anaeróbne prostredie. Druhy aeróbnych baktérií. Rozdiel medzi anaeróbmi a aeróbmi

Baktérie sú prítomné všade v našom svete. Sú všade a všade a množstvo ich odrôd je jednoducho úžasné.

V závislosti od potreby prítomnosti kyslíka v živnom médiu na realizáciu vitálnej aktivity sa mikroorganizmy klasifikujú do nasledujúcich typov.

  • Obligátne aeróbne baktérie, ktoré sa zhromažďujú v hornej časti živného média, flóra obsahovala maximálne množstvo kyslíka.
  • Obligátne anaeróbne baktérie, ktoré sa nachádzajú v spodnej časti prostredia, čo najďalej od kyslíka.
  • Fakultatívne baktérie žijú najmä v hornej časti, ale môžu byť distribuované po celom prostredí, pretože nie sú závislé od kyslíka.
  • Mikroaerofily preferujú nízku koncentráciu kyslíka, hoci sa zhromažďujú v hornej časti prostredia.
  • Aerotolerantné anaeróby sú rovnomerne rozložené v živnom médiu, necitlivé na prítomnosť alebo neprítomnosť kyslíka.

Pojem anaeróbnych baktérií a ich klasifikácia

Pojem „anaeróby“ sa objavil v roku 1861 vďaka práci Louisa Pasteura.

Použilo sa päť referenčných bakteriálnych kmeňov s definovaným respiračným typom, ako aj deväť bakteriálnych izolátov z laboratórneho digestora na fermentáciu metánu. Získané výsledky ukázali, že obidva ukazovatele sa dajú použiť na odlíšenie striktných aeróbov od iných zástupcov baktérií s určitým dýchaním. Okrem toho je resazurín schopný odlíšiť striktné anaeróby od mikroaerofilov a iných anaeróbov. Spravidla sa zvýšilo zloženie laboratórneho bioreaktora na fermentáciu metánu, organická poruchová frakcia zahŕňa polyméry, ako aj na mäsovom peptónovom bujóne a tioglykolátovom médiu s kilami a množstvami toxických chemikálií.

Anaeróbne baktérie sú mikroorganizmy, ktoré sa vyvíjajú bez ohľadu na prítomnosť kyslíka v živnom médiu. Dostávajú energiu fosforyláciou substrátu. Existujú fakultatívne a povinné aeróby, ako aj iné typy.

Najvýznamnejšími anaeróbmi sú bakteroidy

Najdôležitejšími aeróbmi sú bakteroidy. O päťdesiat percent všetkých purulentno-zápalových procesov, ktorých pôvodcami môžu byť anaeróbne baktérie, sú bakteroidy.

Mikrobiálna populológia, založená na 24-hodinovej kultúre baktérií v kvapalnej fáze pri anaeróbnej digescii, je komplexný ekosystém s redoxným prostredím. Dve rezidencie, pozostávajúce z rôznych skupín mikroorganizmov: primárne farbivá, resazurín a metylénová modrá, boli skúmané ako hydrolytické, acidogénne a metanogénne. Navyše, vďaka svojej schopnosti odrážať zmeny v kyslíkovej dýchacej kapacite, siahajú od striktných anaeróbov až po spotrebu v dôsledku bakteriálnej metabolickej aktivity. aeróby.

Bacteroides je rod gramnegatívnych obligátnych anae aeróbne baktérie. Ide o tyčinky s bipolárnym sfarbením, ktorých veľkosť nepresahuje 0,5-1,5 x 15 mikrónov. Produkujú toxíny a enzýmy, ktoré môžu spôsobiť virulenciu. Rôzne bakteroidy majú rôznu rezistenciu voči antibiotikám: sú rezistentné aj citlivé na antibiotiká.

V literatúre existuje množstvo postupov na výpočet a identifikáciu anaeróbov. Tri z nich boli izolované a kultivované v aeróbne podmienky, zatiaľ čo použitie redoxných indikátorov na odlíšenie ostatných šiestich bolo izolované a obsiahnuté v aeróbe od anaeróbnej anaeróbnej nádoby. Všetky tieto izoláty boli morfologicky charakterizované ako baktérie. Postup difenizácie aeróbnych kultúr z kultúr sa udržiaval pri 4 °C pri mäkkom anaeróbnom bakteriálnom dýchaní s použitím nasledujúcich sklonov propeptónového agaru alebo stredných sklonov tioglykolátu každého kvapalného orientačného média obsahujúceho metylénovú modrú alebo resazurín.

Výroba energie v ľudských tkanivách

Niektoré tkanivá živých organizmov majú zvýšenú odolnosť voči nízkemu obsahu kyslíka. Za štandardných podmienok prebieha syntéza adenozíntrifosfátu aeróbne, ale pri zvýšenej fyzická aktivita a pri zápalových reakciách vystupuje do popredia anaeróbny mechanizmus.

Kmene boli prenášané mesačne. za 24 hodín. Priemerná farba buniek a rast boli vizuálne zaznamenané médiom. Všetky postupy sa uskutočňovali trojmo. Na zvýšenie aerotolerancie aerotolerantno-anaeróbne. Kolísanie priemernej farby v závislosti od toho, čo nebolo totožné s redoxnými indikátormi. Môže sa znížiť z modrej na ružovú. Možno predpokladať, že priemerná farba je nezávislá od realizovanej spotreby, čo má za následok čiastočný vek usadzovania pri použití inokula až do 48 hodín. zníženie resazurínu.

Adenozíntrifosfát (ATP) Je to kyselina, ktorá hrá dôležitú úlohu pri tvorbe energie v tele. Existuje niekoľko možností syntézy tejto látky: jedna aeróbna a až tri anaeróbne.

Anaeróbne mechanizmy syntézy ATP zahŕňajú:

  • refosforylácia medzi kreatínfosfátom a ADP;
  • transfosforylačná reakcia dvoch molekúl ADP;
  • anaeróbne odbúravanie zásob glukózy alebo glykogénu v krvi.

Kultivácia anaeróbnych organizmov

Existovať špeciálne metódy na pestovanie anaeróbov. Spočívajú v nahradení vzduchu zmesami plynov v utesnených termostatoch.

Všetky však možno zaradiť do anaeróbnej alebo mikroaerofilnej skupiny. Účinok inokula na priemernú farbu. V prípadoch anaeróbneho a mikroaerofilného dýchania sa farba odráža v transporte elektrónov. V bunkách boli mnohé z redoxných stavov oxidačno-redukčných parametrov nezmenené reakcie spojené s pridaním alebo odstránením vodíka a počas študovaného obdobia. Redukcia atómov kyslíka metylénovej modrej, ako aj elektrónov. Biochemické zotavenie do bezfarebného aeróbneho rastu bolo stabilné počas 48 hodín. možné pridanie atómov vodíka alebo odstránenie resazurínového redukčného stavu zostalo len pre prvé atómy kyslíka.

Ďalším spôsobom je pestovanie mikroorganizmov v živnom médiu, do ktorého sa pridávajú redukčné látky.

Kultivačné médiá pre anaeróbne organizmy

Existujú bežné živné pôdy a diferenciálne diagnostické živné pôdy. Medzi bežné patrí médium Wilson-Blair a médium Kitt-Tarozzi. Pre diferenciálnu diagnostiku - Hissovo médium, Resselovo médium, Endo médium, Ploskirevovo médium a bizmutovo-sulfitový agar.

Reakcie biologická oxidácia zahŕňajú 24 hodín. Potom sa pozorovalo zotavenie z bezfarebného na odstránenie elektrónov a prípadné odstránenie ružovej. Na druhej strane využitie metylénovej modrej aj pri výrobe energie. Redoxný indikátor poskytuje niektoré výhody. V prvom prípade sa pozorovalo, že resazurín bol schopný prispôsobiť sa, toto farbivo je ľahko dostupné, pretože je oveľa lacnejšie rozlíšiť "fakultatívne anaeróbne, aerotolerantné" skupinu ako resazurín.

Výsledky získané s použitím anaeróbnej metylénovej modrej, mikroaerofilnej z prísneho aerobického prostredia, a sú celkom spoľahlivé pre rýchly difrakčný anaeróbny postup v porovnaní s metylénovou modrou. príťažlivosť aeróbov z anaeróbov. Nie je potrebný typ dýchania. Výsledky získané s týmito dvoma médiami, ktoré presne hodnotia ich anaeróbny charakter pomocou bežne používaných mikrobiálnych postupov, sú podobné. Médiá, resazurín. avšak so zložkami, ktoré môžu ovplyvniť obe tieto farbivá, sú redoxné indikátory a v redukčnom prostredí redoxný potenciál nie je vhodný. menia farbu z modrej na priehľadnú.

Základom pre Wilson-Blairovo médium je agar-agar s prídavkom glukózy, siričitanu sodného a chloridu železitého. Čierne kolónie anaeróbov sa tvoria najmä v hĺbke agarového stĺpca.

Resselovo (Russellovo) médium sa používa pri štúdiu biochemických vlastností baktérií, ako sú Shigella a Salmonella. Obsahuje tiež agar-agar a glukózu.

Existuje však množstvo krokov, v ktorých postup skrátia. Toto zníženie resazurínu poskytuje lepší odhad respiračného typu plodiny. Aplikované a ekologické prostredie pôdy. Používa sa na anaeróbne trávenie. Abstrakt - Procesy anaeróbneho čistenia sa považujú za osvedčené metódy na odstraňovanie ľahko biologicky rozložiteľných organických látok z Odpadová voda. Niektoré ťažkosti spojené s niektorými odpadovými vodami súvisia s možnou prítomnosťou rozpusteného kyslíka.

Streda Ploskirev inhibuje rast mnohých mikroorganizmov, preto sa používa na diferenciálne diagnostické účely. V takomto prostredí sa dobre rozvíjajú patogény brušného týfusu, dyzentérie a iných patogénnych baktérií.

Hlavným účelom agaru so siričitanom bizmutitým je izolácia Salmonelly v čistej forme. Toto prostredie je založené na schopnosti Salmonella produkovať sírovodík. Toto médium je v použitej technike podobné médiu Wilson-Blair.

Všeobecný názor je, že anaeróby netolerujú kyslík. Preto je bežnou praxou používať sekvenovanie anaeróbnych a aeróbnych krokov v oddelených nádržiach. Zlepšené spracovanie vyhladením spotreby zvyškového biodegradovateľného kyslíka z odpadovej vody anaeróbneho reaktora alebo biodegradácia odolných kontaminantov odpadových vôd si zvyčajne vyžaduje sekvenovanie anaeróbnych a aeróbnych baktérií. Spoločnú aktivitu oboch baktérií je však možné získať aj v rovnakom reaktore.

Predchádzajúce experimenty s čistými alebo zmiešanými kultúrami ukázali, že anaeróby môžu do určitej miery prenášať kyslík. Toxicita kyslíka pre metanogény v anaeróbnom kale bola kvantifikovaná vo vsádzkových experimentoch, ako aj v anaeróbnych reaktoroch. Výsledky ukázali, že metanogény sú vysoko odolné voči kyslíku. V praxi sa potvrdilo, že rozpustený kyslík nie škodlivý vplyv o účinnosti úpravy reaktora.

Anaeróbne infekcie

Väčšina anaeróbnych baktérií žijúcich v ľudskom alebo zvieracom tele môže spôsobiť rôzne infekcie. Infekcia sa spravidla vyskytuje počas obdobia oslabenej imunity alebo narušenia všeobecnej mikroflóry tela. Existuje tiež možnosť vstupu patogénov vonkajšie prostredie najmä koncom jesene a zimy.

Na čistenie odpadových vôd sú potrebné adekvátne nízkonákladové technológie. Anaeróbne procesy dávajú skvelé príležitosti na čistenie odpadových vôd, keďže sa úspešne aplikovali na množstvo organických odpadov. Sú vhodnými cenovo výhodnými súčasnými alternatívami, ktoré spĺňajú nasledujúce požiadavky: jednoduchosť dizajnu; používanie nepoužívaných zariadení alebo inštalácií; nízka spotreba energie; a vysoká účinnosť liečby.

Doteraz sa však anaeróbne procesy čistenia považovali len za osvedčené metódy, predovšetkým na odstraňovanie ľahko biologicky rozložiteľných organických látok z odpadových vôd. Okrem toho stále existujú určité obmedzenia, ktoré sa viac zhoršujú široké uplatnenie ich potenciál. Moderné vysokorýchlostné anaeróbne reaktorové systémy zvyčajne pracujú pri vysoké rýchlosti hydraulické zaťaženie, čo vedie k veľkej absorpcii tekutiny. Niektoré odpadové vody môžu obsahovať rozpustený kyslík, čo znamená, že existuje potenciálne nebezpečenstvo vysoká spotreba kyslíka.

Infekcie spôsobené anaeróbnymi baktériami sú zvyčajne spojené s flórou ľudských slizníc, to znamená s hlavnými biotopmi anaeróbov. Typicky, tieto infekcie viacero spúšťačov naraz(do 10).

Presný počet chorôb spôsobených anaeróbmi je takmer nemožné určiť kvôli ťažkostiam pri zbere materiálov na analýzu, preprave vzoriek a kultivácii samotných baktérií. Najčastejšie sa tento typ baktérií nachádza v chronické choroby.

Je známe, že kyslík je potenciálne toxická zlúčenina počas anaeróbneho čistenia, najmä pre metanogény, ktoré sú všeobecne považované za prísne anaeróby. Preto môže dôjsť k nestabilite reaktora a nízkej produktivite. To môže vysvetľovať, prečo sa anaeróbne a aeróbne procesy používajú v biologická liečba odpadové vody sa často používajú v samostatných nádržiach v sérii na odstránenie kontaminantov. Dobre známym príkladom je aeróbna pooperačná liečba, ktorá sa bežne používa na odstránenie zostávajúcej biochemickej spotreby kyslíka z anaeróbnych odpadových vôd z čistenia odpadových vôd.

Anaeróbne infekcie postihujú ľudí všetkých vekových skupín. Zároveň deti majú úroveň infekčné choroby vyššie.

Anaeróbne baktérie môžu spôsobiť rôzne intrakraniálne ochorenia (meningitída, abscesy a iné). Distribúcia sa spravidla vyskytuje v krvnom obehu. Pri chronických ochoreniach môžu anaeróby spôsobiť patológie v oblasti hlavy a krku: zápal stredného ucha, lymfadenitída, abscesy. Tieto baktérie sú nebezpečné gastrointestinálny trakt a ľahké. Pri rôznych ochoreniach urogenitálneho ženského systému existuje aj riziko vzniku anaeróbnych infekcií. Rôzne choroby kĺbov a kože môže byť dôsledkom vývoja anaeróbnych baktérií.

Ďalšie príklady sekvenčných anaeróbno-aeróbnych procesov sú potrebné na spracovanie polychlórovaných uhľovodíkov a adsorbovaných organických halogénov v bieliacich odpadových vodách. Mineralizáciu toxických aromatických polutantov, ako aj zvýšenú biodegradáciu polyhydroxylovaných a chlórovaných fenolov, nitroaromatických a aromatických amínov zabezpečuje aj sekvenovanie anaeróbnych a aeróbnych fáz spracovania.

Avšak kombinovanú aktivitu anaeróbnych aj aeróbnych baktérií možno získať aj v jedinom bioreaktore. Ukázalo sa, že anaeróbne konzorciá prežívajú v spoločnej kultúre s aeróbnymi baktériami v chemostatoch s obmedzeným kyslíkom. Okrem toho sú niektoré kmene metanogénov schopné odolať dlhodobej expozícii vysoké úrovne kyslík. V praxi bola porucha reaktora zriedkavo hlásená, keď bol metanogénny spad vystavený vzduchu na krátky čas.

Príčiny anaeróbnych infekcií a ich symptómy

Infekcie sú spôsobené všetkými procesmi, počas ktorých aktívne anaeróbne baktérie vstupujú do tkanív. Tiež rozvoj infekcií môže spôsobiť zhoršené zásobovanie krvou a nekrózu tkaniva (rôzne poranenia, nádory, edémy, cievne ochorenia). Infekcie úst, uhryznutie zvieratami, ochorenia pľúc, zápalové ochorenia panvové orgány a mnohé iné ochorenia môžu byť spôsobené aj anaeróbmi.

Môže to byť spôsobené rýchlym prijímaním kyslíka aeróbnymi a fakultatívnymi baktériami, čo vedie k anaeróbnym mikronézam v sedimente. Metanogény vo vnútri kalu tak budú chránené pred kontaktom s kyslíkom. Tieto príklady ukazujú, že lepšie anaeróbne a aeróbne procesy možno ďalej skúmať a že koexistencia kokultúr v tom istom bioreaktore otvára nové možnosti pre environmentálnych technológií. Účelom tohto článku je prezentovať vplyv kyslíka na anaeróbny kal, najmä toleranciu metanogénu, ako aj na anaeróbne vysokorýchlostné reaktory a možnosti anaeróbnych a aeróbnych kokultúr pre čistenie odpadových vôd.

V rôznych organizmoch sa infekcia vyvíja rôznymi spôsobmi. To je ovplyvnené typom patogénu a stavom ľudského zdravia. Kvôli ťažkostiam spojeným s diagnostikou anaeróbnych infekcií je záver často založený na predpokladoch. Líšia sa v niektorých črtách infekcie spôsobenej neklostridiové anaeróby.

Od vytvorenia vysokorýchlostných a účinných anaeróbnych reaktorov, veľký počet inštalácie v plnom rozsahu. Rozvoj anaeróbnych procesov a ich úspešnú aplikáciu pri priamom čistení takýchto odpadových vôd možno vysvetliť najmä vysokou retenciou aktívnej biomasy, ktorá patrí medzi tzv. najdôležitejšie vlastnosti vyvinuté vysokorýchlostné systémy. V týchto systémoch je bakteriálna adhézia vedúca k biofilmom hlavným mechanizmom, ktorý zabezpečuje vysoké zadržiavanie hustej a aktívnej biomasy.

Prvými príznakmi infekcie tkanív aeróbmi sú hnisanie, tromboflebitída, tvorba plynu. Niektoré nádory a novotvary (črevné, maternicové a iné) sú sprevádzané aj vývojom anaeróbnych mikroorganizmov. Môžu spôsobiť anaeróbne infekcie zlý zápach jeho absencia však nevylučuje anaeróby ako pôvodcu infekcie.

Vlastnosti získavania a prepravy vzoriek

Úplne prvá štúdia v definícii infekcií spôsobených anaeróbmi je vizuálna kontrola. Rôzne kožné lézie sú častou komplikáciou. Dôkazom vitálnej aktivity baktérií bude aj prítomnosť plynu v infikovaných tkanivách.

Pre laboratórny výskum a stanovenie presnej diagnózy je v prvom rade potrebné kompetentne získať vzorku hmoty z postihnutej oblasti. Na toto použitie špeciálne vybavenie, vďaka čomu sa do vzoriek nedostane bežná flóra. najlepšia metóda je aspirácia priamou ihlou. Získavanie laboratórneho materiálu nátermi sa neodporúča, ale je možné.

Vzorky nevhodné na ďalšiu analýzu zahŕňajú:

  • spútum získaný samovylučovaním;
  • vzorky získané počas bronchoskopie;
  • šmuhy z vaginálnych klenieb;
  • moč s voľným močením;
  • výkaly.

Na výskum je možné použiť:

  • krv;
  • pleurálna tekutina;
  • transtracheálne aspiráty;
  • hnis získaný z abscesovej dutiny;
  • cerebrospinálna tekutina;
  • punkcie pľúc.

Vzorky prepravy je potrebné čo najskôr v špeciálnej nádobe alebo plastovom vrecku s anaeróbnymi podmienkami, pretože aj krátkodobá interakcia s kyslíkom môže spôsobiť smrť baktérií. Kvapalné vzorky sa prepravujú v skúmavke alebo v injekčných striekačkách. Výtery so vzorkami sa prepravujú v skúmavkách s oxid uhličitý alebo vopred pripravené prostredia.

V prípade diagnostiky anaeróbnej infekcie pre adekvátnu liečbu je potrebné dodržiavať nasledovné zásady:

  • toxíny produkované anaeróbmi sa musia neutralizovať;
  • biotop baktérií by sa mal zmeniť;
  • šírenie anaeróbov musí byť lokalizované.

Dodržiavať tieto zásady pri liečbe sa používajú antibiotiká, ktoré ovplyvňujú anaeróbne aj aeróbne organizmy, keďže flóra pri anaeróbnych infekciách je často zmiešaná. Zároveň schôdzky lieky, lekár musí zhodnotiť kvalitatívne a kvantitatívne zloženie mikroflóry. Medzi činidlá, ktoré sú aktívne proti anaeróbnym patogénom patria: penicilíny, cefalosporíny, chamfenikol, fluorochinolo, metranidazol, karbapenémy a iné. Niektoré lieky majú obmedzený účinok.

Na kontrolu biotopu baktérií sa vo väčšine prípadov používa chirurgická intervencia, ktorá sa prejavuje pri liečbe postihnutých tkanív, drenáži abscesov a zabezpečení normálneho krvného obehu. Chirurgické metódy by sa nemali ignorovať kvôli riziku život ohrozujúcich komplikácií.

Niekedy používané pomocné terapie a tiež kvôli ťažkostiam s tým spojeným presná definícia infekčného agens, používa sa empirická liečba.

S rozvojom anaeróbnych infekcií v ústnej dutine sa tiež odporúča pridať do stravy čo najviac čerstvého ovocia a zeleniny. Najužitočnejšie sú jablká a pomaranče. Obmedzenie podlieha mäsovým jedlám a rýchlemu občerstveniu.

anaeróbne organizmy

Aeróbne a anaeróbne baktérie sú predbežne identifikované v tekutom živnom médiu pomocou gradientu koncentrácie O2:
1. Obligátne aeróbne baktérie (náročné na kyslík). predovšetkým zbierajte v hornej časti skúmavky, aby ste absorbovali maximálne množstvo kyslík. (Výnimka: mykobaktérie - rast filmu na povrchu v dôsledku voskovo-lipidovej membrány.)
2. Obligátne anaeróbne baktérie sa zhromažďujú na dne, aby sa vyhli kyslíku (alebo nerástli).
3. Voliteľné baktérie sa zhromažďujú hlavne v hornej časti (čo je výhodnejšie ako glykolýza), ale môžu sa nachádzať v celom médiu, pretože nie sú závislé od O 2 .
4. Mikroaerofily sa zhromažďujú v hornej časti trubice, ale ich optimum je nízka koncentrácia kyslíka.
5. Aerotolerantný anaeróby nereagujú na koncentrácie kyslíka a sú rovnomerne rozložené v skúmavke.

Anaeróby- organizmy, ktoré dostávajú energiu v neprítomnosti prístupu kyslíka fosforyláciou substrátu, môžu byť konečné produkty neúplnej oxidácie substrátu oxidované za vzniku viac energie vo forme ATP v prítomnosti terminálneho akceptora protónov organizmami, ktoré vykonávajú oxidačnú fosforyláciu.

Anaeróby predstavujú rozsiahlu skupinu organizmov na mikro aj makro úrovni:

  • anaeróbne mikroorganizmy- rozsiahla skupina prokaryotov a niektorých prvokov.
  • makroorganizmy - huby, riasy, rastliny a niektoré živočíchy (trieda foraminifera, väčšina helmintov (trieda motolíc, pásomnice, škrkavky (napríklad ascaris)).

Okrem toho hrá anaeróbna oxidácia glukózy dôležitú úlohu v práci priečne pruhovaných svalov zvierat a ľudí (najmä v stave tkanivovej hypoxie).

Klasifikácia anaeróbov

Podľa klasifikácie stanovenej v mikrobiológii existujú:

  • Fakultatívne anaeróby
  • Kapneistické anaeróby a mikroaerofily
  • Aerotolerantné anaeróby
  • Stredne prísne anaeróby
  • povinných anaeróbov

Ak je organizmus schopný prejsť z jednej metabolickej dráhy na druhú (napríklad z anaeróbneho dýchania na aeróbne dýchanie a naopak), potom sa podmienečne označuje ako fakultatívne anaeróby .

Do roku 1991 sa trieda rozlišovala v mikrobiológii kapneistické anaeróby vyžadujúce nízku koncentráciu kyslíka a zvýšenú koncentráciu oxidu uhličitého (hovädzí typ Brucella - B. abortus)

Stredne prísny anaeróbny organizmus prežíva v prostredí s molekulárnym O 2, ale nerozmnožuje sa. Mikroaerofily sú schopné prežiť a množiť sa v prostredí s nízkym parciálnym tlakom O 2 .

Ak organizmus nie je schopný „prepnúť“ z anaeróbneho na aeróbne dýchanie, ale nezomrie v prítomnosti molekulárneho kyslíka, potom patrí do skupiny aerotolerantné anaeróby. Napríklad kyselina mliečna a mnohé maslové baktérie

povinný anaeróby v prítomnosti molekulárneho kyslíka O 2 zomierajú - napríklad zástupcovia rodu baktérie a archaea: Bacteroides, Fusobacterium, Butyrivibrio, metanobaktérie). Takéto anaeróby neustále žijú v prostredí bez kyslíka. Medzi obligátne anaeróby patria niektoré baktérie, kvasinky, bičíkovce a nálevníky.

Toxicita kyslíka a jeho formy pre anaeróbne organizmy

Prostredie bohaté na kyslík je agresívne voči organickým formám života. Je to spôsobené tvorbou reaktívnych foriem kyslíka v procese života alebo pod vplyvom rôzne formy ionizujúce žiarenie, oveľa toxickejší ako molekulárny kyslík O 2 . Faktor, ktorý určuje životaschopnosť organizmu v kyslíkovom prostredí, je prítomnosť funkčného antioxidačného systému schopného eliminovať: superoxidový anión (O 2 -), peroxid vodíka (H 2 O 2), singletový kyslík (O .) a aj molekulový kyslík ( O 2) z vnútorné prostredie organizmu. Najčastejšie je takáto ochrana poskytovaná jedným alebo viacerými enzýmami:

  • superoxiddismutáza eliminujúca superoxidový anión (O 2 -) bez energetického prínosu pre telo
  • kataláza, eliminujúca peroxid vodíka (H 2 O 2) bez energetického prínosu pre telo
  • cytochróm- enzým zodpovedný za prenos elektrónov z NAD H na O 2. Tento proces poskytuje telu významný energetický prínos.

Aeróbne organizmy obsahujú najčastejšie tri cytochrómy, fakultatívne anaeróby - jeden alebo dva, obligátne anaeróby cytochrómy neobsahujú.

Anaeróbne mikroorganizmy môžu aktívne ovplyvňovať prostredie, pričom vytvárajú vhodný redoxný potenciál prostredia (napr. Cl.perfringens). Niektoré naočkované kultúry anaeróbnych mikroorganizmov skôr, ako sa začnú množiť, znížia pH 2 0 z hodnoty na , pričom sa chránia redukčnou bariérou, iné – aerotolerantné – počas svojej životnej činnosti produkujú peroxid vodíka, čím zvyšujú pH 2 0.

Glykolýza je zároveň charakteristická iba pre anaeróby, ktoré sa v závislosti od konečných reakčných produktov delia na niekoľko typov fermentácie:

  • mliečna fermentácia Lactobacillus ,Streptococcus , Bifidobacterium, ako aj niektoré tkanivá mnohobunkových živočíchov a ľudí.
  • alkoholová fermentácia - sacharomycetes, candida (organizmy z ríše húb)
  • kyselina mravčia - rodina enterobaktérií
  • maslová – niektoré druhy klostrídií
  • kyselina propiónová - propionobaktérie (napr. Propionibacterium acnes)
  • fermentácia s uvoľňovaním molekulárneho vodíka - niektoré druhy Clostridium, Stickland fermentácia
  • metánová fermentácia - napr. metanobaktérie

V dôsledku rozkladu glukózy sa spotrebujú 2 molekuly a syntetizujú sa 4 molekuly ATP. Celkový výťažok ATP je teda 2 molekuly ATP a 2 molekuly NAD·H2. Pyruvát získaný počas reakcie bunka využíva rôznymi spôsobmi v závislosti od typu fermentácie, ktorá nasleduje.

Antagonizmus fermentácie a rozkladu

V procese evolúcie sa vytvoril a upevnil biologický antagonizmus fermentačnej a hnilobnej mikroflóry:

Rozklad sacharidov mikroorganizmami je sprevádzaný výrazným úbytkom prostredia, zatiaľ čo rozklad bielkovín a aminokyselín je sprevádzaný nárastom (alkalinizáciou). Adaptácia každého z organizmov na určitú reakciu prostredia hrá zásadnú úlohu v prírode a ľudskom živote sa napríklad v dôsledku fermentačných procesov zabraňuje hnilobe siláže, fermentovanej zeleniny a mliečnych výrobkov.

Kultivácia anaeróbnych organizmov


Schématická izolácia čistej kultúry anaeróbov

Kultivácia anaeróbnych organizmov je predovšetkým úlohou mikrobiológie.

Na pestovanie anaeróbov sa používajú špeciálne metódy, ktorých podstatou je odstrániť vzduch alebo ho nahradiť špecializovanou zmesou plynov (alebo inertnými plynmi) v utesnených termostatoch. - anaerostaty .

Ďalším spôsobom pestovania anaeróbov (najčastejšie mikroorganizmov) na živných pôdach je pridávanie redukčných látok (glukóza, sodná soľ kyseliny mravčej a pod.), ktoré znižujú redoxný potenciál.

Bežné rastové médiá pre anaeróbne organizmy

Pre spoločné prostredie Wilson - Blair základom je agar-agar s prídavkom glukózy, siričitanu sodného a chloridu železnatého. Klostrídie tvoria čierne kolónie na tomto médiu redukciou siričitanu na sulfidový anión, ktorý sa spája s katiónmi železa (II) za vzniku čiernej soli. Na tomto médiu sa v hĺbke agarového stĺpca spravidla objavujú čierne kolónie.

streda Kitta - Tarozzi pozostáva z mäsovo-peptónového vývaru, 0,5% glukózy a kúskov pečene resp mleté ​​mäso absorbovať kyslík z prostredia. Pred výsevom sa médium zahrieva vo vriacom vodnom kúpeli počas 20-30 minút, aby sa z média odstránil vzduch. Po zasiatí sa živné médium ihneď naplní vrstvou parafínu alebo parafínového oleja, aby sa izolovalo od prístupu kyslíka.

Všeobecné kultivačné metódy pre anaeróbne organizmy

Gaspack- systém chemicky zabezpečuje stálosť zmesi plynov prijateľnú pre rast väčšiny anaeróbnych mikroorganizmov. V uzavretej nádobe voda reaguje s borohydridom sodným a tabletami hydrogénuhličitanu sodného za vzniku vodíka a oxidu uhličitého. Vodík potom reaguje s kyslíkom v plynnej zmesi na paládiovom katalyzátore za vzniku vody, ktorá už znovu reaguje s hydrolýzou borohydridu.

Túto metódu navrhli Brewer a Olgaer v roku 1965. Vývojári predstavili jednorazové vrecko generujúce vodík, ktoré bolo neskôr inovované na vrecúška generujúce oxid uhličitý s vnútorným katalyzátorom.

Zeisslerova metóda používa sa na izoláciu čistých kultúr spórotvorných anaeróbov. Za týmto účelom naočkujte médium Kitt-Tarozzi, zohrejte ho 20 minút na 80 ° C (na zničenie vegetatívnej formy), naplňte médium vazelínovým olejom a inkubujte 24 hodín v termostate. Potom sa uskutoční naočkovanie na cukrovo-krvný agar, aby sa získali čisté kultúry. Po 24-hodinovej kultivácii sa skúmajú kolónie záujmu - subkultivujú sa na Kitt-Tarozziho médiu (s následnou kontrolou čistoty izolovanej kultúry).

Fortnerova metóda

Fortnerova metóda- očkovanie sa robí na Petriho miske so zhrubnutou vrstvou média, rozdelenej na polovicu úzkou drážkou vyrezanou v agare. Jedna polovica sa naočkuje kultúrou aeróbnych baktérií, druhá polovica sa naočkuje anaeróbnymi baktériami. Okraje pohára sú naplnené parafínom a inkubované v termostate. Spočiatku sa pozoruje rast aeróbnej mikroflóry a potom (po absorpcii kyslíka) sa rast aeróbnej mikroflóry náhle zastaví a začne rast anaeróbnej mikroflóry.

Weinbergova metóda používané na získanie čistých kultúr obligátnych anaeróbov. Kultúry pestované na médiu Kitta-Tarozzi sa prenesú do cukrového bujónu. Potom sa pomocou jednorazovej Pasteurovej pipety materiál prenesie do úzkych skúmaviek (skúmavky Vignal) s cukrovým mäsovo-peptónovým agarom, pričom sa pipeta ponorí na dno skúmavky. Naočkované skúmavky sa rýchlo ochladzujú, čo umožňuje fixáciu bakteriálneho materiálu v hrúbke vytvrdnutého agaru. Skúmavky sa inkubujú v termostate a potom sa skúmajú rastúce kolónie. Keď sa nájde kolónia záujmu, urobí sa na jej mieste rez, materiál sa rýchlo odoberie a naočkuje na Kitta-Tarozzi médium (s následnou kontrolou čistoty izolovanej kultúry).

Peretzova metóda

Peretzova metóda- do roztopeného a vychladnutého cukrového agaru sa vloží kultúra baktérií a naleje sa pod sklo umiestnené na korkových tyčinkách (alebo úlomkoch zápaliek) v Petriho miske. Metóda je najmenej spoľahlivá zo všetkých, ale jej použitie je celkom jednoduché.

Diferenciálne - diagnostické živné pôdy

  • prostredia gissa("pestrý riadok")
  • streda Ressel(Russell)
  • streda Ploskireva alebo baktoagar "Zh"
  • Bizmutový sulfitový agar

Syčanie médií: Do 1% peptónovej vody pridajte 0,5% roztok určitého uhľohydrátu (glukóza, laktóza, maltóza, manitol, sacharóza atď.) a Andredeho acidobázický indikátor, nalejte do skúmaviek, do ktorých sa umiestni plavák na zachytávanie plynov. produkty vznikajúce pri rozklade uhľovodíkov.

Resselova streda(Russell) sa používa na štúdium biochemických vlastností enterobaktérií (Shigella, Salmonella). Obsahuje výživný agar-agar, laktózu, glukózu a indikátor (brómtymolovú modrú). Farba média je trávovo zelená. Zvyčajne sa pripravuje v 5 ml skúmavkách so skoseným povrchom. Výsev sa vykonáva vstrekovaním do hĺbky stĺpa a ťahom po skosenej ploche.

Streda Ploskirev(Bactoagar Zh) je diferenciálne diagnostické a selektívne médium, pretože inhibuje rast mnohých mikroorganizmov a podporuje rast patogénnych baktérií (pôvodcov týfusu, paratýfusu, dyzentérie). Baktérie negatívne na laktózu tvoria na tomto médiu bezfarebné kolónie, zatiaľ čo baktérie pozitívne na laktózu tvoria červené kolónie. Medium obsahuje agar, laktózu, brilantnú zeleň, žlčové soli, minerálne soli, indikátor (neutrálna červená).

Bizmutový sulfitový agar Je určený na izoláciu salmonely v jej čistej forme z infikovaného materiálu. Obsahuje tryptický digest, glukózu, rastové faktory salmonely, brilantnú zeleň a agar. Rozdielne vlastnosti média sú založené na schopnosti Salmonella produkovať sírovodík, na ich odolnosti voči prítomnosti sulfidu, brilantnej zelene a citrátu bizmutitého. Kolónie sú označené čiernou farbou sulfidu bizmutu (technika je podobná médiu Wilson - Blair).

Metabolizmus anaeróbnych organizmov

Metabolizmus anaeróbnych organizmov má niekoľko odlišných podskupín.