u bakterii beztlenowych facultatywnie, takich jak Escherichia coli, tlen i inne akceptory elektronów zasadniczo wpływają na drogi kataboliczne i anaboliczne. E. coli jest w stanie rosnąć tlenowo przez oddychanie, a w przypadku braku O2 przez oddychanie beztlenowe z azotanami, azotynami, fumaranem, dimetylosulfotlenkiem i N-tlenkiem trimetyloaminy jako akceptorami lub przez fermentację. Ekspresja różnych szlaków katabolicznych zachodzi według hierarchii z 3 lub 4 poziomami. Po oddychaniu tlenowym na najwyższym poziomie następuje oddychanie azotanowe (poziom 2), oddychanie beztlenowe z innymi akceptorami (poziom 3) i fermentacja. U innych bakterii można zaobserwować różne kaskady regulacyjne z innymi podstawowymi zasadami. Regulacja anabolizmu w odpowiedzi na dostępność O2 jest również ważna. Jest to spowodowane przez różne wymagania kofaktorów lub koenzymów w metabolizmie tlenowym i beztlenowym oraz przez zapotrzebowanie na różne niezależne od O2 drogi biosyntezy w Warunkach anoksji. Regulacja występuje głównie na poziomie transkrypcji. U E. coli znane są 4 globalne systemy regulacyjne, które mają zasadnicze znaczenie dla przełączania tlenowego / beztlenowego i opisanej hierarchii. Za regulację metabolizmu tlenowego odpowiedzialny jest dwuskładnikowy układ czujnika/regulatora składający się z ArcB (sensor) i ArcA (transcriptional regulator). Białko FNR jest transkrypcyjnym białkiem sensor-regulator, które reguluje geny układu oddechowego beztlenowego w odpowiedzi na dostępność O2. Aktywator genu fhla reguluje fermentacyjny mrówczan i metabolizm wodoru z mrówczanem jako induktorem. ArcA / B i FNR bezpośrednio reagują na O2, fhla pośrednio przez zmniejszenie poziomu mrówczanu w obecności O2. Regulacja katabolizmu azotanów / azotynów odbywa się za pomocą dwóch dwuskładnikowych układów czujników/regulatorów NarX(Q)/NarL(P) w odpowiedzi na azotany/azotyny. Współpraca różnych systemów regulacyjnych w promotorach docelowych, które są częściowo pod podwójną (lub wieloraką) kontrolą transkrypcyjną, powoduje wyrażenie zgodnie z hierarchią. Wykrywanie sygnałów środowiskowych przez białka lub domeny czujnikowe nie jest do tej pory dobrze poznane. FNR, który działa przypuszczalnie jako cytoplazmatyczny „jeden składnik” czujnik-regulator, sugeruje się wyczuwać bezpośrednio cytoplazmatyczne poziomy O2 odpowiadające środowiskowym poziomom O2.