेनेसिस।[citation needed]


संवर्धन anaerobes

चूंकि सामान्य माइक्रोबियल संवर्धन वायुमंडलीय हवा में होता है, जिसमें आणविक ऑक्सीजन होता है, एनारोब की खेती के लिए विशेष तकनीकों की आवश्यकता होती है। अवायवीय जीवों की खेती करते समय सूक्ष्म जीवविज्ञानी द्वारा कई तकनीकों को नियोजित किया जाता है, उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन से भरे ग्लवबॉक्स में बैक्टीरिया को संभालना या अन्य विशेष रूप से सील किए गए कंटेनरों का उपयोग, या तकनीक जैसे बैक्टीरिया को डाइकोटाइलडॉन प्लांट में इंजेक्ट करना, जो एक है सीमित ऑक्सीजन वाला वातावरण। गैस-पैक सिस्टम एक पृथक कंटेनर है जो हाइड्रोजन गैस और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए सोडियम बोरोहाइड्राइड और सोडियम बाइकार्बोनेट गोलियों के साथ पानी की प्रतिक्रिया से अवायवीय वातावरण प्राप्त करता है। हाइड्रोजन तब अधिक पानी का उत्पादन करने के लिए एक पैलेडियम उत्प्रेरक पर ऑक्सीजन गैस के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे ऑक्सीजन गैस निकल जाती है। GasPak विधि के साथ समस्या यह है कि एक प्रतिकूल प्रतिक्रिया हो सकती है जहां बैक्टीरिया मर सकते हैं, यही कारण है कि थियोग्लाइकोलेट शोरबा का उपयोग किया जाना चाहिए। थियोग्लाइकोलेट एक माध्यम की आपूर्ति करता है जो एक द्विबीजपत्री पौधे की नकल करता है, इस प्रकार न केवल एक अवायवीय वातावरण प्रदान करता है बल्कि बैक्टीरिया को गुणा करने के लिए आवश्यक सभी पोषक तत्व प्रदान करता है।[13] हाल ही में, एक फ्रांसीसी टीम ने रेडॉक्स और गट एनारोबेस के बीच एक कड़ी का प्रमाण दिया [14] गंभीर तीव्र कुपोषण के नैदानिक ​​अध्ययन के आधार पर।[15] इन निष्कर्षों ने संस्कृति माध्यम में एंटीऑक्सिडेंट्स को जोड़कर एनारोब की एरोबिक संस्कृति का विकास किया।[16]


बहुकोशिकीयता

कुछ बहुकोशिकीय जीवन अवायवीय हैं, क्योंकि केवल एरोबिक श्वसन जटिल चयापचय के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान कर सकता है। अपवादों में लोरिकिफेरा की तीन प्रजातियां (<1 मिमी आकार में) और 10-कोशिका हेनेगुया ज़्शोक्केई शामिल हैं।[17] 2010 में भूमध्य सागर के तल पर हाइपरसैलिन एनोक्सिक जल एल'अटालांटे बेसिन में अवायवीय लोरीसिफेरा की तीन प्रजातियों की खोज की गई थी। उनमें माइटोकॉन्ड्रिया की कमी होती है जिसमें ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण मार्ग होता है, जो अन्य सभी जानवरों में चयापचय ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए ग्लूकोज के साथ ऑक्सीजन को जोड़ता है, और इस प्रकार वे ऑक्सीजन का उपभोग नहीं करते हैं। इसके बजाय ये लॉरिसिफेरा हाइड्रोजनोसोम का उपयोग करके हाइड्रोजन से अपनी ऊर्जा प्राप्त करते हैं।[18][2]


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संदर्भ

  1. ↑ Upcroft P, Upcroft JA (January 2001). "दवा लक्ष्य और प्रतिरोध के तंत्र". Clin. Microbiol. Rev. 14 (1): 150–164. doi:10.1128/CMR.14.1.150-164.2001. PMC 88967. PMID 11148007.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 Danovaro R; Dell'anno A; Pusceddu A; Gambi C; et al. (April 2010). "स्थायी रूप से अनॉक्सी स्थितियों में रहने वाला पहला मेटाज़ोआ". BMC Biology. 8 (1): 30. doi:10.1186/1741-7007-8-30. PMC 2907586. PMID 20370908.
  3. ↑ 3.0 3.1 Gest, Howard. (2004) The discovery of microorganisms by Robert Hooke and Antoni van Leeuwenhoek, Fellows of the Royal Society, in: 'The Royal Society May 2004 Volume: 58 Issue: 2: pp. 12.
  4. ↑ Prescott LM, Harley JP, Klein DA (1996). कीटाणु-विज्ञान (3rd ed.). Wm. C. Brown Publishers. pp. 130–131. ISBN 978-0-697-29390-9.
  5. ↑ Brooks GF, Carroll KC, Butel JS, Morse SA (2007). Jawetz, मेलनिक और एडेलबर्ग की मेडिकल माइक्रोबायोलॉजी (24th ed.). McGraw Hill. pp. 307–312. ISBN 978-0-07-128735-7.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 6.3 Hogg, S. (2005). आवश्यक सूक्ष्म जीव विज्ञान (1st ed.). Wiley. pp. 99–100. ISBN 978-0-471-49754-7.
  7. ↑ La Scola, B.; Khelaifia, S.; Lagier, J.-C.; Raoult, D. (2014). "एंटीऑक्सिडेंट्स का उपयोग करके अवायवीय बैक्टीरिया की एरोबिक संस्कृति: एक प्रारंभिक रिपोर्ट". European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases. 33 (10): 1781–1783. doi:10.1007/s10096-014-2137-4. ISSN 0934-9723. PMID 24820294. S2CID 16682688.
  8. ↑ Dione, N.; Khelaifia, S.; La Scola, B.; Lagier, J.C.; Raoult, D. (2016). "क्लिनिकल माइक्रोबायोलॉजी में एरोबिक / एनारोबिक बैक्टीरियल कल्चर डाइकोटॉमी को तोड़ने के लिए एक अर्ध-सार्वभौमिक माध्यम". Clinical Microbiology and Infection. 22 (1): 53–58. doi:10.1016/j.cmi.2015.10.032. PMID 26577141.
  9. ↑ Khelaifia, S.; Lagier, J.-C.; Nkamga, V. D.; Guilhot, E.; Drancourt, M.; Raoult, D. (2016). "हाइड्रोजन के बाहरी स्रोत के बिना मेथनोजेनिक आर्किया की एरोबिक संस्कृति". European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases. 35 (6): 985–991. doi:10.1007/s10096-016-2627-7. ISSN 0934-9723. PMID 27010812. S2CID 17258102.
  10. ↑ Traore, S.I.; Khelaifia, S.; Armstrong, N.; Lagier, J.C.; Raoult, D. (2019). "आगर प्लेटों पर हाइड्रोजन-उत्पादक बैक्टीरिया के साथ सह-संस्कृति द्वारा मेथनोब्रेविबैक्टर स्मिथी का अलगाव और संवर्धन". Clinical Microbiology and Infection. 25 (12): 1561.e1–1561.e5. doi:10.1016/j.cmi.2019.04.008. PMID 30986553.
  11. ↑ Pommerville, Jeffrey (2010). माइक्रोबायोलॉजी के अल्केमो के मूल सिद्धांत. Jones and Bartlett Publishers. p. 177. ISBN 9781449655822.
  12. ↑ Slonim, Anthony; Pollack, Murray (2006). बाल चिकित्सा क्रिटिकल केयर मेडिसिन. Lippincott Williams & Wilkins. p. 130. ISBN 9780781794695.
  13. ↑ "GasPak System" Archived 2009-09-28 at the Wayback Machine. Accessed May 3, 2008.
  14. ↑ Million, Matthieu; Raoult, Didier (December 2018). "गट रेडॉक्स को मानव माइक्रोबायोम से जोड़ना". Human Microbiome Journal. 10: 27–32. doi:10.1016/j.humic.2018.07.002.
  15. ↑ Million, Matthieu; Tidjani Alou, Maryam; Khelaifia, Saber; Bachar, Dipankar; Lagier, Jean-Christophe; Dione, Niokhor; Brah, Souleymane; Hugon, Perrine; Lombard, Vincent; Armougom, Fabrice; Fromonot, Julien (May 2016). "गट रिडॉक्स में वृद्धि और गंभीर तीव्र कुपोषण में अवायवीय और मेथनोजेनिक प्रोकैरियोट्स की कमी". Scientific Reports. 6 (1): 26051. Bibcode:2016NatSR...626051M. doi:10.1038/srep26051. ISSN 2045-2322. PMC 4869025. PMID 27183876.
  16. ↑ Guilhot, Elodie; Khelaifia, Saber; La Scola, Bernard; Raoult, Didier; Dubourg, Grégory (March 2018). "मानव नमूने से अवायवीय जीवों की खेती के लिए तरीके". Future Microbiology. 13 (3): 369–381. doi:10.2217/fmb-2017-0170. ISSN 1746-0913. PMID 29446650.
  17. ↑ Scientists discovered the first animal that doesn't need oxygen to live
  18. ↑ Oxygen-Free Animals Discovered-A First, National Geographic news

श्रेणी: सूक्ष्मजैविकी

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