Аеробни бактерии. анаероби и аероби

Бактериите се появяват преди повече от 3,5 милиарда години и са първите живи организми на нашата планета. Благодарение на аеробните и анаеробни видовебактериите са породили живота на Земята.

Днес те са една от най-видовото разнообразие и широко разпространена група прокариотни (неядрени) организми. Различното дишане направи възможно разделянето им на аеробни и анаеробни, а храненето - на хетеротрофни и автотрофни прокариоти.

Класификационно разделение на прокариотите

Видовото разнообразие на тези неядрени е огромно: науката е описала само 10 000 вида и се предполага, че има повече от милион вида бактерии. Тяхната класификация е изключително сложна и се извършва въз основа на общото следните признации свойства:

• морфологични - форма, начин на движение, способност за спорообразуване и други);
• физиологични - дишане с кислород (аеробно) или аноксичен вариант (анаеробни бактерии), според естеството на метаболитните продукти и други;
• биохимичен;
• сходство на генетичните характеристики.

Например, морфологична класификацияНа външен видкласифицира всички бактерии като:

• пръчковидна;
• навиване;
• сферична.

Физиологичната класификация по отношение на кислорода разделя всички прокариоти на:

• анаеробни - микроорганизми, чието дишане не изисква наличието на свободен кислород;
• аеробни - микроорганизми, които се нуждаят от кислород за живота си.

Анаеробни прокариоти

Анаеробните микроорганизми напълно отговарят на името си - префиксът an-отрича значението на думата, aero е въздух и b-живот. Оказва се – безвъздушен живот, организми, чието дишане не се нуждае от свободен кислород.

Аноксичните микроорганизми са разделени на две групи:

• факултативно анаеробно - способно да съществува както в среда, съдържаща кислород, така и в негово отсъствие;
• облигатни микроорганизми – умират при наличие на свободен кислород в околната среда.

Той подразделя задължителната група, според възможността за образуване на спори, на следното:

• спорообразуващи клостридии - грам-положителни бактерии, повечето от които са мобилни, характеризиращи се с интензивен метаболизъм и висока вариабилност;
• неклостридиални анаероби - грам-положителни и които са част от човешката микрофлора.

Свойства на клостридия

Спорообразуващи анаеробни бактерии в големи количестванамира се в почвата и в стомашно-чревния тракт на животни и хора. Сред тях са известни повече от 10 вида, които са токсични за хората. Тези бактерии произвеждат високоактивни екзотоксини, специфични за всеки вид.

Въпреки че един вид анаеробни микроорганизми може да бъде инфекциозен агент, интоксикацията от различни микробни асоциации е по-типична:

• няколко вида на аеробни бактерии;
• анаеробни и аеробни микроорганизми (най-често клостридии и стафилококи).

Съвсем естествено в познатата ни кислородна среда е, че за получаване на задължителни аероби е необходимо да се използва специално оборудване и микробиологични среди. Всъщност култивирането на безкисни микроорганизми се свежда до създаване на условия, при които достъпът на въздух до средата, където се извършва култивирането на прокариоти, е напълно блокиран.

В случай на микробиологичен анализ за задължителни анаероби, методите за вземане на проби и методът за транспортиране на пробата до лабораторията са изключително важни. Тъй като задължителните микроорганизми незабавно ще умрат под въздействието на въздуха, пробата трябва да се съхранява или в запечатана спринцовка, или в специализирана среда, предназначена за такова транспортиране.

Аерофилни микроорганизми

Аероби се наричат ​​микроорганизми, чието дишане е невъзможно без свободен кислород във въздуха и тяхното култивиране се извършва на повърхността на хранителните среди.

Според степента на зависимост от кислорода всички аероби се разделят на:

• облигатни (аерофили) - способни да се развиват само при висока концентрация на кислород във въздуха;
• факултативни аеробни микроорганизми, които се развиват дори при намалено количество кислород.

Свойства и характеристики на аеробите

Аеробни, водни и въздушни, и участват активно в кръговрата на веществата. Дишането на бактериите, които са аероби, се осъществява чрез директно окисление на метан (CH 4), водород (H 2), азот (N 2), сероводород (H 2 S), желязо (Fe).

Задължителните аеробни микроорганизми, които са патогенни за хората, включват туберкулозен бацил, патогени на туларемия и вибрио холера. Всички те изискват високи нива на кислород, за да оцелеят. Факултативни аеробни бактерии като салмонела са в състояние да дишат с много малко кислород.

Аеробните микроорганизми, които извършват дишането си в кислородна атмосфера, могат да съществуват в много широк диапазон при парциално налягане от 0,1 до 20 атм.

Отглеждане на аероби

Това предполага използването на подходяща хранителна среда. Необходими условияса също количественият контрол на кислородната атмосфера и създаването оптимални температури.

Дишането и растежът на аеробите се проявява като образуване на мътност в течна среда или, в случай на плътна среда, като образуване на колонии. Средно са необходими около 18 до 24 часа за отглеждане на аероби при термостатични условия.

Общи свойства за аероби и анаероби

1. Всички тези прокариоти нямат ясно изразено ядро.
2. Те се размножават или чрез пъпкуване, или чрез делене.
3. Извършвайки дишане, в резултат на окислителния процес, както аеробните, така и анаеробните организми разграждат огромни маси от органични остатъци.
4. Бактериите са единствените живи същества, чието дишане свързва молекулния азот в органично съединение.
5. Аеробните организми и анаеробите са способни да дишат в широк диапазон от температури. Съществува класификация, според която безядрените едноклетъчни организми се разделят на:

• психрофилни - условия на живот в района на 0 ° C;
• мезофилни - жизнена температура от 20 до 40 ° C;
• термофилен - растежът и дишането се случват при 50-75 ° C.

Почти всички живи организми на Земята се нуждаят от процеса на дишане. Кислородът е един от най-често срещаните окислители при животни, растения, протисти и много бактерии. Въпреки това, не всеки знае как нашето тяло се различава по структурна сложност от малките клетки на микроорганизмите. Възниква въпросът: как дишат бактериите? Техният начин за получаване на енергия различен ли е от нашия?

Всички бактерии ли дишат кислород?

Не всеки знае, че кислородът не винаги е основен компонент в дихателната верига. Той играе преди всичко ролята на акцептор на електрони, следователно този газ е добре окислен и взаимодейства с водородни протони. АТФ е причината всички живи организми да дишат. Въпреки това, много видове бактерии се справят без кислород и все още получават такъв ценен източник на енергия като аденозин трифосфат. Как дишат бактериите от този тип?

Процесът на дишане в нашето тяло протича на два етапа. Първият от тях - анаеробен - не изисква наличието на кислород в клетката и изисква само въглеродни източници и акцептори на водородни протони. Вторият етап - аеробен - протича изключително в присъствието на кислород и се характеризира с голям брой стъпаловидни реакции.

При бактерии, които не абсорбират кислород и не го използват за дишане, настъпва само анаеробният стадий. В края му микроорганизмите също получават АТФ, но количеството му е много различно от това, което получаваме след преминаване през два етапа на дишане наведнъж. Оказва се, че не всички бактерии дишат кислород.

АТФ е универсален източник на енергия

За всеки организъм е важно да поддържа жизнената си дейност. Следователно в процеса на еволюцията е било необходимо да се намерят енергийни източници, които, когато се използват, биха могли да осигурят достатъчно ресурси за протичането на всички необходими реакции в клетката. Първо, ферментацията се появи в бактериите: това е името на етапа на гликолиза или анаеробния етап на прокариотното дишане. И едва тогава по-напредналите многоклетъчни организми развиват адаптации, благодарение на които с участието на атмосферния кислород ефективността на дишането се увеличава значително. Така се появи аеробният етап

Как дишат бактериите? 6 клас от училищния курс по биология показва, че е важно всеки организъм да получава определено количество енергия. В процеса на еволюция той започва да се съхранява в специално синтезирани за тази цел молекули, които се наричат ​​аденозин трифосфат.

АТФ е макроергично вещество, чиято основа е пентозен въглероден пръстен, азотна основа (аденозин). От него се отделят фосфорни остатъци, между които се образуват високоенергийни връзки. При унищожаване на един от тях се освобождават средно около 40 kJ, а една молекула АТФ е в състояние да съхранява максимум три фосфорни остатъка. Така че, ако АТФ се разпадне до ADP (аденозид дифосфат), тогава клетката получава 40 kJ енергия в процеса на дефосфорилиране. Обратно, съхранението се осъществява чрез фосфорилиране на ADP до ATP с разход на енергия.

Гликолизата дава на бактериалната клетка 2 молекули аденозин трифосфат, когато аеробният етап на дишане, след завършване, може незабавно да снабди клетката с 36 молекули от това вещество. Следователно въпросът "Как дишат бактериите?" отговорът може да бъде даден по следния начин: процесът на дишане за много прокариоти е образуването на АТФ без присъствието и консумацията на кислород.

Как дишат бактериите? Типове дишане

По отношение на кислорода всички прокариоти са разделени на няколко групи. Между тях:

1. задължителни анаероби.
2. факултативни анаероби.
3. задължителни аероби.

Първата група се състои само от онези бактерии, които не могат да живеят в условия на достъп на кислород. О2 е токсичен за тях и води до клетъчна смърт. Примери за такива бактерии са чисто симбиотични прокариоти, които живеят в друг организъм при липса на кислород.

Как дишат бактериите от третата група? Тези прокариоти се различават по това, че могат да живеят само в условия на добра аеролиза. Ако във въздуха няма достатъчно кислород, такива клетки бързо умират, тъй като O2 е жизненоважен за тяхното дишане.

Как ферментацията се различава от дишането на кислород?

Ферментацията в бактериите е същият процес на гликолиза различни видовепрокариотите могат да дадат различни продуктиреакции. Например води до образуването на страничен продукт от млечна киселина, алкохолна ферментация - етанол и въглероден диоксид, маслена - маслена (бутанова) киселина и др.

Кислородното дишане е пълна верига от процеси, които започват от етапа на гликолиза с образуването и завършват с освобождаването на CO2, H2O и енергия. Последните реакции протичат в присъствието на кислород.

Как дишат бактериите? Биология (6 клас) от училищния курс по микробиология

В училище ни дадоха само най-простите знания за това как протича процесът на дишане на прокариотите. Тези микроорганизми нямат митохондрии, но има мезозоми - издатини на цитоплазмената мембрана в клетката. Но тези структури не играят най-ключовата роля в бактериалното дишане.

Тъй като ферментацията е вид гликолиза, тя протича в цитоплазмата на прокариотите. Съществуват и множество ензими, необходими за осъществяване на цялата верига от реакции. Всички бактерии, без изключение, първо образуват две молекули пирогроздна киселина, както при хората. И едва след това се превръщат в други странични продукти, които зависят от вида на ферментацията.

Заключение

Светът на прокариотите, въпреки очевидната простота на клетъчната организация, е пълен със сложни и понякога необясними моменти. Сега има отговор за това как бактериите всъщност дишат, защото не всички се нуждаят от кислород. Напротив, мнозинството се е приспособило да използва друго, по-малко практичен начинполучаване на енергия - ферментация.

Аеробните бактерии са микроорганизми, които се нуждаят от свободен кислород за нормален живот. За разлика от всички анаероби, те също участват в процеса на генериране на енергията, от която се нуждаят за размножаване. Тези бактерии нямат ясно изразено ядро. Те се възпроизвеждат чрез пъпкуване или делене и при окисляване образуват различни токсични продукти на непълна редукция.

Не много хора знаят, че аеробните бактерии ( с прости думиАеробите са организми, които могат да живеят в почвата, въздуха и водата. Те участват активно в циркулацията на веществата и имат няколко специални ензима, които осигуряват тяхното разграждане (например каталаза, супероксид дисмутаза и други). Дишането на тези бактерии се осъществява чрез директно окисление на метан, водород, азот, сероводород и желязо. Те са в състояние да съществуват в широк диапазон при парциално налягане от 0,1-20 атм.

Култивирането на аеробни грам-отрицателни и грам-положителни бактерии предполага не само използването на подходяща хранителна среда за тях, но и количествен контрол на кислородната атмосфера и поддържане на оптимални температури. За всеки микроорганизъм от тази група има както минимална, така и максимална концентрация на кислород в заобикалящата го среда, която е необходима за нормалното му възпроизвеждане и развитие. Следователно, както намаляването, така и увеличаването на съдържанието на кислород над „максималната“ граница води до прекратяване на жизнената активност на такива микроби. Всички аеробни бактерии умират при концентрация на кислород от 40 до 50%.

Видове аеробни бактерии

Според степента на зависимост от свободния кислород всички аеробни бактерии се разделят на следните типове:

1. задължителни аероби- това са "безусловни" или "строги" аероби, които могат да се развият само при висока концентрация на кислород във въздуха, тъй като получават енергия от окислителни реакциис негово участие. Те включват:

2. Факултативни аероби- микроорганизми, които се развиват дори при много ниско количество кислород. принадлежи към тази група.

Бактериите присъстват навсякъде в нашия свят. Те са навсякъде и навсякъде, а броят на техните разновидности е просто невероятен.

В зависимост от необходимостта от наличие на кислород в хранителната среда за осъществяване на жизнената дейност, микроорганизмите се класифицират в следните типове.

• Задължителни аеробни бактерии, които се събират в горната част на хранителната среда, флората съдържа максимално количество кислород.
• Задължителни анаеробни бактерии, които се намират в долната част на околната среда, доколкото е възможно от кислорода.
• Факултативните бактерии живеят предимно в горната част, но могат да бъдат разпространени в околната среда, тъй като не зависят от кислорода.
• Микроаерофилите предпочитат ниска концентрация на кислород, въпреки че се събират в горната част на околната среда.
• Аеротолерантните анаероби са равномерно разпределени в хранителната среда, нечувствителни към присъствието или отсъствието на кислород.

Концепцията за анаеробни бактерии и тяхната класификация

Терминът "анаероби" се появява през 1861 г., благодарение на работата на Луи Пастьор.

Анаеробните бактерии са микроорганизми, които се развиват независимо от наличието на кислород в хранителната среда. Те получават енергия чрез субстратно фосфорилиране. Има факултативни и облигатни аероби, както и други видове.

Най-значимите анаероби са бактероидите

Най-важните аероби са бактероидите. относно петдесет процента от всички гнойно-възпалителни процеси, чиито причинители могат да бъдат анаеробни бактерии, са бактероиди.

Bacteroides са род грам-отрицателни задължителни анаеробни бактерии. Това са пръчки с биполярно оцветяване, чийто размер не надвишава 0,5-1,5 на 15 микрона. Те произвеждат токсини и ензими, които могат да причинят вирулентност. Различните бактероиди имат различна резистентност към антибиотици: има както резистентни, така и чувствителни към антибиотици.

Производство на енергия в човешките тъкани

Някои тъкани на живите организми имат повишена устойчивост на ниско съдържание на кислород. При стандартни условия синтезът на аденозин трифосфат протича аеробно, но при повишени физическа дейноста при възпалителните реакции анаеробният механизъм излиза на преден план.

Аденозин трифосфат (АТФ)Това е киселина, която играе важна роля в производството на енергия в тялото. Има няколко варианта за синтез на това вещество: един аеробен и цели три анаеробни.

Анаеробните механизми на синтеза на АТФ включват:

• рефосфорилиране между креатин фосфат и ADP;
• реакция на трансфосфорилиране на две молекули ADP;
• анаеробно разграждане на кръвната глюкоза или запасите от гликоген.

Култивиране на анаеробни организми

Съществуват специални методиза отглеждане на анаероби. Те се състоят в замяна на въздуха с газови смеси в запечатани термостати.

Друг начин е да се отглеждат микроорганизми в хранителна среда, към която се добавят редуциращи вещества.

Културни среди за анаеробни организми

Има общи хранителни среди и диференциално диагностични хранителни среди. Често срещаните включват средата на Уилсън-Блеър и средата на Кит-Тароци. За диференциална диагностика - среда Hiss, среда Ressel, среда Endo, среда Ploskirev и бисмут-сулфитен агар.

Основата за средата на Wilson-Blair е агар-агар с добавка на глюкоза, натриев сулфит и железен дихлорид. Черни колонии от анаероби се образуват главно в дълбочината на агаровата колона.

Средата на Ресел (Ръсел) се използва при изследване на биохимичните свойства на бактерии като Shigella и Salmonella. Съдържа също агар-агар и глюкоза.

сряда Плоскиревинхибира растежа на много микроорганизми, така че се използва за диференциално-диагностични цели. В такава среда се развиват добре патогени на коремен тиф, дизентерия и други патогенни бактерии.

Основната цел на бисмутов сулфитен агар е изолирането на Salmonella в чиста форма. Тази среда се основава на способността на Salmonella да произвежда сероводород. Тази среда е подобна на средата на Уилсън-Блеър в използваната техника.

Анаеробни инфекции

Повечето анаеробни бактерии, живеещи в човешкото или животинското тяло, могат да причинят различни инфекции. По правило инфекцията възниква в период на отслабен имунитет или нарушение на общата микрофлора на тялото. Съществува и потенциал за навлизане на патогени външна средаособено през късната есен и зимата.

Инфекциите, причинени от анаеробни бактерии, обикновено са свързани с флората на човешките лигавици, тоест с основните местообитания на анаеробите. Обикновено тези инфекции множество задействания наведнъж(до 10).

Точният брой на болестите, причинени от анаероби, е почти невъзможно да се определи поради трудността при събирането на материали за анализ, транспортирането на проби и култивирането на самите бактерии. Най-често този вид бактерии се срещат в хронични болести.

Анаеробните инфекции засягат хора от всички възрасти. В същото време децата имат ниво инфекциозни заболяванияпо-висок.

Анаеробните бактерии могат да причинят различни вътречерепни заболявания (менингит, абсцеси и други). Разпределението, като правило, става с кръвния поток. При хронични заболявания анаеробите могат да причинят патологии на главата и шията: отит на средното ухо, лимфаденит, абсцеси. Тези бактерии са опасни стомашно-чревния тракт, и лесно. При различни заболявания на урогениталната женска система съществува и риск от развитие на анаеробни инфекции. Различни заболяванияставите и кожата може да се дължи на развитието на анаеробни бактерии.

Причини за анаеробни инфекции и техните симптоми

Инфекциите се причиняват от всички процеси, по време на които активните анаеробни бактерии навлизат в тъканите. Също така, развитието на инфекции може да причини нарушено кръвоснабдяване и некроза на тъканите (различни наранявания, тумори, отоци, съдови заболявания). Инфекции на устата, ухапвания от животни, белодробни заболявания, възпалителни заболяваниятазовите органи и много други заболявания също могат да бъдат причинени от анаероби.

При различните организми инфекцията се развива по различни начини. Това се влияе от вида на патогена и състоянието на човешкото здраве. Поради трудностите, свързани с диагностицирането на анаеробни инфекции, заключението често се основава на предположения. Различават се по някои характеристики на инфекцията, причинена от неклостридиални анаероби.

Първите признаци на инфекция на тъканите с аероби са нагнояване, тромбофлебит, образуване на газ. Някои тумори и неоплазми (чревни, маточни и други) също са придружени от развитие на анаеробни микроорганизми. Анаеробни инфекции могат да причинят лоша миризма, но липсата му не изключва анаеробите като причинител на инфекцията.

Характеристики на получаване и транспортиране на проби

Първото изследване в дефиницията на инфекции, причинени от анаероби е визуална инспекция. Различни кожни лезииса често срещано усложнение. Също така доказателство за жизнената активност на бактериите ще бъде наличието на газ в заразените тъкани.

За лабораторни изследвания и установяване на точна диагноза, на първо място, е необходимо да се компетентно вземете проба от материятаот засегнатата област. За тази употреба специално оборудване, поради което нормалната флора не попада в пробите. най-добрият методе аспирация с права игла. Получаването на лабораторен материал чрез намазки не се препоръчва, но е възможно.

Пробите, които не са подходящи за по-нататъшен анализ, включват:

• храчки, получени чрез самостоятелно отделяне;
• проби, получени по време на бронхоскопия;
• намазки от вагиналните сводове;
• урина със свободно уриниране;
• изпражнения.

За изследване може да се използва:

• кръв;
• плеврална течност;
• транстрахеални аспирати;
• гной, получен от абсцесната кухина;
• гръбначно-мозъчна течност;
• белодробни пункции.

Транспортни пробие необходимо възможно най-скоро в специален контейнер или найлонов плик с анаеробни условия, тъй като дори краткотрайното взаимодействие с кислород може да причини смъртта на бактериите. Течните проби се транспортират в епруветка или в спринцовки. Тампоните с проби се транспортират в епруветки с въглероден двуокисили предварително подготвени среди.

В случай на диагностициране на анаеробна инфекция за адекватно лечение е необходимо да се спазват следните принципи:

• токсините, произведени от анаероби, трябва да бъдат неутрализирани;
• местообитанието на бактериите трябва да се промени;
• разпространението на анаероби трябва да бъде локализирано.

За да се съобразят с тези принципи при лечението се използват антибиотици, които засягат както анаеробите, така и аеробните организми, тъй като често флората при анаеробни инфекции е смесена. В същото време назначения лекарства, лекарят трябва да оцени качествения и количествения състав на микрофлората. Средствата, които са активни срещу анаеробни патогени, включват: пеницилини, цефалоспорини, шамфеникол, флуорохиноло, метранидазол, карбапенеми и др. Някои лекарства имат ограничен ефект.

За контролиране на местообитанието на бактериите в повечето случаи се използва хирургична интервенция, която се изразява в третиране на засегнатите тъкани, дрениране на абсцеси и осигуряване на нормално кръвообращение. Хирургичните методи не трябва да се пренебрегват поради риск от животозастрашаващи усложнения.

Понякога се използва спомагателни терапииа също и поради трудностите, свързани с точно определениеинфекциозен агент, се използва емпирично лечение.

С развитието на анаеробни инфекции в устната кухина също се препоръчва да се добавят колкото е възможно повече пресни плодове и зеленчуци към диетата. Най-полезни са ябълките и портокалите. Ограничението е подложено на месни храни и бързо хранене.

анаеробни организми

Аеробните и анаеробните бактерии се идентифицират предварително в течна хранителна среда чрез градиента на концентрацията на O 2:
1. Задължителна аеробика(изискващи кислород) бактерии преди всичкосъбирайте в горната част на тръбата, за да абсорбирате максимална сумакислород. (Изключение: микобактерии - растеж на филм върху повърхността поради восъчно-липидната мембрана.)
2. Задължително анаеробнобактериите се събират на дъното, за да избегнат кислород (или да не растат).
3. По изборбактериите се събират главно в горната част (което е по-изгодно от гликолизата), но те могат да бъдат намерени в цялата среда, тъй като не зависят от O 2 .
4. Микроаерофилисе събират в горната част на тръбата, но техният оптимум е ниска концентрация на кислород.
5. Аеротолерантнианаеробите не реагират на концентрациите на кислород и са равномерно разпределени в епруветката.

Анаероби- организми, които получават енергия при липса на достъп на кислород чрез субстратно фосфорилиране, крайните продукти на непълното окисление на субстрата могат да бъдат окислени, за да се получат Повече ▼енергия под формата на АТФ в присъствието на терминален акцептор на протони от организми, които извършват окислително фосфорилиране.

Анаеробите са обширна група организми, както на микро, така и на макро нива:

• анаеробни микроорганизми- обширна група от прокариоти и някои протозои.
• макроорганизми - гъби, водорасли, растения и някои животни (клас фораминифери, повечето хелминти (клас метили, тении, кръгли червеи (например аскариди)).

В допълнение, анаеробното окисление на глюкоза играе важна роля в работата на набраздените мускули на животните и хората (особено в състояние на тъканна хипоксия).

Класификация на анаеробите

Според класификацията, установена в микробиологията, има:

• Факултативни анаероби
• Капнеистични анаероби и микроаерофили
• Аеротолерантни анаероби
• Умерено строги анаероби
• задължителни анаероби

Ако един организъм е в състояние да премине от един метаболитен път към друг (например от анаеробно дишане към аеробно дишане и обратно), тогава той условно се нарича факултативни анаероби .

До 1991 г. се отличаваше клас по микробиология капнеистични анаероби, изискващи ниска концентрация на кислород и повишена концентрация на въглероден диоксид (Brucella говежди тип - B. abortus)

Умерено строг анаеробен организъм оцелява в среда с молекулен O 2, но не се възпроизвежда. Микроаерофилите са способни да оцелеят и да се размножават в среда с ниско парциално налягане от O 2 .

Ако организмът не е в състояние да "превключи" от анаеробно към аеробно дишане, но не умира в присъствието на молекулен кислород, тогава той принадлежи към групата аеротолерантни анаероби. Например, млечна киселина и много маслени бактерии

задължителенанаероби в присъствието на молекулен кислород O 2 умират - например представители на рода бактерии и археи: Bacteroides, Fusobacterium, Butyrivibrio, Метанобактерия). Такива анаероби постоянно живеят в среда, лишена от кислород. Задължителните анаероби включват някои бактерии, дрожди, флагелати и реснички.

Токсичност на кислорода и неговите форми за анаеробни организми

Богатата на кислород среда е агресивна към органичните форми на живот. Това се дължи на образуването на реактивни кислородни видове в процеса на живот или под въздействието на различни форми йонизиращо лъчение, много по-токсичен от молекулния кислород O 2 . Факторът, който определя жизнеспособността на организма в кислородна среда, е наличието на функционална антиоксидантна система, способна да елиминира: супероксиден анион (O 2 -), водороден пероксид (H 2 O 2), синглетен кислород (O.) и също молекулен кислород (O 2) от вътрешна средаорганизъм. Най-често такава защита се осигурява от един или повече ензими:

• супероксид дисмутаза елиминиране на супероксид анион (O 2 -) без енергийни ползи за тялото
• каталаза, елиминиращ водороден пероксид (H 2 O 2) без енергийни ползи за тялото
• цитохром- ензим, отговорен за трансфера на електрони от NAD H към O 2. Този процес осигурява значителна енергийна полза за тялото.

Аеробните организми най-често съдържат три цитохрома, факултативни анаероби - един или два, задължителните анаероби не съдържат цитохроми.

Анаеробните микроорганизми могат активно да влияят върху околната среда, създавайки подходящ редокс потенциал на околната среда (напр. Cl.perfringens). Някои засадени култури на анаеробни микроорганизми, преди да започнат да се размножават, понижават pH 2 0 от стойност до , като се предпазват с редукционна бариера, други - аеротолерантни - произвеждат водороден пероксид по време на жизнената си дейност, повишавайки pH 2 0.

В същото време гликолизата е характерна само за анаероби, които в зависимост от крайните реакционни продукти се разделят на няколко вида ферментация:

• млечнокисела ферментация лактобацилус ,стрептокок , Бифидобактерии, както и някои тъкани на многоклетъчни животни и хора.
• алкохолна ферментация - захаромицети, кандида (организми от царството на гъбичките)
• мравчена киселина - семейство ентеробактерии
• маслена - някои видове клостридии
• пропионова киселина - пропионобактерии (напр. Propionibacterium acnes)
• ферментация с освобождаване на молекулен водород - някои видове Clostridium, Stickland ферментация
• метанова ферментация - напр. Метанобактерия

В резултат на разграждането на глюкозата се консумират 2 молекули и се синтезират 4 молекули АТФ. Така общият добив на АТФ е 2 АТФ молекули и 2 NAD·H 2 молекули. Полученият по време на реакцията пируват се оползотворява от клетката по различни начини, в зависимост от това какъв тип ферментация следва.

Антагонизъм на ферментацията и разпадането

В процеса на еволюция се формира и консолидира биологичният антагонизъм на ферментативната и гнилостната микрофлора:

Разграждането на въглехидратите от микроорганизмите е придружено от значително намаляване на околната среда, докато разграждането на протеините и аминокиселините е придружено от увеличаване (алкализиране). Играе се адаптирането на всеки един от организмите към определена реакция на околната среда съществена роляв природата и човешкия живот, например, поради процесите на ферментация се предотвратява гниенето на силажа, ферментиралите зеленчуци и млечните продукти.

Култивиране на анаеробни организми

Схематично изолиране на чиста култура от анаероби

Култивирането на анаеробни организми е основно задача на микробиологията.

За отглеждането на анаероби се използват специални методи, същността на които е да се отстрани въздухът или да се замени със специализирана газова смес (или инертни газове) в запечатани термостати. - аеростати .

Друг начин за отглеждане на анаероби (най-често микроорганизми) върху хранителни среди е добавянето на редуциращи вещества (глюкоза, натриева мравчена киселина и др.), които намаляват редокс потенциала.

Обща среда за растеж на анаеробни организми

За обща среда Уилсън - Блеъросновата е агар-агар с добавка на глюкоза, натриев сулфит и железен хлорид. Клостридиите образуват черни колонии в тази среда чрез редуциране на сулфит до сулфиден анион, който се комбинира с железни (II) катиони, за да даде черна сол. Като правило, образувания от черни колонии се появяват в дълбочината на колоната с агар върху тази среда.

сряда Кита - Тароцисе състои от месо-пептонен бульон, 0,5% глюкоза и парченца черен дроб или каймада абсорбира кислород от околната среда. Преди сеитба средата се загрява във вряща водна баня за 20-30 минути, за да се отстрани въздухът от средата. След засяването хранителната среда незабавно се запълва със слой парафин или парафиново масло, за да се изолира от достъпа на кислород.

Общи методи за култивиране на анаеробни организми

Газпак- системата химически осигурява постоянство газова смесприемлив за растежа на повечето анаеробни микроорганизми. В запечатан контейнер водата реагира с натриев борхидрид и таблетки натриев бикарбонат, за да образува водород и въглероден диоксид. След това водородът реагира с кислорода на газовата смес върху паладиев катализатор, за да образува вода, която вече реагира повторно с хидролизата на борохидрида.

Този метод е предложен от Brewer и Olgaer през 1965 г. Разработчиците въведоха саше за еднократна употреба, генериращо водород, което по-късно беше модернизирано до сашета, генериращи въглероден диоксид, съдържащи вътрешен катализатор.

Метод на Zeisslerизползвани за изолиране на чисти култури на спорообразуващи анаероби. За да направите това, инокулирайте върху средата Kitt-Tarozzi, загрейте я в продължение на 20 минути при 80 ° C (за унищожаване на вегетативната форма), напълнете средата с вазелиново масло и инкубирайте в продължение на 24 часа в термостат. След това се извършва засяване на захарно-кръвен агар за получаване на чисти култури. След 24-часово култивиране се изследват колониите, които представляват интерес - те се субкултивират върху среда Kitt-Tarozzi (с последващ контрол на чистотата на изолираната култура).

Метод на Фортнър

Метод на Фортнър- инокулациите се правят върху паничка на Петри с удебелен слой от средата, разделен наполовина с тесен жлеб, изрязан в агар. Едната половина се засява с култура от аеробни бактерии, другата половина се инокулира с анаеробни бактерии. Краищата на чашата се пълнят с парафин и се инкубират в термостат. Първоначално се наблюдава растеж на аеробната микрофлора, а след това (след усвояването на кислорода) растежът на аеробната микрофлора внезапно спира и започва растежа на анаеробната микрофлора.

Метод на Вайнбергизползвани за получаване на чисти култури от облигатни анаероби. Културите, отглеждани върху среда Kitta-Tarozzi, се прехвърлят в захарен бульон. След това с еднократна пипета на Пастьор материалът се прехвърля в тесни епруветки (епруветки Vignal) със захарен месо-пептонен агар, като пипетата се потапя до дъното на епруветката. Инокулираните епруветки се охлаждат бързо, което прави възможно фиксирането на бактериалния материал в дебелината на втвърдения агар. Епруветките се инкубират в термостат и след това се изследват порасналите колонии. Когато се открие интересна колония, на нейно място се прави разрез, материалът се взема бързо и се инокулира върху средата Kitta-Tarozzi (с последващ контрол на чистотата на изолираната култура).

Метод на Перец

Метод на Перец- култура от бактерии се въвежда в разтопения и охладен захарен агар-агар и се излива под стъкло, поставено върху коркови пръчици (или фрагменти от кибрит) в паничка на Петри. Методът е най-малко надеждният от всички, но е доста лесен за използване.

Диференциално - диагностични хранителни среди

• среди gissa("пъстър ред")
• сряда Ressel(Ръсел)
• сряда Плоскиреваили бактоагар "Ж"
• Бисмут сулфитен агар

Мускащи медии: Към 1% пептонна вода добавете 0,5% разтвор на определен въглехидрат (глюкоза, лактоза, малтоза, манитол, захароза и др.) и киселинно-алкалния индикатор на Андре, изсипете в епруветки, в които е поставен поплавък за улавяне на газообразни продукти, образувани по време на разлагането на въглеводороди.

Ресел сряда(Russell) се използва за изследване на биохимичните свойства на ентеробактериите (Shigella, Salmonella). Съдържа хранителен агар-агар, лактоза, глюкоза и индикатор (бромотимол синьо). Цветът на средата е тревистозелен. Обикновено се приготвя в епруветки от 5 ml със скосена повърхност. Сеитбата се извършва чрез инжектиране в дълбочината на колоната и щрих по скосената повърхност.

сряда Плоскирев(Bactoagar Zh) е диференциално диагностична и селективна среда, тъй като инхибира растежа на много микроорганизми и насърчава растежа на патогенни бактерии (причинители на коремен тиф, паратиф, дизентерия). Лактоза-отрицателните бактерии образуват безцветни колонии на тази среда, докато лактозо-позитивните бактерии образуват червени колонии. Средата съдържа агар, лактоза, брилянтно зелено, жлъчни соли, минерални соли, индикатор (неутрално червено).

Бисмут сулфитен агарТой е предназначен да изолира салмонела в чист вид от заразен материал. Съдържа триптичен дигест, глюкоза, растежни фактори на салмонела, брилянтно зелено и агар. Различните свойства на средата се основават на способността на Salmonella да произвежда сероводород, на тяхната устойчивост към присъствието на сулфид, брилянтно зелено и бисмут цитрат. Колониите са маркирани с черен цвят на бисмутов сулфид (техниката е подобна на средата Уилсън - Блеър).

Метаболизъм на анаеробни организми

Метаболизмът на анаеробните организми има няколко отделни подгрупи.