¿Por qué las bacterias anaeróbicas no pueden sobrevivir en un ambiente aeróbico?

Las bacterias fotosintéticas y los metanógenos mencionados en los libros de texto de biología de la escuela secundaria son bacterias estrictamente anaeróbicas y solo pueden sobrevivir en un ambiente con deficiencia de oxígeno; de lo contrario, morirán por intoxicación por oxígeno. ¿Por qué los organismos aeróbicos pueden sobrevivir en el aire sin que el oxígeno sea tóxico para ellos, mientras que las bacterias anaeróbicas estrictas están mortalmente amenazadas?

Los científicos han descubierto que todas las células biológicas aeróbicas contienen superóxido dismutasa (SOD) y catalasa, mientras que las células estrictamente anaeróbicas no contienen SOD y la mayoría también carece de catalasa. Se puede ver que la SOD es la clave para saber si los organismos pueden sobrevivir en un ambiente aeróbico. Entonces, ¿cuál es el papel de la SOD? La SOD puede proteger las células biológicas aeróbicas de los radicales libres del anión superóxido.

¿Cómo se forman los radicales libres? ¿Cómo daña las células biológicas?

Los radicales libres son sustancias químicas con un número impar de electrones, todos los cuales tienen electrones libres desapareados. Los radicales libres se producen en las células por muchas razones. Por ejemplo, la oxidación biológica, la radiación, la contaminación y las reacciones enzimáticas intracelulares liberarán radicales libres. Los radicales libres son altamente reactivos químicamente. Entre ellos, los radicales libres del anión superóxido se encuentran comúnmente en los organismos vivos y son una de las formas de especies reactivas de oxígeno. Sus propiedades son extremadamente inestables y su reactividad química es extremadamente fuerte. Puede causar daño oxidativo a macromoléculas biológicas como lípidos, proteínas y ácidos nucleicos en las células, lo que provoca daño o incluso destrucción de las estructuras celulares. También se pueden formar otros óxidos reactivos que son extremadamente perjudiciales para los organismos.

En el proceso de evolución a largo plazo, los organismos han ido formando gradualmente un mecanismo para eliminar diversas especies reactivas de oxígeno dañinas, como los radicales libres del anión superóxido. Hay SOD en organismos aeróbicos. El anión superóxido altamente tóxico se dismuta en H2O2 menos tóxico bajo la acción de la dismutasa y se descompone aún más en H2O no tóxico bajo la acción de la catalasa. Las bacterias estrictamente anaeróbicas no pueden sintetizar SOD y no pueden convertir aniones superóxido en H2O2 en una cantidad desproporcionada. Por lo tanto, en presencia de oxígeno, los aniones superóxido formados en las células se dañarán a sí mismos, por lo que las bacterias anaeróbicas estrictas no pueden sobrevivir en un ambiente aeróbico.