Koji organizmi se nazivaju anaerobi. Aerobne bakterije. Kako funkcionira anaerobno prečišćavanje?

Anaerobna infekcija je brzo razvijajući se patogeni proces koji zahvaća različite organe i tkiva u tijelu i često dovodi do smrti. Pogađa sve ljude, bez obzira na spol ili godine. Pravovremena dijagnoza i liječenje mogu spasiti život osobe.

Šta je to?

Anaerobi su uvijek prisutni u normalnoj mikroflori, sluzokoži tijela, u gastrointestinalnom traktu i genitourinarnom sistemu. Klasifikovani su kao uslovno patogeni mikroorganizmi, jer su prirodni stanovnici biotopa živog organizma.

Sa smanjenjem imuniteta ili utjecajem negativnih čimbenika, bakterije se počinju aktivno nekontrolirano razmnožavati, a mikroorganizmi se pretvaraju u patogene i postaju izvori infekcije. Njihovi otpadni proizvodi su opasne, otrovne i prilično agresivne tvari. Oni su u stanju da lako prodru u ćelije ili druge organe tela i inficiraju ih.

U tijelu, neki enzimi (na primjer, hijaluronidaza ili heparinaza) povećavaju patogenost anaeroba, kao rezultat toga, potonji počinju uništavati vlakna mišića i vezivnog tkiva, što dovodi do poremećaja mikrocirkulacije. Žile postaju krhke, eritrociti se uništavaju. Sve to izaziva razvoj imunopatološke upale krvnih žila - arterija, vena, kapilara i mikrotromboze.

Opasnost od bolesti povezana je sa velikim procentom smrtnosti, pa je izuzetno važno na vrijeme uočiti početak infekcije i odmah započeti njeno liječenje.

Uzroci infekcije

Postoji nekoliko glavnih razloga zbog kojih dolazi do infekcije:

• Stvaranje pogodnih uslova za vitalnu aktivnost patogenih bakterija. Ovo se može dogoditi:
• kada aktivna unutarnja mikroflora dospije na sterilna tkiva;
• kada koristite antibiotike koji nemaju efekta na anaerobne gram-negativne bakterije;
• u slučaju poremećaja cirkulacije, na primjer, u slučaju operacije, tumora, ozljeda, stranih tijela, vaskularnih bolesti, nekroze tkiva.
• Infekcija tkiva aerobnim bakterijama. Oni zauzvrat stvaraju potrebne uvjete za vitalnu aktivnost anaerobnih mikroorganizama.
• Hronične bolesti.
• Neki tumori koji su lokalizirani u crijevima i glavi često su praćeni ovom bolešću.

Vrste anaerobnih infekcija

Hirurška infekcija ili gasna gangrena

• pojačana bol s osjećajem punoće, jer se u rani odvija proces stvaranja plina;
• smrdljiv miris;
• izlaz iz rane gnojne heterogene mase s mjehurićima plina ili inkluzijama masti.

Anaerobna hirurška infekcija je retka, a njena pojava je u direktnoj vezi sa kršenjem antiseptičkih i sanitarnih standarda tokom hirurških operacija.

anaerobne klostridijske infekcije

U ovom slučaju, patogen ulazi u ljudsko tijelo iz vanjskog okruženja. Na primjer, ovo su takvi patogeni:

• tetanus;
• botulizam;
• gasna gangrena;
• toksikoinfekcije povezane s upotrebom nekvalitetne kontaminirane hrane.

Anaerobne neklostridijalne infekcije

• (sferične bakterije);
• shigella;
• escherichia;
• yersinia.

U ginekologiji

Prodiranje anaerobne infekcije u žensko tijelo olakšavaju:

• ozljede mekih tkiva vagine i perineuma, na primjer, tijekom porođaja, tijekom pobačaja ili instrumentalnih studija;
• razni vaginitisi, cervicitisi, erozije grlića materice, tumori genitalnog trakta;
• ostaci membrana, posteljica, krvni ugrušci nakon porođaja u maternici.

Kvalifikacija anaerobnih infekcija prema lokalizaciji žarišta

Postoje sljedeće vrste anaerobnih infekcija:

• Infekcije mekih tkiva i kože. Bolest je uzrokovana anaerobnim gram-negativnim bakterijama. To su površinske bolesti (celulitis, inficirani čirevi na koži, posljedice nakon teških bolesti - ekcem, šuga i dr.), kao i potkožne infekcije ili postoperativne - potkožni apscesi, gasna gangrena, ugrizne rane, opekotine, inficirani čirevi kod dijabetesa, vaskularne bolesti . Kod duboke infekcije dolazi do nekroze mekog tkiva, u kojoj dolazi do nakupljanja plina, sivog gnoja s odvratnim mirisom.
• Infekcija kostiju. Septički artritis je često posljedica zanemarenog Vincenta, osteomijelitisa - gnojno-nekrotične bolesti koja se razvija u kosti ili koštanoj srži i okolnim tkivima.
• Infekcije unutrašnjih organa, uključujući žene, mogu se pojaviti bakterijska vaginoza, septički pobačaj, apscesi u genitalnom aparatu, intrauterine i ginekološke infekcije.
• Infekcije krvotoka- sepsa. Širi se krvotokom;
• Infekcije serozne šupljine- peritonitis, odnosno upala peritoneuma.
• bakterijemija- prisustvo bakterija u krvi, koje tamo dospevaju na egzogeni ili endogeni način.

Aerobna hirurška infekcija

• diplococci;
• ponekad ;
• crijevne i tifusne coli.

• furuncle;
• furunkuloza;
• karbunkul;
• hidradenitis;
• erizipela.

Dijagnostika

Samo mikrobiološka ispitivanja mogu sa sigurnošću potvrditi učešće anaerobnih bakterija u patološkom procesu. Međutim, negativan odgovor o prisutnosti anaeroba u tijelu ne odbacuje njihovo moguće sudjelovanje u patološkom procesu. Prema mišljenju stručnjaka, oko 50% anaerobnih predstavnika mikrobiološkog svijeta danas je nekultivirano.

Visoko precizne metode za indikaciju anaerobne infekcije uključuju plinsko-tečnu hromatografiju i masenu spektrometrijsku analizu, kojom se utvrđuje količina isparljivih tekućih kiselina i metabolita - supstanci koje nastaju tokom metabolizma. Ništa manje obećavajuće metode su određivanje bakterija ili njihovih antitijela u krvi pacijenta pomoću enzimskog imunotesta.

Koriste i ekspresnu dijagnostiku. Biomaterijal se proučava u ultraljubičastom svjetlu. Potrošiti:

• bakteriološko zasijavanje sadržaja apscesa ili odvojivog dijela rane u hranjivom mediju;
• hemokulture na prisustvo bakterija i anaerobnih i aerobnih vrsta;
• uzimanje uzoraka krvi za biohemijsku analizu.

Prilikom postavljanja dijagnoze potrebno je isključiti prisutnost erizipela u tijelu pacijenta - kožne infektivne bolesti, duboke venske tromboze, gnojno-nekrotičnih lezija tkiva drugom infekcijom, pneumotoraksa, eksudativnog eritema, promrzlina 2-4.

Liječenje anaerobne infekcije

Hirurška intervencija

Medicinska terapija

• uzimanje lijekova protiv bolova, vitamina i antikoagulansa - tvari koje sprječavaju začepljenje krvnih žila krvnim ugrušcima;
• antibakterijska terapija - uzimanje antibiotika, a imenovanje određenog lijeka događa se nakon provedene analize na osjetljivost patogena na antibiotike;
• primjena antigangrenoznog seruma pacijentu;
• transfuzija plazme ili imunoglobulina;
• uvođenje lijekova koji uklanjaju toksine iz organizma i otklanjaju njihovo negativno djelovanje na organizam, odnosno detoksikaciju organizma.

Fizioterapija

Prevencija

Šta će biti rezultat tretmana? To uvelike ovisi o vrsti patogena, lokaciji žarišta infekcije, pravovremenoj dijagnozi i pravilnom liječenju. Doktori obično daju opreznu, ali povoljnu prognozu za takve bolesti. U uznapredovalim stadijumima bolesti, sa velikim stepenom verovatnoće, možemo govoriti o smrti pacijenta.

Sljedeći članak.

anaerobni organizmi

Disanje i rast aeroba se manifestuje kao stvaranje zamućenja u tečnim medijima ili, u slučaju gustih medija, kao formiranje kolonija. U prosjeku je potrebno oko 18 do 24 sata za uzgoj aeroba u termostatskim uvjetima.

Opća svojstva za aerobe i anaerobe

1. Svi ovi prokarioti nemaju izraženo jezgro.
2. Razmnožavaju se ili pupanjem ili diobom.
3. Obavljajući disanje, kao rezultat oksidativnog procesa, i aerobni i anaerobni organizmi razgrađuju ogromne mase organskih ostataka.
4. Bakterije su jedina živa bića čije disanje vezuje molekularni dušik u organsko jedinjenje.
5. Aerobni organizmi i anaerobi su sposobni za disanje u širokom rasponu temperatura. Postoji klasifikacija prema kojoj se jednoćelijski organizmi bez nuklearne energije dijele na:

• psihrofilni - životni uslovi u području od 0 ° C;
• mezofilna - vitalna temperatura od 20 do 40 ° C;
• termofilni - rast i disanje se javljaju na 50-75 ° C.

Aerobne bakterije su mikroorganizmi kojima je za normalan život potreban slobodan kisik. Za razliku od svih anaeroba, oni također sudjeluju u procesu stvaranja energije koja im je potrebna za reprodukciju. Ove bakterije nemaju izraženo jezgro. Razmnožavaju se pupanjem ili fisijom i, kada se oksidiraju, stvaraju različite toksične produkte nepotpune redukcije.

Malo ljudi zna da su aerobne bakterije (jednostavno rečeno, aerobni) organizmi koji mogu živjeti u tlu, zraku i vodi. Oni su aktivno uključeni u cirkulaciju tvari i imaju nekoliko posebnih enzima koji osiguravaju njihovu razgradnju (na primjer, katalaza, superoksid dismutaza i drugi). Respiracija ovih bakterija se odvija direktnom oksidacijom metana, vodika, dušika, sumporovodika i željeza. Oni mogu postojati u širokom rasponu pri parcijalnom pritisku od 0,1-20 atm.

Uzgoj aerobnih gram-negativnih i gram-pozitivnih bakterija podrazumijeva ne samo korištenje odgovarajućeg hranjivog medija za njih, već i kvantitativnu kontrolu atmosfere kisika i održavanje optimalnih temperatura. Za svaki mikroorganizam ove grupe postoji i minimalna i maksimalna koncentracija kiseonika u okolini koja ga okružuje, što je neophodno za njegovu normalnu reprodukciju i razvoj. Stoga, i smanjenje i povećanje sadržaja kisika iznad "maksimalne" granice dovodi do prestanka vitalne aktivnosti takvih mikroba. Sve aerobne bakterije umiru pri koncentraciji kisika od 40 do 50%.

Vrste aerobnih bakterija

Prema stepenu zavisnosti od slobodnog kiseonika, sve aerobne bakterije se dele na sledeće tipove:

1. obavezni aerobi- to su "bezuvjetni" ili "strogi" aerobi koji se mogu razviti samo kada je u zraku visoka koncentracija kisika, jer dobivaju energiju iz oksidativnih reakcija uz njeno sudjelovanje. To uključuje:

2. Fakultativni aerobi- mikroorganizmi koji se razvijaju čak i pri vrlo maloj količini kiseonika. pripada ovoj grupi.

Anaerobi i aerobi su dva oblika postojanja organizama na Zemlji. Ovaj članak je o mikroorganizmima.

Anaerobi su mikroorganizmi koji se razvijaju i razmnožavaju u okruženju koje ne sadrži slobodni kisik. Anaerobni mikroorganizmi se nalaze u gotovo svim ljudskim tkivima iz pioinflamatornih žarišta. Klasifikovani su kao uslovno patogeni (postoje kod ljudi u nomu i razvijaju se samo kod ljudi sa oslabljenim imunološkim sistemom), ali ponekad mogu biti patogeni (patogeni).

Postoje fakultativni i obvezni anaerobi. Fakultativni anaerobi se mogu razvijati i razmnožavati kako u okruženju bez kisika tako iu okruženju s kisikom. To su mikroorganizmi kao što su E. coli, Yersinia, staphylococcus, streptococcus, shigella i druge bakterije. Obavezni anaerobi mogu postojati samo u anoksičnom okruženju i umrijeti kada se u okolini pojavi slobodni kisik. Obvezni anaerobi se dijele u dvije grupe:

• bakterije koje stvaraju spore, inače poznate kao klostridija
• bakterije koje ne stvaraju spore, ili na neki drugi način neklostridijalni anaerobi.

Klostridije su uzročnici anaerobnih klostridijskih infekcija - botulizma, klostridijskih infekcija rana, tetanusa. Neklostridijalni anaerobi su normalna mikroflora ljudi i životinja. To uključuje štapićaste i sferne bakterije: bakteroide, fuzobakterije, peillonella, peptokoke, peptostreptokoke, propionibakterije, eubakterije i druge.

Ali neklostridijalni anaerobi mogu značajno doprinijeti razvoju gnojno-upalnih procesa (peritonitis, apscesi pluća i mozga, pneumonija, empiem pleure, flegmona maksilofacijalne regije, sepsa, upala srednjeg uha i drugi). Većina anaerobnih infekcija uzrokovanih neklostridijalnim anaerobima su endogene (unutarnjeg porijekla, uzrokovane unutarnjim uzrocima) i razvijaju se uglavnom sa smanjenjem otpornosti organizma, otpornosti na patogene kao rezultat ozljeda, operacija, hipotermije i smanjenog imuniteta.

Glavni dio anaeroba koji igraju ulogu u nastanku infekcija su bakteroidi, fuzobakterije, peptostreptokoki i spore bacili. Polovina gnojno-upalnih anaerobnih infekcija uzrokovana je bakteroidima.

• Bacteroides-štapići, veličine 1-15 mikrona, nepomični ili se kreću uz pomoć flagela. Oni luče toksine koji djeluju kao faktori virulencije (patogeni).
• Fusobakterije su štapićaste obligatne (prežive samo u nedostatku kisika) anaerobne bakterije koje žive na sluznici usta i crijeva, mogu biti nepokretne ili pokretne, sadrže jak endotoksin.
• Peptostreptokoki su sferne bakterije, raspoređene u dvije, četiri, nepravilne grupe ili lance. To su bakterije bez biča koje ne stvaraju spore. Peptococci je rod sfernih bakterija predstavljenih jednom vrstom P.niger. Raspoređeni pojedinačno, u parovima ili u grozdovima. Peptokoki nemaju flagele i ne stvaraju spore.
• Veionella je rod diplokoka (bakterije koknog oblika, čije su ćelije raspoređene u parove), raspoređene u kratke lance, nepokretne, ne stvaraju spore.
• Druge neklostridijalne anaerobne bakterije koje su izolirane iz infektivnih žarišta pacijenata su propionske bakterije, volinella, čija je uloga manje proučavana.

Clostridium je rod anaerobnih bakterija koje stvaraju spore. Klostridije žive na sluznicama gastrointestinalnog trakta. Klostridije su uglavnom patogene (uzrokuju bolesti) za ljude. Oni luče visoko aktivne toksine specifične za svaku vrstu. Uzročnik anaerobne infekcije može biti ili jedna vrsta bakterija ili više vrsta mikroorganizama: anaerobno-anaerobni (bakteroidi i fuzobakterije), anaerobno-aerobni (bakteroidi i stafilokoki, klostridije i stafilokoki)

Aerobi su organizmi kojima je potreban slobodan kisik za život i reprodukciju. Za razliku od anaeroba, aerobni sudjeluju u procesu generiranja energije koja im je potrebna. Aerobi uključuju životinje, biljke i značajan dio mikroorganizama, među kojima su izolirani.

• obvezni aerobi - to su "strogi" ili "bezuvjetni" aerobi, primaju energiju samo iz oksidativnih reakcija koje uključuju kisik; to uključuje, na primjer, neke vrste Pseudomonas, mnoge saprofite, gljive, Diplococcus pneumoniae, bacile difterije
• u grupi obveznih aeroba mogu se razlikovati mikroaerofili - za njihovu vitalnu aktivnost potreban im je nizak sadržaj kisika. Kada se ispuste u normalnu okolinu, takvi mikroorganizmi se potiskuju ili ubijaju, jer kisik negativno utječe na djelovanje njihovih enzima. To uključuje, na primjer, meningokoke, streptokoke, gonokoke.
• fakultativni aerobi - mikroorganizmi koji se mogu razviti u nedostatku kisika, na primjer, bacil kvasca. Većina patogenih mikroba pripada ovoj grupi.

Svaki aerobni mikroorganizam ima svoju minimalnu, optimalnu i maksimalnu koncentraciju kiseonika u svom okruženju, koja je neophodna za njegov normalan razvoj. Povećanje sadržaja kiseonika preko granice "maksimalne" dovodi do smrti mikroba. Svi mikroorganizmi umiru pri koncentraciji kiseonika od 40-50%.

anaerobni organizmi

Aerobne i anaerobne bakterije se preliminarno identificiraju u tekućem hranjivom mediju pomoću gradijenta koncentracije O2:
1. Obavezni aerobik(bakterije koje zahtijevaju kisik). uglavnom skuplja se na vrhu epruvete da apsorbuje maksimalnu količinu kiseonika. (Izuzetak: mikobakterije - rast filma na površini zbog voštano-lipidne membrane.)
2. Obavezni anaerobni bakterije se skupljaju na dnu kako bi izbjegle kisik (ili ne rastu).
3. Opciono bakterije se skupljaju uglavnom na vrhu (što je povoljnije od glikolize), ali se mogu naći u cijelom mediju, jer ne ovise o O 2 .
4. Mikroaerofili skupljaju se u gornjem dijelu epruvete, ali njihov optimum je niska koncentracija kisika.
5. Aerotolerantna anaerobi ne reagiraju na koncentracije kisika i ravnomjerno su raspoređeni po epruveti.

Anaerobni- organizmi koji primaju energiju u nedostatku pristupa kisiku fosforilacijom supstrata, krajnji proizvodi nepotpune oksidacije supstrata mogu se oksidirati kako bi proizveli više energije u obliku ATP-a u prisustvu konačnog akceptora protona od strane organizama koji vrše oksidaciju fosforilacija.

Anaerobi su opsežna grupa organizama, kako na mikro, tako i na makro nivou:

• anaerobni mikroorganizmi- opsežna grupa prokariota i nekih protozoa.
• makroorganizmi - gljive, alge, biljke i neke životinje (klasa foraminifera, većina helminta (klasa metilja, trakavice, okrugle gliste (na primjer, ascaris)).

Osim toga, anaerobna oksidacija glukoze igra važnu ulogu u radu prugasto-prugastih mišića životinja i ljudi (posebno u stanju hipoksije tkiva).

Klasifikacija anaeroba

Prema klasifikaciji uspostavljenoj u mikrobiologiji, razlikuju se:

• Fakultativni anaerobi
• Kapneistički anaerobi i mikroaerofili
• Aerotolerantni anaerobi
• Umjereno strogi anaerobi
• obavezni anaerobi

Ako je organizam u stanju da se prebaci s jednog metaboličkog puta na drugi (na primjer, s anaerobnog disanja na aerobno disanje i obrnuto), tada se uvjetno naziva fakultativni anaerobi .

Do 1991. godine isticao se razred iz mikrobiologije kapneistički anaerobi, zahtijevaju nisku koncentraciju kisika i povećanu koncentraciju ugljičnog dioksida (Brucella goveđi tip - B. abortus)

Umjereno strogi anaerobni organizam preživljava u okruženju s molekularnim O 2, ali se ne razmnožava. Mikroaerofili su u stanju da prežive i razmnožavaju se u okruženju sa niskim parcijalnim pritiskom od O 2 .

Ako organizam nije u stanju da se "prebaci" sa anaerobnog na aerobno disanje, ali ne umire u prisustvu molekularnog kiseonika, onda spada u grupu aerotolerantni anaerobi. Na primjer, mliječna kiselina i mnoge maslačne bakterije

obavezan anaerobi u prisutnosti molekularnog kisika O 2 umiru - na primjer, predstavnici roda bakterija i arheja: Bacteroides, Fusobacterium, Butyrivibrio, Methanobacterium). Takvi anaerobi stalno žive u okruženju bez kiseonika. Obavezni anaerobi uključuju neke bakterije, kvasce, flagelate i cilijate.

Toksičnost kiseonika i njegovih oblika za anaerobne organizme

Okruženje bogato kiseonikom agresivno je prema organskim oblicima života. To je zbog stvaranja reaktivnih vrsta kisika u toku života ili pod utjecajem različitih oblika jonizujućeg zračenja, koji su mnogo toksičniji od molekularnog kisika O 2 . Faktor koji određuje vitalnost organizma u okruženju kiseonika je prisustvo funkcionalnog antioksidativnog sistema sposobnog da eliminiše: superoksid anion (O 2 -), vodikov peroksid (H 2 O 2), singletni kiseonik (O.), i takođe molekularni kiseonik (O2) iz unutrašnje sredine tela. Najčešće takvu zaštitu pružaju jedan ili više enzima:

• superoksid dismutase eliminira superoksid anion (O 2 -) bez energetske koristi za tijelo
• katalaza, eliminacija vodikovog peroksida (H 2 O 2) bez energetske koristi za tijelo
• citokrom- enzim odgovoran za prijenos elektrona sa NAD H na O2. Ovaj proces pruža značajnu energetsku korist za tijelo.

Aerobni organizmi najčešće sadrže tri citokroma, fakultativni anaerobi - jedan ili dva, obvezni anaerobi ne sadrže citohrome.

Anaerobni mikroorganizmi mogu aktivno uticati na životnu sredinu, stvarajući odgovarajući redoks potencijal životne sredine (npr. Cl.perfringens). Neke zasijane kulture anaerobnih mikroorganizama, prije nego što se počnu razmnožavati, snižavaju pH 2 0 sa vrijednosti na , štiteći se reduktivnom barijerom, druge - aerotolerantne - proizvode vodikov peroksid tokom svoje vitalne aktivnosti, povećavajući pH 2 0.

Istovremeno, glikoliza je karakteristična samo za anaerobe, koji se, ovisno o konačnim produktima reakcije, dijele na nekoliko vrsta fermentacije:

• fermentacija mliječne kiseline Lactobacillus ,Streptococcus , Bifidobacterium, kao i neka tkiva višećelijskih životinja i ljudi.
• alkoholna fermentacija - saharomiceti, candida (organizmi iz carstva gljiva)
• mravlja kiselina - porodica enterobakterija
• butirna - neke vrste klostridija
• propionska kiselina - propionobakterije (npr. Propionibacterium acnes)
• fermentacija sa oslobađanjem molekularnog vodika - neke vrste Clostridium, Stickland fermentacija
• fermentacija metanom - npr. Methanobacterium

Kao rezultat razgradnje glukoze, troše se 2 molekula, a sintetiziraju se 4 molekula ATP-a. Dakle, ukupan prinos ATP-a je 2 ATP molekula i 2 NAD·H 2 molekula. Piruvat dobijen tokom reakcije ćelija koristi na različite načine, u zavisnosti od vrste fermentacije koja sledi.

Antagonizam fermentacije i propadanja

U procesu evolucije formiran je i konsolidovan biološki antagonizam fermentativne i truležne mikroflore:

Razgradnju ugljikohidrata mikroorganizmima prati značajno smanjenje okoliša, dok je razgradnja proteina i aminokiselina praćena povećanjem (alkalizacija). Prilagodba svakog od organizama na određenu reakciju okoline igra važnu ulogu u prirodi i životu čovjeka, na primjer, zbog procesa fermentacije sprječava se truljenje silaže, fermentiranog povrća, mliječnih proizvoda.

Uzgoj anaerobnih organizama

Šematski izolacija čiste kulture anaeroba

Uzgoj anaerobnih organizama je uglavnom zadatak mikrobiologije.

Za uzgoj anaeroba koriste se posebne metode, čija je suština uklanjanje zraka ili njegova zamjena specijaliziranom mješavinom plinova (ili inertnih plinova) u zatvorenim termostatima. - anaerostati .

Drugi način uzgoja anaeroba (najčešće mikroorganizama) na hranjivim podlogama je dodavanje redukcijskih supstanci (glukoza, natrijeva mravlja kiselina, itd.), koje smanjuju redoks potencijal.

Uobičajeni medij za rast anaerobnih organizama

Za opšte okruženje Wilson - Blair baza je agar-agar sa dodatkom glukoze, natrijum sulfita i željeznog hlorida. Klostridije formiraju crne kolonije na ovoj podlozi redukcijom sulfita u sulfidni anion, koji se kombinuje sa kationima gvožđa (II) dajući crnu so. U pravilu se na ovoj podlozi pojavljuju crne kolonije u dubini stupca agara.

srijeda Kitta - Tarozzi sastoji se od mesno-peptonskog bujona, 0,5% glukoze i komada jetre ili mljevenog mesa za apsorpciju kisika iz okoline. Prije sjetve, medij se zagrijava u kipućoj vodenoj kupelji 20-30 minuta kako bi se uklonio zrak iz podloge. Nakon sjetve, hranjivi medij se odmah napuni slojem parafina ili parafinskog ulja kako bi se izolirao od pristupa kisiku.

Opće metode uzgoja anaerobnih organizama

Gaspack- sistem hemijski osigurava postojanost mješavine plina prihvatljivu za rast većine anaerobnih mikroorganizama. U zatvorenoj posudi voda reaguje sa natrijum borhidridom i tabletama natrijum bikarbonata da bi se formirao vodik i ugljični dioksid. Vodik tada reaguje sa kiseonikom iz gasne mešavine na paladijumskom katalizatoru da bi se formirala voda, koja već reaguje sa hidrolizom borohidrida.

Ovu metodu su predložili Brewer i Olgaer 1965. godine. Programeri su uveli vrećicu za jednokratnu upotrebu koja stvara vodonik, koja je kasnije nadograđena na vrećice koje proizvode ugljični dioksid i sadrže unutrašnji katalizator.

Zeisslerova metoda koristi se za izolaciju čistih kultura anaeroba koji stvaraju spore. Da biste to učinili, inokulirajte na medij Kitt-Tarozzi, zagrijavajte ga 20 minuta na 80 ° C (da uništite vegetativni oblik), napunite podlogu vazelinskim uljem i inkubirajte 24 sata u termostatu. Zatim se vrši sjetva na šećerno-krvni agar kako bi se dobile čiste kulture. Nakon 24-satnog uzgoja, kolonije od interesa se proučavaju - subkultiviraju se na podlogu Kitt-Tarozzi (uz naknadnu kontrolu čistoće izolirane kulture).

Fortnerova metoda

Fortnerova metoda- inokulacije se rade na Petrijevoj posudi sa zadebljanim slojem medijuma, podeljenim na pola uskim žlebom izrezanim u agaru. Jedna polovina je zasijana kulturom aerobnih bakterija, druga polovina je inokulisana anaerobnim bakterijama. Rubovi čaše su napunjeni parafinom i inkubirani u termostatu. U početku se opaža rast aerobne mikroflore, a zatim (nakon apsorpcije kisika) rast aerobne mikroflore naglo prestaje i počinje rast anaerobne mikroflore.

Weinbergova metoda koristi se za dobijanje čistih kultura obaveznih anaeroba. Kulture uzgojene na podlozi Kitta-Tarozzi se prenose u šećernu juhu. Zatim se pasterovom pipetom za jednokratnu upotrebu materijal prenosi u uske epruvete (Vignal tube) sa šećernim mesno-peptonskim agarom, potapajući pipetu na dno epruvete. Inokulirane epruvete se brzo hlade, što omogućava fiksiranje bakterijskog materijala u debljini stvrdnutog agara. Epruvete se inkubiraju u termostatu, a zatim se proučavaju uzgojene kolonije. Kada se pronađe kolonija od interesa, na njenom mjestu se pravi rez, materijal se brzo uzima i inokulira na podlogu Kitta-Tarozzi (uz naknadnu kontrolu čistoće izolirane kulture).

Peretz metoda

Peretz metoda- kultura bakterija se unosi u otopljeni i ohlađeni šećerni agar-agar i sipa pod staklo postavljeno na plutene štapiće (ili fragmente šibica) u Petrijevoj posudi. Metoda je najmanje pouzdana od svih, ali je prilično jednostavna za korištenje.

Diferencijalno - dijagnostički hranljivi mediji

• okruženja gissa("raznobojni red")
• srijeda Ressel(Rasel)
• srijeda Ploskireva ili baktoagar "Zh"
• Bizmut sulfitni agar

Hiss media: U 1% peptonske vode dodati 0,5% rastvor određenog ugljikohidrata (glukoza, laktoza, maltoza, manitol, saharoza itd.) i Andredeov acido-bazni indikator, sipati u epruvete u koje je stavljen plovak za hvatanje gasovitih produkti koji nastaju tokom razgradnje ugljovodonika.

Ressel Wednesday(Russell) se koristi za proučavanje biohemijskih svojstava enterobakterija (Shigella, Salmonella). Sadrži hranjivi agar-agar, laktozu, glukozu i indikator (bromotimol plavo). Boja podloge je travnato zelena. Obično se priprema u tubama od 5 ml sa zakošenom površinom. Sjetva se vrši ubrizgavanjem u dubinu stuba i potezom po zakošenoj površini.

srijeda Ploskirev(Bactoagar Zh) je diferencijalno dijagnostički i selektivni medij, jer inhibira rast mnogih mikroorganizama i potiče rast patogenih bakterija (uzročnika tifusa, paratifusa, dizenterije). Bakterije negativne na laktozu formiraju bezbojne kolonije na ovoj podlozi, dok bakterije pozitivne na laktozu formiraju crvene kolonije. Medij sadrži agar, laktozu, briljantno zelenu, žučne soli, mineralne soli, indikator (neutralno crvena).

Bizmut sulfitni agar Dizajniran je da izoluje salmonelu u njenom čistom obliku od zaraženog materijala. Sadrži triptički digest, glukozu, faktore rasta salmonele, briljantno zeleno i agar. Diferencijalna svojstva medija zasnivaju se na sposobnosti salmonele da proizvodi sumporovodik, na njihovoj otpornosti na prisustvo sulfida, briljantnog zelenog i bizmut citrata. Kolonije su označene crnom bojom bizmut sulfida (tehnika je slična podlozi Wilson - Blair).

Metabolizam anaerobnih organizama

Metabolizam anaerobnih organizama ima nekoliko različitih podgrupa:

Anaerobni energetski metabolizam u tkivima čovjek i životinje

Proizvodnja anaerobne i aerobne energije u ljudskim tkivima

Neka tkiva životinja i ljudi karakteriziraju povećana otpornost na hipoksiju (posebno mišićno tkivo). U normalnim uslovima, sinteza ATP-a se odvija aerobno, a tokom intenzivne mišićne aktivnosti, kada je dostava kiseonika u mišiće otežana, u stanju hipoksije, kao i tokom upalnih reakcija u tkivima, dominiraju anaerobni mehanizmi regeneracije ATP-a. U skeletnim mišićima identificirana su 3 tipa anaerobnog i samo jedan aerobni put regeneracije ATP-a.

3 tipa anaerobnog puta sinteze ATP-a

Anaerobni uključuju:

• Kreatin fosfatazni mehanizam (fosfogeni ili alaktatni) - refosforilacija između kreatin fosfata i ADP-a
• Miokinaza - sinteza (inače resinteza) ATP u reakciji transfosforilacije 2 molekula ADP (adenilat ciklaze)
• Glikolitičko - anaerobna razgradnja zaliha glukoze u krvi ili glikogena, koja završava stvaranjem

Organizmi koji mogu dobiti energiju u nedostatku kisika nazivaju se anaerobi. Štaviše, u grupu anaerobnih spadaju i mikroorganizmi (protozoe i grupa prokariota) i makroorganizme, koji uključuju neke alge, gljive, životinje i biljke. U našem članku pobliže ćemo pogledati anaerobne bakterije koje se koriste za pročišćavanje otpadnih voda u lokalnim postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda. Budući da se aerobni mikroorganizmi mogu koristiti zajedno s njima u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda, uporedićemo ove bakterije.

Šta su anaerobi, shvatili smo. Sada je vrijedno razumjeti na koje se vrste dijele. U mikrobiologiji se koristi sljedeća klasifikacijska tablica za anaerobe:

• Fakultativni mikroorganizmi. Fakultativne anaerobne bakterije nazivaju se bakterije koje mogu promijeniti svoj metabolički put, odnosno sposobne su promijeniti disanje iz anaerobnog u aerobno i obrnuto. Može se tvrditi da žive fakultativno.
• Kapneistički predstavnici grupe mogu živjeti samo u okruženju s niskim sadržajem kisika i visokim sadržajem ugljičnog dioksida.
• Umjereno strogi organizmi mogu preživjeti u okruženju koje sadrži molekularni kisik. Međutim, ovdje se ne mogu razmnožavati. Makroaerofili mogu preživjeti i razmnožavati se u okruženju sa smanjenim parcijalnim pritiskom kisika.
• Aerotolerantni mikroorganizmi razlikuju se po tome što ne mogu da žive fakultativno, odnosno nisu u stanju da pređu sa anaerobnog disanja na aerobno disanje. Međutim, razlikuju se od grupe fakultativnih anaerobnih mikroorganizama po tome što ne umiru u okruženju s molekularnim kisikom. Ova grupa uključuje većinu maslačnih bakterija i neke vrste mikroorganizama mliječne kiseline.
• obavezne bakterije brzo propadaju u okruženju koje sadrži molekularni kiseonik. Oni su u stanju da žive samo u uslovima potpune izolacije od toga. Ova grupa uključuje cilijate, flagelate, neke vrste bakterija i kvasce.

Utjecaj kisika na bakterije

Svako okruženje koje sadrži kiseonik agresivno utiče na organske oblike života. Stvar je u tome da u procesu života različitih oblika života ili pod uticajem određenih vrsta jonizujućeg zračenja nastaju reaktivne vrste kiseonika koje su toksičnije u odnosu na molekularne supstance.

Glavni odlučujući faktor za opstanak živog organizma u okruženju kiseonika je prisustvo antioksidativnog funkcionalnog sistema koji je sposoban da se eliminiše. Obično takve zaštitne funkcije osiguravaju jedan ili više enzima odjednom:

• citokrom;
• katalaza;
• superoksid dismutaza.

Istovremeno, neke anaerobne bakterije fakultativne vrste sadrže samo jednu vrstu enzima - citokrom. Aerobni mikroorganizmi imaju čak tri citokroma, pa se odlično osjećaju u okruženju kisika. A obavezni anaerobi uopće ne sadrže citokrom.

Međutim, neki anaerobni organizmi mogu djelovati na svoju okolinu i stvoriti odgovarajući redoks potencijal za to. Na primjer, određeni mikroorganizmi prije razmnožavanja smanjuju kiselost okoline sa 25 na 1 ili 5. To im omogućava da se zaštite posebnom barijerom. A aerotolerantni anaerobni organizmi, koji tokom svog života oslobađaju vodikov peroksid, mogu povećati kiselost okoline.

Važno: da bi pružile dodatnu antioksidativnu zaštitu, bakterije sintetiziraju ili akumuliraju antioksidante niske molekularne težine, koji uključuju vitamine A, E i C, kao i limunsku i druge vrste kiselina.

Kako anaerobi dobijaju energiju?

1. Neki mikroorganizmi dobijaju energiju katabolizmom različitih aminokiselinskih spojeva, kao što su proteini i peptidi, kao i same aminokiseline. Tipično, ovaj proces oslobađanja energije naziva se truljenje. A sama okolina, u čijoj razmjeni energije se uočavaju mnogi procesi katabolizma spojeva aminokiselina i samih aminokiselina, naziva se truležnom okolinom.
2. Druge anaerobne bakterije mogu razgraditi heksozu (glukozu). U ovom slučaju mogu se koristiti različite metode cijepanja:
   • glikoliza. Nakon toga u okolini se javljaju procesi fermentacije;
   • oksidativni put;
   • Entner-Doudoroffove reakcije koje se odvijaju u uslovima mannanske, heksuronske ili glukonske kiseline.

U ovom slučaju, samo anaerobni predstavnici mogu koristiti glikolizu. Može se podijeliti na nekoliko vrsta fermentacije, ovisno o proizvodima koji nastaju nakon reakcije:

• alkoholna fermentacija;
• mliječna fermentacija;
• vrsta enterobakterije mravlje kiseline;
• maslačna fermentacija;
• reakcija propionske kiseline;
• procesi s oslobađanjem molekularnog kisika;
• metanska fermentacija (koristi se u septičkim jamama).

Značajke anaeroba za septičku jamu

Anaerobne septičke jame koriste mikroorganizme koji mogu prerađivati ​​otpadne vode bez kisika. U pravilu, u odjeljku gdje se nalaze anaerobi, procesi propadanja otpadnih voda se značajno ubrzavaju. Kao rezultat ovog procesa, čvrsta jedinjenja padaju na dno u obliku sedimenta. Istovremeno, tečna komponenta otpadne vode se kvalitetno čisti od raznih organskih nečistoća.

Tokom života ovih bakterija nastaje veliki broj čvrstih jedinjenja. Svi se talože na dnu lokalnog uređaja za prečišćavanje, tako da je potrebno redovno čišćenje. Ako se čišćenje ne izvrši na vrijeme, efikasan i dobro koordiniran rad uređaja za prečišćavanje može biti potpuno poremećen i isključen.

Pažnja: mulj dobiven nakon čišćenja septičke jame ne smije se koristiti kao đubrivo, jer sadrži štetne mikroorganizme koji mogu štetiti okolišu.

Budući da anaerobni predstavnici bakterija tokom svoje vitalne aktivnosti proizvode metan, postrojenja za tretman koji rade uz korištenje ovih organizama moraju biti opremljena efikasnim ventilacijskim sistemom. U suprotnom, neprijatan miris može pokvariti okolni zrak.

Važno: efikasnost prečišćavanja otpadnih voda pomoću anaeroba je samo 60-70%.

Nedostaci korištenja anaeroba u septičkim jamama

Anaerobni predstavnici bakterija, koji su dio različitih bioloških proizvoda za septičke jame, imaju sljedeće nedostatke:

1. Otpad koji nastaje nakon prerade otpadnih voda bakterijama nije pogodan za gnojenje tla zbog sadržaja štetnih mikroorganizama u njima.
2. Budući da se tokom života anaeroba formira velika količina gustog sedimenta, njegovo uklanjanje se mora redovno provoditi. Da biste to učinili, morat ćete pozvati usisivače.
3. Pročišćavanje otpadnih voda korištenjem anaerobnih bakterija nije kompletno, već samo maksimalno 70 posto.
4. Postrojenje za prečišćavanje otpadnih voda koje radi sa ovim bakterijama može emitovati vrlo neprijatan miris, a to je zbog činjenice da ovi mikroorganizmi tokom svog života ispuštaju metan.

Razlika između anaerobnih i aerobnih

Glavna razlika između aerobnih i anaeroba je u tome što prvi mogu živjeti i razmnožavati se u uvjetima s visokim sadržajem kisika. Stoga su takve septičke jame nužno opremljene kompresorom i aeratorom za pumpanje zraka. Ova lokalna postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda u pravilu ne emituju tako neprijatan miris.

Nasuprot tome, anaerobnim predstavnicima (kao što pokazuje tabela mikrobiologije koja je gore opisana) nije potreban kiseonik. Štoviše, neke od njihovih vrsta mogu umrijeti s visokim sadržajem ove tvari. Stoga takve septičke jame ne zahtijevaju pumpanje zraka. Za njih je važno samo uklanjanje nastalog metana.

Druga razlika je količina formiranog sedimenta. U sistemima sa aerobima količina mulja je mnogo manja, pa se čišćenje konstrukcije može provoditi mnogo rjeđe. Osim toga, septička jama se može očistiti bez pozivanja usisivača. Za uklanjanje gustog taloga iz prve komore možete uzeti običnu mrežu, a za ispumpavanje aktivnog mulja formiranog u posljednjoj komori dovoljno je koristiti drenažnu pumpu. Štaviše, aktivni mulj iz postrojenja za prečišćavanje pomoću aeroba može se koristiti za đubrenje tla.

Bakterije su se pojavile prije više od 3,5 milijardi godina i bile su prvi živi organizmi na našoj planeti. Život je nastao na Zemlji zahvaljujući aerobnim i anaerobnim vrstama bakterija.

Danas su jedna od najraznovrsnijih i najraširenijih grupa prokariotskih (nenuklearnih) organizama. Različito disanje omogućilo je njihovo podjelu na aerobne i anaerobne, a ishrana - na heterotrofne i autotrofne prokariote.

Raznolikost vrsta ovih nenuklearnih jednoćelijskih organizama je ogromna: nauka je opisala samo 10.000 vrsta, a navodno postoji više od milion vrsta bakterija. Njihova klasifikacija je izuzetno složena i provodi se na osnovu zajedništva sljedećih karakteristika i svojstava:

• morfološki - oblik, način kretanja, sposobnost sporulacije i drugo);
• fiziološki - disanje kisikom (aerobno) ili anoksična varijanta (anaerobne bakterije), prema prirodi metaboličkih produkata i drugo;
• biohemijski;
• sličnost genetskih karakteristika.

Na primjer, morfološka klasifikacija prema izgledu dijeli sve bakterije na:

• u obliku štapa;
• namotavanje;
• sferni.

Fiziološka klasifikacija u odnosu na kisik dijeli sve prokariote na:

• anaerobni - mikroorganizmi čije disanje ne zahtijeva prisustvo slobodnog kisika;
• aerobni - mikroorganizmi kojima je za život potreban kisik.

Anaerobni prokarioti

Anaerobni mikroorganizmi u potpunosti odgovaraju svom nazivu - prefiks an-negira značenje riječi, aero je zrak i b-život. Ispostavilo se - život bez vazduha, organizmi čije disanje ne treba slobodan kiseonik.

Anoksični mikroorganizmi se dijele u dvije grupe:

• fakultativno anaerobno - može postojati kako u okruženju koje sadrži kisik, tako iu njegovom odsustvu;
• obavezni mikroorganizmi - umiru u prisustvu slobodnog kiseonika u okolini.

Klasifikacija anaerobnih bakterija dijeli obaveznu grupu prema mogućnosti sporulacije na sljedeće:

• klostridije koje stvaraju spore - gram-pozitivne bakterije, od kojih je većina pokretna, koju karakterizira intenzivan metabolizam i velika varijabilnost;
• neklostridijalni anaerobi su gram-pozitivne i negativne bakterije koje su dio ljudske mikroflore.

Svojstva klostridije

Anaerobne bakterije koje stvaraju spore nalaze se u velikom broju u tlu i u gastrointestinalnom traktu životinja i ljudi. Među njima je poznato više od 10 vrsta koje su toksične za ljude. Ove bakterije proizvode visoko aktivne egzotoksine specifične za svaku vrstu.

Iako jedna vrsta anaerobnih mikroorganizama može biti infektivni agens, tipičnija je intoksikacija raznim mikrobnim asocijacijama:

• nekoliko vrsta anaerobnih bakterija;
• anaerobni i aerobni mikroorganizmi (najčešće klostridije i stafilokoki).

Bakterijska kultura

Sasvim je prirodno u nama poznatom okruženju kiseonika da je za dobijanje obaveznih aeroba potrebno koristiti posebnu opremu i mikrobiološke medije. Zapravo, uzgoj anoksičnih mikroorganizama svodi se na stvaranje uslova pod kojima je potpuno blokiran pristup zraka podlozi u kojoj se vrši uzgoj prokariota.

U slučaju mikrobiološke analize na obavezne anaerobne metode, metode uzorkovanja i način transporta uzorka u laboratoriju su izuzetno važne. Budući da će obavezni mikroorganizmi odmah umrijeti pod utjecajem zraka, uzorak se mora čuvati ili u zatvorenoj špricu ili u specijaliziranim medijima namijenjenim za takav transport.

Aerofilni mikroorganizmi

Aerobima se nazivaju mikroorganizmi čije je disanje nemoguće bez slobodnog kisika u zraku, a njihov uzgoj se odvija na površini hranjivih podloga.

Prema stepenu zavisnosti od kiseonika, svi aerobi se dele na:

• obvezni (aerofili) - sposobni da se razvijaju samo pri visokoj koncentraciji kiseonika u vazduhu;
• fakultativni aerobni mikroorganizmi koji se razvijaju čak i uz smanjenu količinu kisika.

Svojstva i karakteristike aeroba

Aerobne bakterije žive u tlu, vodi i zraku i aktivno su uključene u kruženje tvari. Respiracija bakterija, koje su aerobni, odvija se direktnom oksidacijom metana (CH 4), vodonika (H 2), dušika (N 2), sumporovodika (H 2 S), željeza (Fe).

Obavezni aerobni mikroorganizmi koji su patogeni za ljude uključuju bacile tuberkuloze, patogene tularemije i vibrio kolere. Svima im je potreban visok nivo kiseonika za preživljavanje. Fakultativne aerobne bakterije kao što je salmonela mogu disati s vrlo malo kisika.

Aerobni mikroorganizmi koji svoje disanje obavljaju u atmosferi kisika mogu postojati u vrlo širokom rasponu pri parcijalnom pritisku od 0,1 do 20 atm.

Uzgoj aeroba

Uzgoj aeroba uključuje upotrebu odgovarajućeg hranjivog medija. Neophodni uslovi su i kvantitativna kontrola atmosfere kiseonika i stvaranje optimalnih temperatura.

Disanje i rast aeroba se manifestuje kao stvaranje zamućenja u tečnim medijima ili, u slučaju gustih medija, kao formiranje kolonija. U prosjeku je potrebno oko 18 do 24 sata za uzgoj aeroba u termostatskim uvjetima.

Opća svojstva za aerobe i anaerobe

1. Svi ovi prokarioti nemaju izraženo jezgro.
2. Razmnožavaju se ili pupanjem ili diobom.
3. Obavljajući disanje, kao rezultat oksidativnog procesa, i aerobni i anaerobni organizmi razgrađuju ogromne mase organskih ostataka.
4. Bakterije su jedina živa bića čije disanje vezuje molekularni dušik u organsko jedinjenje.
5. Aerobni organizmi i anaerobi su sposobni za disanje u širokom rasponu temperatura. Postoji klasifikacija prema kojoj se jednoćelijski organizmi bez nuklearne energije dijele na:

• psihrofilni - životni uslovi u području od 0 ° C;
• mezofilna - vitalna temperatura od 20 do 40 ° C;
• termofilni - rast i disanje se javljaju na 50-75 ° C.