$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
На земле молекулярный кислород в заметных концентрациях доступен в областях, имеющих прямой контакт с атмосферой или в присутствии кислородных фототрофов. Среды, в которых отсутствует кислород, называются анаэробными. Тем не менее, преобразование энергии все еще возможно в анаэробных условиях через два различных метаболических процессов, брожения и анаэробного дыхания1.
В то время как организмы, проходящие аэробное дыхание используют кислород в качестве терминального приема электронов, анаэробное дыхание требует альтернативных электронных приемов, таких как нитрат или сульфат2. В так называемой «электронной башне» пары редокса организованы в соответствии с их потенциалом редокса, причем самые отрицательные расположены в верхней части (доноры электрона) и сильнейшие агенты окисления с положительным потенциалом редокса на дне (электронные приемы). Передача электронов между донорами и принимающими сторонами приводит к энергосбережению через так называемую дыхательную цепь, а электроны могут быть захвачены электронными приемотелями - чтобы остаться на картинке - на разных этажах башни. Тем самым, чем выше падение электронов через электронную башню, тем больше энергии может быть сохранено соответствующей реакцией. Таким образом, дыхание также возможно в анаэробных средах обитания, например, с redox пары в том числе No3-/NO2-, фумационная кислота / succinic кислоты, SO32-/H2S, S '/H2S, Mn (IV) / Mn (II ), Fe (III)/Fe (II)2,3. Во-первых, полученная энергия сохраняется в качестве мембранного потенциала, который впоследствии используется при фосфорилировании электронов для синтеза аденозин-трифосфата (АТФ) мембранно-связанным аТФ-синтазами. В отличие от аэробного дыхания, количество энергии, которое может быть сохранено анаэробным дыханием, может быть значительно уменьшено; однако, выход энергии большинств анаэробных дыханий все еще более высок сравненный к закваранжению,анаэробный путь консервации энергии в habitats нуждался кислороде и других принимать енота терминала 2.
Во время брожения богатые энергией органические субстраты деградируют до различных продуктов брожения, которые часто определяют название общего процесса, например, алкогольное брожение. В отличие от процессов дыхания, генерация АТФ во время брожения ограничивается фосфорилированием на уровне субстрата, во время которого фосфатная группа передается в аденозин-ди-фосфат (АДП) из богатого энергией фосфорилированного субстрата2. Ферментающие микроорганизмы играют центральную роль в анаэробной деградации органических веществ, поскольку они являются ключевыми игроками в распаде субстрата. Первичные продукты брожения, как органические кислоты, спирты, CO2, и H2, впоследствии могут быть использованы вторичными ферментирующих микроорганизмов для производства уксусной кислоты, CO2, и H2. Примерами для ферментации продуктов являются молочная кислота, различные летучие жирные кислоты (форми-, уксусно-, пропирионические-, бутирик-, валерианол, 2,3-бутандиол, ацетон и этанол.
Культивирование микроорганизмов в строго анаэробных условиях требует совершенно иных методов и оборудования по сравнению с культивированием аэробных организмов. В то время как кислородоустойчивые организмы часто культивируются на агарных блюдах, так называемых поверхностных культурах, это - за некоторыми исключениями - вряд ли возможно для строго анаэробных микроорганизмов. Таким образом, обогащение культур строго анаэробных микроорганизмов в основном установлены в жидком носителе, применяя культурные сосуды, запечатанные газонепроницаемой септойкой, которые обеспечивают бескислородную атмосферу headspace4,6, 7.
В настоящем описании протокола будут предусмотрены надлежащие методы выращивания целевых микроорганизмов смешанной популяции, полученные из анаэробного биогазового растения. Изоляция и культивирование чистых культур является еще более сложной задачей, но не является частью этой работы.
Здесь мы показываем процедуру выращивания анаэробного микробного сообщества на основе исследования, касающегося образования фенилкислот при анаэробном переваривании белково-белковых субстратов8. Микробное сообщество состояло из представителей всех четырех фаз анаэробного пищеварения: гидролиз, ацидогенез, ацетогенез и метаногенез. Минеральная соляная среда, дополненная источником углерода, редокс-индикатором,раствором витамина и микроэлемента, и редуксовым агентом, была применена 9. Среда была изменена с соответствующими белковых фенилкислотных прекурсоров субстратов8.