Koji se organizmi nazivaju anaerobima. Aerobne bakterije. Kako funkcionira anaerobno pročišćavanje?

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

Što je?

Anaerobi su uvijek prisutni u normalnoj mikroflori, sluznicama tijela, u gastrointestinalnom traktu i genitourinarnom sustavu. Klasificiraju se kao uvjetno 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 mogu lako prodrijeti u stanice ili druge organe u tijelu i zaraziti 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 mikrotrombozu.

Opasnost od bolesti povezana je s velikim postotkom smrtnosti, stoga je iznimno važno na vrijeme uočiti pojavu infekcije i odmah započeti s njezinim liječenjem.

Uzroci infekcije

Postoji nekoliko glavnih razloga zašto dolazi do infekcije:

• Stvaranje pogodnih uvjeta za vitalnu aktivnost patogenih bakterija. Ovo se može dogoditi:
• kada aktivna unutarnja mikroflora dospije na sterilna tkiva;
• kada se koriste antibiotici koji nemaju učinak 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, pak, stvaraju potrebne uvjete za vitalnu aktivnost anaerobnih mikroorganizama.
• Kronična bolest.
• Neki tumori koji su lokalizirani u crijevima i glavi često prate ovu bolest.

Vrste anaerobnih infekcija

Kirurška infekcija ili plinska gangrena

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

Anaerobna kirurška infekcija je rijetka, a njezina je pojava izravno povezana s kršenjem antiseptičkih i sanitarnih standarda tijekom kirurških operacija.

anaerobne klostridijske infekcije

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

• tetanus;
• botulizam;
• plinska gangrena;
• toksikoinfekcije povezane s uporabom nekvalitetne kontaminirane hrane.

Anaerobne neklostridijalne infekcije

• (kuglaste bakterije);
• šigela;
• escherichia;
• jersinija.

U ginekologiji

Prodiranje anaerobne infekcije u žensko tijelo olakšavaju:

• ozljede mekih tkiva vagine i perineuma, na primjer, tijekom poroda, tijekom pobačaja ili instrumentalnih studija;
• razni vaginitis, cervicitis, erozija cerviksa, tumori genitalnog trakta;
• ostaci ovoja, placente, krvnih ugrušaka nakon poroda u maternici.

Kvalifikacija anaerobnih infekcija prema lokalizaciji žarišta

Postoje sljedeće vrste anaerobnih infekcija:

• Infekcije mekog tkiva i kože. Bolest je uzrokovana anaerobnim Gram-negativnim bakterijama. To su površinske bolesti (celulitis, inficirani čirevi na koži, posljedice nakon težih bolesti - ekcemi, šuga i dr.), kao i potkožne infekcije ili postoperativne - potkožni apscesi, plinska gangrena, ugrizne rane, opekline, inficirani čirevi kod šećerne bolesti, krvožilne bolesti. . S dubokom infekcijom dolazi do nekroze mekog tkiva, u kojem se nakuplja plin, sivi gnoj s odvratnim mirisom.
• Infekcija kostiju. Septički artritis često je posljedica zanemarenog Vincenta, osteomijelitisa - gnojno-nekrotične bolesti koja se razvija u kosti ili koštanoj srži i okolnim tkivima.
• Infekcije unutarnjih 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 seroznih šupljina- peritonitis, odnosno upala peritoneuma.
• bakterijemija- prisutnost bakterija u krvi, koje tamo dospijevaju egzogenim ili endogenim putem.

Aerobna kirurška infekcija

• diplococci;
• ponekad ;
• crijevne i trbušne koli.

• čira;
• furunkuloza;
• čir;
• hidradenitis;
• erizipela.

Dijagnostika

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

Visokoprecizne metode za indikaciju anaerobne infekcije uključuju plinsko-tekućinsku kromatografiju i masenu spektrometrijsku analizu kojom se određuje količina hlapljivih tekućih kiselina i metabolita – tvari koje nastaju tijekom metabolizma. Ništa manje obećavajuće metode su određivanje bakterija ili njihovih protutijela u krvi bolesnika pomoću enzimskog imunološkog testa.

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

• bakteriološko sijanje sadržaja apscesa ili odvojivog dijela rane u hranjivi medij;
• hemokulture na prisutnost bakterija anaerobnih i aerobnih vrsta;
• uzimanje krvi za biokemijsku analizu.

Prilikom dijagnosticiranja potrebno je isključiti prisutnost erizipela u tijelu pacijenta - kožne zarazne bolesti, duboke venske tromboze, gnojno-nekrotične lezije tkiva drugom infekcijom, pneumotoraks, eksudativni eritem, ozebline 2-4.

Liječenje anaerobne infekcije

Kirurška 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 što je provedena analiza za osjetljivost patogena na antibiotike;
• davanje antigangrenoznog seruma pacijentu;
• transfuzija plazme ili imunoglobulina;
• uvođenje lijekova koji uklanjaju toksine iz tijela i uklanjaju njihove negativne učinke na tijelo, odnosno detoksificiraju tijelo.

Fizioterapija

Prevencija

Kakav će biti rezultat liječenja? To uvelike ovisi o vrsti patogena, mjestu žarišta infekcije, pravodobnoj dijagnozi i pravilnom liječenju. Liječnici obično daju opreznu, ali povoljnu prognozu za takve bolesti. U uznapredovalim stadijima bolesti, s velikim stupnjem vjerojatnosti, možemo govoriti o smrti bolesnika.

Sljedeći članak.

anaerobni organizmi

Disanje i rast aeroba očituje se stvaranjem zamućenja u tekućim podlogama ili, u slučaju gustih podloga, stvaranjem kolonija. U prosjeku je potrebno oko 18 do 24 sata da se aerobi razviju u termostatskim uvjetima.

Opća svojstva za aerobe i anaerobe

1. Svi ti prokarioti nemaju izraženu jezgru.
2. Razmnožavaju se pupanjem ili dijeljenjem.
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 veže molekularni dušik u organski spoj.
5. Aerobni organizmi i anaerobi sposobni su disati u širokom rasponu temperatura. Postoji klasifikacija prema kojoj se jednostanični organizmi bez jezgre dijele na:

• psihrofilni - životni uvjeti u regiji od 0 ° C;
• mezofilna - vitalna temperatura od 20 do 40 ° C;
• termofilni - rast i disanje odvija se 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 potrebne za reprodukciju. Ove bakterije nemaju izraženu jezgru. Razmnožavaju se pupanjem ili fisijom i oksidacijom stvaraju razne otrovne produkte nepotpune redukcije.

Malo ljudi zna da su aerobne bakterije (jednostavno rečeno, aerobi) 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, katalazu, superoksid dismutazu i druge). Disanje ovih bakterija odvija se izravnom oksidacijom metana, vodika, dušika, sumporovodika i željeza. Oni mogu postojati u širokom rasponu pri parcijalnom tlaku od 0,1-20 atm.

Uzgoj aerobnih gram-negativnih i gram-pozitivnih bakterija podrazumijeva ne samo korištenje odgovarajuće hranjive podloge za njih, već i kvantitativnu kontrolu atmosfere kisika i održavanje optimalnih temperatura. Za svaki mikroorganizam iz ove skupine postoji minimalna i maksimalna koncentracija kisika u okolini koja ga okružuje, što je potrebno za njegovo normalno razmnožavanje i razvoj. Stoga, i smanjenje i povećanje sadržaja kisika iznad "maksimalne" granice dovodi do prekida vitalne aktivnosti takvih mikroba. Sve aerobne bakterije umiru pri koncentraciji kisika od 40 do 50%.

Vrste aerobnih bakterija

Prema stupnju ovisnosti o slobodnom kisiku, sve aerobne bakterije dijele se na sljedeće vrste:

1. obligatni aerobi- to su "bezuvjetni" ili "strogi" aerobi koji se mogu razvijati samo kada postoji visoka koncentracija kisika u zraku, budući da dobivaju energiju iz oksidativnih reakcija uz njegovo sudjelovanje. To uključuje:

2. Fakultativni aerobi- mikroorganizmi koji se razvijaju i pri vrlo maloj količini kisika. pripada ovoj skupini.

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

Anaerobi su mikroorganizmi koji se razvijaju i razmnožavaju u sredini koja ne sadrži slobodni kisik. Anaerobni mikroorganizmi nalaze se u gotovo svim ljudskim tkivima iz pioupalnih žarišta. Klasificiraju se kao uvjetno patogene (kod čovjeka postoje u nomu i razvijaju se samo kod osoba s oslabljenim imunološkim sustavom), no ponekad mogu biti i patogene (patogene).

Postoje fakultativni i obligatni anaerobi. Fakultativni anaerobi mogu se razviti i razmnožavati i u sredini bez kisika iu sredini s kisikom. To su mikroorganizmi kao što su E. coli, Yersinia, stafilokok, streptokok, šigela i druge bakterije. Obligate anaerobi mogu postojati samo u anoksičnom okolišu i umrijeti kada se u okolišu pojavi slobodni kisik. Obligatni anaerobi se dijele u dvije skupine:

• bakterije koje stvaraju spore, inače poznate kao klostridije
• bakterije koje ne tvore spore ili inače neklostridijske anaerobi.

Klostridije su uzročnici anaerobnih klostridijskih infekcija – botulizma, klostridijskih infekcija rana, tetanusa. Neklostridijski anaerobi su normalna mikroflora ljudi i životinja. Tu spadaju štapićaste i kuglaste bakterije: bakteroidi, fusobakterije, peillonella, peptokoki, peptostreptokoki, propionske bakterije, eubakterije i druge.

Ali neklostridijski anaerobi mogu značajno pridonijeti razvoju gnojno-upalnih procesa (peritonitis, apscesi pluća i mozga, upala pluća, pleuralni empijem, flegmona maksilofacijalne regije, sepsa, otitis media i drugi). Većina anaerobnih infekcija uzrokovanih neklostridijalnim anaerobima su endogene (unutarnjeg podrijetla, uzrokovane unutarnjim uzrocima) i razvijaju se uglavnom sa smanjenjem otpornosti tijela, otpornosti na patogene kao rezultat ozljeda, operacija, hipotermije i smanjenog imuniteta.

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

• Bacteroides-štapići, veličine 1-15 mikrona, nepokretni ili se kreću uz pomoć flagela. Izlučuju toksine koji djeluju kao faktori virulencije (patogeni).
• Fusobacteria su štapićaste obligatne (preživljavaju samo u nedostatku kisika) anaerobne bakterije koje žive na sluznici usne šupljine i crijeva, mogu biti nepokretne ili pokretne, sadrže jak endotoksin.
• Peptostreptokoki su kuglaste bakterije, raspoređene po dvije, četiri, nepravilne nakupine ili lance. To su bakterije bez biča i ne stvaraju spore. Peptococci je rod kuglastih bakterija koje predstavlja jedna vrsta P.niger. Složeni pojedinačno, u parovima ili u grozdovima. Peptokoki nemaju bičeve i ne stvaraju spore.
• Veionella je rod diplokoka (bakterije kokalnog oblika čije su stanice raspoređene u parovima), raspoređene u kratke lance, nepokretne, ne tvore spore.
• Druge neklostridijske anaerobne bakterije koje se izoliraju iz infektivnih žarišta bolesnika su propionske bakterije, volinella, čija je uloga manje istražena.

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

Aerobi su organizmi kojima je za život i razmnožavanje potreban slobodan kisik. Za razliku od anaeroba, aerobi sudjeluju u procesu stvaranja potrebne energije. Aerobi uključuju životinje, biljke i značajan dio mikroorganizama, među kojima su izolirani.

• obvezni aerobi - to su "strogi" ili "bezuvjetni" aerobi, dobivaju energiju samo iz oksidativnih reakcija koje uključuju kisik; tu spadaju, na primjer, neke vrste Pseudomonas, mnogi saprofiti, gljivice, Diplococcus pneumoniae, bacili difterije
• u skupini obveznih aeroba mogu se razlikovati mikroaerofili - za njihovu vitalnu aktivnost potreban im je nizak sadržaj kisika. Kada se puste u normalan okoliš, takvi mikroorganizmi su potisnuti ili ubijeni, budući da kisik nepovoljno 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 skupini.

Svaki aerobni mikroorganizam ima svoju minimalnu, optimalnu i maksimalnu koncentraciju kisika u svojoj okolini koja je neophodna za njegov normalan razvoj. Povećanje sadržaja kisika iznad "maksimalne" granice dovodi do smrti mikroba. Svi mikroorganizmi ugibaju pri koncentraciji kisika od 40-50%.

anaerobni organizmi

Aerobne i anaerobne bakterije preliminarno se identificiraju u tekućem hranjivom mediju prema koncentracijskom gradijentu O2:
1. Obavezan aerobik(kisik zahtjevne) bakterije uglavnom skupljaju se na vrhu cijevi kako bi apsorbirali maksimalnu količinu kisika. (Iznimka: mikobakterije - rast filma na površini zbog voštano-lipidne membrane.)
2. Obligatni anaerobni bakterije se skupljaju na dnu kako bi izbjegle kisik (ili ne bi rasle).
3. Neobavezno bakterije se skupljaju uglavnom na vrhu (što je povoljnije od glikolize), ali se mogu naći u cijelom mediju, budući da ne ovise o O 2 .
4. Mikroaerofili skupljaju se u gornjem dijelu cijevi, ali njihov optimum je niska koncentracija kisika.
5. Aerotolerantan anaerobi ne reagiraju na koncentracije kisika i ravnomjerno su raspoređeni po epruveti.

Anaerobi- organizmi koji dobivaju energiju u odsutnosti pristupa kisiku fosforilacijom supstrata, krajnji produkti nepotpune oksidacije supstrata mogu se oksidirati kako bi proizveli više energije u obliku ATP-a u prisutnosti konačnog akceptora protona organizmima koji provode oksidaciju fosforilacija.

Anaerobi su opsežna skupina organizama, kako na mikro tako i na makro razini:

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

Osim toga, anaerobna oksidacija glukoze ima važnu ulogu u radu poprečno-prugaste muskulature životinja i ljudi (osobito u stanju hipoksije tkiva).

Klasifikacija anaeroba

Prema klasifikaciji utvrđenoj u mikrobiologiji postoje:

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

Ako se organizam može prebaciti s jednog metaboličkog puta na drugi (na primjer, s anaerobnog disanja na aerobno disanje i obrnuto), tada se uvjetno naziva tzv. fakultativni anaerobi .

Do 1991. godine izdvojen je razred mikrobiologije kapneistički anaerobi, zahtijevaju nisku koncentraciju kisika i povećanu koncentraciju ugljičnog dioksida (Brucella bovine tip - B. abortus)

Umjereno strogi anaerobni organizam preživljava u okolišu s molekularnim O 2 ali se ne razmnožava. Mikroaerofili mogu preživjeti i razmnožavati se u okruženju s niskim parcijalnim tlakom O 2 .

Ako organizam nije u stanju "preći" s anaerobnog na aerobno disanje, ali ne umire u prisutnosti molekularnog kisika, tada pripada skupini 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: Bakteroidi, Fusobacterium, Butyrivibrio, Methanobacterium). Takvi anaerobi stalno žive u okruženju bez kisika. Obligate anaerobe uključuju neke bakterije, kvasce, bičaše i trepljače.

Toksičnost kisika i njegovih oblika za anaerobne organizme

Okolina bogata kisikom agresivna je prema organskim oblicima života. To je zbog stvaranja reaktivnih spojeva kisika tijekom života ili pod utjecajem raznih oblika ionizirajućeg zračenja, koji su puno otrovniji od molekularnog kisika O 2 . Čimbenik koji određuje održivost organizma u kisikovoj sredini je prisutnost funkcionalnog antioksidativnog sustava sposobnog eliminirati: superoksidni anion (O 2 -), vodikov peroksid (H 2 O 2), singletni kisik (O .) i također i molekularni kisik (O 2) iz unutarnjeg okoliša tijela. Najčešće takvu zaštitu osigurava jedan ili više enzima:

• superoksid dismutaza eliminirajući superoksidni anion (O 2 -) bez energetskih dobrobiti za tijelo
• katalaza, eliminacija vodikovog peroksida (H 2 O 2) bez energetskih dobrobiti za tijelo
• citokrom- enzim odgovoran za prijenos elektrona od NAD H do O 2. Ovaj proces daje značajnu energetsku korist tijelu.

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

Anaerobni mikroorganizmi mogu aktivno utjecati na okoliš stvarajući odgovarajući redoks potencijal okoliša (npr. Cl.perfringens). Neke zasijane kulture anaerobnih mikroorganizama, prije nego što se počnu razmnožavati, snižavaju pH 2 0 s vrijednosti na , štiteći se redukcijskom barijerom, druge - aerotolerantne - tijekom svoje vitalne aktivnosti proizvode vodikov peroksid, povećavajući pH 2 0.

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

• mliječno kiselo vrenje Lactobacillus ,Streptococcus , Bifidobakterija, kao i neka tkiva višestaničnih životinja i ljudi.
• alkoholno vrenje - saharomicete, kandida (organizmi iz carstva gljiva)
• mravlja kiselina - obitelj enterobakterija
• maslačna - neke vrste klostridije
• propionska kiselina - propionobakterije (npr. Propionibacterium acnes)
• fermentacija s oslobađanjem molekularnog vodika - neke vrste Clostridium, Sticklandova fermentacija
• metanska fermentacija – npr. Methanobacterium

Kao rezultat razgradnje glukoze troše se 2 molekule, a sintetiziraju se 4 molekule ATP-a. Dakle, ukupni prinos ATP-a je 2 molekule ATP-a i 2 molekule NAD·H 2 . Piruvat dobiven tijekom reakcije stanica koristi na različite načine, ovisno o vrsti fermentacije.

Antagonizam fermentacije i raspadanja

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

Razgradnju ugljikohidrata mikroorganizmima prati značajno smanjenje okoliša, dok razgradnju bjelančevina i aminokiselina prati povećanje (alkalinizacija). Prilagodba svakog od organizama na određenu reakciju okoline igra važnu ulogu u prirodi i ljudskom životu, primjerice, zbog procesa fermentacije sprječava se truljenje silaže, fermentiranog povrća i mliječnih proizvoda.

Uzgoj anaerobnih organizama

Izolacija čiste kulture anaeroba shematski

Uzgoj anaerobnih organizama uglavnom je 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 reducirajućih tvari (glukoza, natrij mravlja kiselina i dr.), koje smanjuju redoks potencijal.

Uobičajeni medij za rast anaerobnih organizama

Za opće okruženje Wilson - Blair baza je agar-agar s dodatkom glukoze, natrijevog sulfita i željeznog klorida. Klostridije stvaraju crne kolonije na ovom mediju redukcijom sulfita u sulfidni anion, koji se spaja s kationima željeza (II) dajući crnu sol. U pravilu se na ovoj podlozi u dubini stupca agara pojavljuju crne kolonije.

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

Metode opće kulture anaerobnih organizama

Gaspack- sustav kemijski osigurava postojanost plinske smjese prihvatljivu za rast većine anaerobnih mikroorganizama. U zatvorenoj posudi, voda reagira s tabletama natrijevog borhidrida i natrijevog bikarbonata i stvara vodik i ugljični dioksid. Vodik zatim reagira s kisikom iz plinske smjese na paladijevom katalizatoru da nastane voda, koja već ponovno reagira hidrolizom borohidrida.

Ovu su metodu predložili Brewer i Olgaer 1965. Programeri su predstavili jednokratnu vrećicu za generiranje vodika, koja je kasnije nadograđena u vrećice za generiranje ugljičnog dioksida koje sadrže unutarnji katalizator.

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

Fortnerova metoda

Fortnerova metoda- inokulacije se rade na Petrijevoj zdjelici sa zadebljanim slojem podloge, podijeljenom na pola uskim utorom izrezanim u agaru. Jedna polovica je zasijana kulturom aerobnih bakterija, druga polovica je inokulirana anaerobnim bakterijama. Rubovi čašice se napune parafinom i inkubiraju u termostatu. U početku se uočava rast aerobne mikroflore, a zatim (nakon apsorpcije kisika) rast aerobne mikroflore naglo prestaje i počinje rast anaerobne mikroflore.

Weinbergova metoda koristi se za dobivanje čistih kultura obveznih anaeroba. Kulture uzgojene na mediju Kitta-Tarozzi prenose se u šećernu juhu. Zatim se jednokratnom Pasteur-ovom pipetom materijal prenosi u uske epruvete (Vignalove epruvete) sa šećernim mesno-peptonskim agarom, uranjajući pipetu do dna epruvete. Inokulirane epruvete se brzo hlade, što omogućuje fiksiranje bakterijskog materijala u debljini stvrdnutog agara. Epruvete se inkubiraju u termostatu, a zatim se proučavaju izrasle kolonije. Kada se pronađe kolonija od interesa, na njenom mjestu se napravi rez, materijal se brzo uzme i inokulira na Kitta-Tarozzi medij (uz naknadnu kontrolu čistoće izolirane kulture).

Peretzova metoda

Peretzova metoda- u otopljeni i ohlađeni šećerni agar-agar unese se kultura bakterija i izlije pod staklo postavljeno na plutene štapiće (ili komadiće šibica) u Petrijevu zdjelicu. Metoda je najmanje pouzdana od svih, ali je vrlo jednostavna za korištenje.

Diferencijalno - dijagnostičke hranjive podloge

• okruženja gissa("šareni red")
• srijeda Ressel(Russell)
• srijeda Ploskireva ili baktoagar "Zh"
• Bizmut sulfit agar

Njegovi mediji: U 1% peptonsku vodu dodati 0,5% otopinu određenog ugljikohidrata (glukoza, laktoza, maltoza, manitol, saharoza itd.) i Andredeov acidobazni indikator, uliti u epruvete u koje se stavi plovak za hvatanje plinovitih produkata. nastaju tijekom razgradnje ugljikovodika.

Ressel srijeda(Russell) koristi se za proučavanje biokemijskih svojstava enterobakterija (Shigella, Salmonella). Sadrži hranjivi agar-agar, laktozu, glukozu i indikator (bromtimol plavo). Boja medija je travnato zelena. Obično se priprema u tubama od 5 ml s ukošenom površinom. Sjetva se izvodi injekcijom u dubinu stupa 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). Laktoza-negativne bakterije stvaraju bezbojne kolonije na ovoj podlozi, dok laktoza-pozitivne bakterije stvaraju crvene kolonije. Medij sadrži agar, laktozu, briljantno zeleno, žučne soli, mineralne soli, indikator (neutralno crveno).

Bizmut sulfit agar Osmišljen je za izolaciju salmonele u čistom obliku iz zaraženog materijala. Sadrži triptični digest, glukozu, faktore rasta salmonele, briljantno zeleno i agar. Diferencijalna svojstva medija temelje se na sposobnosti Salmonella da proizvodi sumporovodik, na njihovoj otpornosti na prisutnost 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 podskupina:

Anaerobni energetski metabolizam u tkivima ljudski i životinje

Anaerobna i aerobna proizvodnja energije u ljudskim tkivima

Neka tkiva životinja i ljudi karakterizira povećana otpornost na hipoksiju (osobito mišićno tkivo). U normalnim uvjetima sinteza ATP-a odvija se aerobno, a tijekom intenzivne mišićne aktivnosti, kada je dostava kisika u mišiće otežana, u stanju hipoksije, kao i tijekom 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:

• Mehanizam kreatin fosfataze (fosfogen ili alaktat) - refosforilacija između kreatin fosfata i ADP
• Miokinaza - sinteza (inače resinteza) ATP u reakciji transfosforilacije 2 molekule ADP (adenilatne ciklaze)
• Glikolitička - anaerobna razgradnja zaliha glukoze ili glikogena u krvi, koja završava stvaranjem

Organizmi koji mogu dobiti energiju u nedostatku kisika nazivaju se anaerobi. Štoviše, skupina anaeroba uključuje i mikroorganizme (praživotinje i skupina prokariota) i makroorganizme, koji uključuju neke alge, gljive, životinje i biljke. U našem ćemo članku pobliže pogledati anaerobne bakterije koje se koriste za pročišćavanje otpadnih voda u lokalnim pročistačima otpadnih voda. Budući da se uz njih u pročistačima otpadnih voda mogu koristiti i aerobni mikroorganizmi, usporedit ćemo te bakterije.

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

• Fakultativni mikroorganizmi. Fakultativno anaerobne bakterije nazivaju se bakterije koje mogu promijeniti svoj metabolički put, odnosno mogu promijeniti disanje iz anaerobnog u aerobno i obrnuto. Može se tvrditi da žive fakultativno.
• Kapneistički predstavnici skupine sposobni živjeti samo u okruženju s niskim udjelom kisika i visokim udjelom ugljičnog dioksida.
• Umjereno strogi organizmi može preživjeti u okolišu koji sadrži molekularni kisik. Međutim, ovdje se ne mogu razmnožavati. Makroaerofili mogu preživjeti i razmnožavati se u okruženju sa smanjenim parcijalnim tlakom kisika.
• Aerotolerantni mikroorganizmi razlikuju se po tome što ne mogu živjeti fakultativno, odnosno nisu u stanju prijeći s anaerobnog na aerobno disanje. Međutim, od skupine fakultativno anaerobnih mikroorganizama razlikuju se po tome što ne umiru u okruženju s molekularnim kisikom. U ovu skupinu spada većina maslačnih bakterija i neke vrste mikroorganizama mliječne kiseline.
• obligatne bakterije brzo nestaju u okruženju koje sadrži molekularni kisik. Oni su sposobni živjeti samo u uvjetima potpune izolacije od njega. U ovu skupinu spadaju trepetljikaši, bičaši, neke vrste bakterija i kvasci.

Učinak kisika na bakterije

Svaki okoliš koji sadrži kisik agresivno utječe na organske oblike života. Stvar je u tome što u procesu života različitih oblika života ili zbog utjecaja određenih vrsta ionizirajućeg zračenja nastaju reaktivne vrste kisika, koje su otrovnije u usporedbi s molekularnim tvarima.

Glavni odlučujući čimbenik za preživljavanje živog organizma u okruženju s kisikom je prisutnost antioksidativnog funkcionalnog sustava koji je sposoban za eliminaciju. Obično takve zaštitne funkcije osigurava jedan ili nekoliko enzima odjednom:

• citokrom;
• katalaza;
• superoksid dismutaza.

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

Međutim, neki anaerobni organizmi mogu djelovati na svoj okoliš i stvoriti za njega odgovarajući redoks potencijal. Na primjer, određeni mikroorganizmi prije razmnožavanja smanjuju kiselost okoliša s 25 na 1 ili 5. To im omogućuje da se zaštite posebnom barijerom. I aerotolerantni anaerobni organizmi, koji tijekom života ispuštaju vodikov peroksid, mogu povećati kiselost okoliša.

Važno: kako bi osigurale dodatnu antioksidacijsku zaštitu, bakterije sintetiziraju ili akumuliraju antioksidanse niske molekularne težine, koji uključuju vitamine A, E i C, kao i limunsku i druge vrste kiselina.

Kako anaerobi dobivaju energiju?

1. Neki mikroorganizmi dobivaju energiju iz katabolizma različitih spojeva aminokiselina, poput proteina i peptida, kao i samih aminokiselina. Tipično, ovaj proces oslobađanja energije naziva se truljenje. A sam okoliš, u čijoj se razmjeni energije promatraju mnogi procesi katabolizma spojeva aminokiselina i samih aminokiselina, naziva se truležnim okolišem.
2. Druge anaerobne bakterije mogu razgraditi heksozu (glukozu). U ovom slučaju mogu se koristiti različite metode razdvajanja:
   • glikoliza. Nakon toga u okolišu se odvijaju procesi fermentacije;
   • oksidativni put;
   • Entner-Doudoroffove reakcije koje se odvijaju u uvjetima mananske, heksuronske ili glukonske kiseline.

U ovom slučaju samo anaerobni predstavnici mogu koristiti glikolizu. Može se podijeliti u nekoliko tipova fermentacije, ovisno o produktima koji nastaju nakon reakcije:

• alkoholno vrenje;
• mliječno vrenje;
• vrsta enterobakterija mravlja kiselina;
• maslačno vrenje;
• 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 preraditi otpadnu vodu bez kisika. U pravilu, u odjeljku u kojem se nalaze anaerobi, procesi truljenja otpadnih voda značajno se ubrzavaju. Kao rezultat ovog procesa, čvrsti spojevi padaju na dno u obliku sedimenta. Istodobno, tekuća komponenta otpadne vode kvalitativno se čisti od raznih organskih nečistoća.

Tijekom života ovih bakterija nastaje veliki broj čvrstih spojeva. Svi se oni talože na dnu lokalnog pročistača, pa ga je potrebno redovito čistiti. Ako se čišćenje ne provede na vrijeme, učinkovit i dobro koordiniran rad uređaja za pročišćavanje može biti potpuno poremećen i isključen.

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

Budući da anaerobni predstavnici bakterija tijekom svoje životne aktivnosti proizvode metan, objekti za pročišćavanje koji rade uz korištenje ovih organizama moraju biti opremljeni učinkovitim sustavom ventilacije. Inače, neugodan miris može pokvariti okolni zrak.

Važno: učinkovitost pročišćavanja otpadnih voda pomoću anaeroba je samo 60-70%.

Nedostaci korištenja anaeroba u septičkim jamama

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

1. Otpad koji nastaje nakon prerade otpadnih voda bakterijama nije pogodan za gnojidbu tla zbog sadržaja štetnih mikroorganizama u njima.
2. Budući da se tijekom života anaeroba stvara velika količina gustog sedimenta, njegovo uklanjanje mora se provoditi redovito. Da biste to učinili, morat ćete pozvati usisavače.
3. Pročišćavanje otpadnih voda anaerobnim bakterijama nije potpuno, već samo najviše 70 posto.
4. Postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda koje radi s ovim bakterijama može ispuštati vrlo neugodan miris, što je posljedica činjenice da ovi mikroorganizmi ispuštaju metan u procesu života.

Razlika između anaeroba i aeroba

Glavna razlika između aeroba 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. Ovi lokalni uređaji za pročišćavanje otpadnih voda u pravilu ne ispuštaju tako neugodan miris.

Nasuprot tome, anaerobni predstavnici (kao što pokazuje gore opisana tablica mikrobiologije) ne trebaju kisik. 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 sustavima s aerobima količina mulja je puno manja, pa se čišćenje konstrukcije može provoditi puno rjeđe. Osim toga, septička jama se može očistiti bez pozivanja usisivača. Da biste uklonili gusti sediment iz prve komore, možete uzeti običnu mrežu, a za ispumpavanje aktivnog mulja formiranog u posljednjoj komori dovoljno je koristiti drenažnu pumpu. Štoviše, aktivni mulj iz postrojenja za pročišćavanje pomoću aeroba može se koristiti za gnojidbu tla.

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

Danas su jedna od vrstama najraznovrsnijih i najraširenijih skupina prokariotskih (nenuklearnih) organizama. Različito disanje omogućilo je njihovu podjelu na aerobne i anaerobne, a prehrana - na heterotrofne i autotrofne prokariote.

Raznolikost vrsta ovih nenuklearnih jednostaničnih organizama je golema: znanost je opisala samo 10 000 vrsta, a navodno postoji više od milijun vrsta bakterija. Njihova je klasifikacija izuzetno složena i provodi se na temelju sličnosti sljedećih značajki i svojstava:

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

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

• u obliku šipke;
• navijanje;
• kuglastog.

Fiziološka klasifikacija u odnosu na kisik dijeli sve prokariote na:

• anaerobni - mikroorganizmi za čije disanje nije potrebna prisutnost slobodnog kisika;
• aerobni – mikroorganizmi kojima je za život potreban kisik.

Anaerobni prokarioti

Anaerobni mikroorganizmi u potpunosti odgovaraju njihovom nazivu - prefiks an-negira značenje riječi, aero je zrak, a b-život. Ispada - život bez zraka, organizmi čije disanje ne treba slobodni kisik.

Anoksični mikroorganizmi se dijele u dvije skupine:

• fakultativni anaerobni - sposoban postojati iu okruženju koje sadrži kisik iu njegovoj odsutnosti;
• obligatni mikroorganizmi – umiru u prisutnosti slobodnog kisika u okolišu.

Klasifikacija anaerobnih bakterija dijeli obligatnu skupinu prema mogućnosti sporulacije na sljedeće:

• klostridija koja stvara spore - gram-pozitivne bakterije, od kojih su većina pokretne, karakterizirane intenzivnim metabolizmom i velikom varijabilnošću;
• neklostridijski 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 gastrointestinalnom traktu životinja i ljudi. Među njima je poznato više od 10 vrsta koje su otrovne za ljude. Ove bakterije proizvode vrlo aktivne egzotoksine specifične za svaku vrstu.

Iako jedna vrsta anaerobnih mikroorganizama može biti uzročnik infekcije, tipičnija je intoksikacija različitim asocijacijama mikroba:

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

Bakterijska kultura

Sasvim je prirodno u nama poznatom okruženju kisika da je za dobivanje obveznih aeroba potrebno koristiti posebnu opremu i mikrobiološke medije. Zapravo, uzgoj anoksičnih mikroorganizama svodi se na stvaranje uvjeta u kojima je potpuno onemogućen pristup zraka podlozi u kojoj se vrši uzgoj prokariota.

U slučaju mikrobiološke analize na obligatne anaerobe iznimno su važni načini uzorkovanja i način transporta uzorka u laboratorij. Budući da će obvezni mikroorganizmi odmah umrijeti pod utjecajem zraka, uzorak se mora pohraniti ili u zatvorenoj štrcaljki 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 se uzgoj odvija na površini hranjivih medija.

Prema stupnju ovisnosti o kisiku, svi aerobi se dijele na:

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

Svojstva i značajke aeroba

Aerobne bakterije žive u tlu, vodi i zraku i aktivno sudjeluju u kruženju tvari. Disanje bakterija, koje su aerobi, odvija se izravnom oksidacijom metana (CH 4), vodika (H 2), dušika (N 2), sumporovodika (H 2 S), željeza (Fe).

Obligate aerobni mikroorganizmi koji su patogeni za ljude uključuju bacil tuberkuloze, uzročnike tularemije i vibrio kolere. Svima njima potrebna je visoka razina kisika da bi preživjeli. Fakultativne aerobne bakterije poput salmonele mogu disati s vrlo malo kisika.

Aerobni mikroorganizmi koji dišu u atmosferi kisika mogu postojati u vrlo širokom rasponu pri parcijalnom tlaku od 0,1 do 20 atm.

Uzgoj aeroba

Uzgoj aeroba uključuje korištenje odgovarajućeg hranjivog medija. Nužni uvjeti su i kvantitativna kontrola atmosfere kisika i stvaranje optimalnih temperatura.

Disanje i rast aeroba očituje se stvaranjem zamućenja u tekućim podlogama ili, u slučaju gustih podloga, stvaranjem kolonija. U prosjeku je potrebno oko 18 do 24 sata da se aerobi razviju u termostatskim uvjetima.

Opća svojstva za aerobe i anaerobe

1. Svi ti prokarioti nemaju izraženu jezgru.
2. Razmnožavaju se pupanjem ili dijeljenjem.
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 veže molekularni dušik u organski spoj.
5. Aerobni organizmi i anaerobi sposobni su disati u širokom rasponu temperatura. Postoji klasifikacija prema kojoj se jednostanični organizmi bez jezgre dijele na:

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