анаеробни бактерии. Живот без чист кислород
Бактериите са се появили преди повече от 3,5 милиарда години и са били първите живи организми на нашата планета. Благодарение на аеробните и анаеробните видове бактерии се е зародил животът на Земята.
Днес те са една от най-видово разнообразната и широко разпространена група прокариотни (безядрени) организми. Различното дишане им позволи да ги разделим на аеробни и анаеробни, а храненето - на хетеротрофни и автотрофни прокариоти.
Видовото разнообразие на тези безядрени едноклетъчни организми е огромно: науката е описала само 10 000 вида и се предполага, че има повече от един милион вида бактерии. Тяхната класификация е изключително сложна и се извършва въз основа на общото следните знации свойства:
- морфологични - форма, начин на движение, способност за спорообразуване и други);
- физиологични - дишане с кислород (аеробни) или аноксичен вариант (анаеробни бактерии), според естеството на метаболитните продукти и др.;
- биохимичен;
- сходство на генетични характеристики.
Например морфологична класификация според външен видкласифицира всички бактерии като:
- пръчковидна;
- навиване;
- сферична.
Физиологичната класификация по отношение на кислорода разделя всички прокариоти на:
- анаеробни - микроорганизми, чието дишане не изисква наличието на свободен кислород;
- аеробни - микроорганизми, които се нуждаят от кислород за живота си.
Анаеробни прокариоти
Анаеробните микроорганизми напълно отговарят на името им - префиксът an-отрича значението на думата, aero е въздух и b-life. Оказва се - безвъздушен живот, организми, чието дишане не се нуждае от свободен кислород.
Аноксичните микроорганизми се разделят на две групи:
- факултативен анаеробен - способен да съществува както в среда, съдържаща кислород, така и в негово отсъствие;
- облигатни микроорганизми – загиват при наличие на свободен кислород в околната среда.
Класификацията на анаеробните бактерии подразделя облигатната група според възможността за спорулация на следните:
- спорообразуващи клостридии - грам-положителни бактерии, повечето от които са подвижни, характеризиращи се с интензивен метаболизъм и висока вариабилност;
- неклостридиалните анаероби са грам-положителни и отрицателни бактерии, които са част от човешката микрофлора.
Свойства на клостридиите
Спорообразуващите анаеробни бактерии се срещат в големи количества в почвата и в стомашно-чревния тракт на животните и хората. Сред тях са известни повече от 10 вида, които са токсични за хората. Тези бактерии образуват силно активни екзотоксини, специфични за всеки вид.
Въпреки че един вид анаеробни микроорганизми може да бъде инфекциозен агент, интоксикацията от различни микробни асоциации е по-характерна:
- няколко вида анаеробни бактерии;
- анаеробни и аеробни микроорганизми (най-често клостридии и стафилококи).
Бактериална култура
Съвсем естествено е в познатата ни кислородна среда, за да се получат облигатни аероби, е необходимо да се използва специално оборудване и микробиологична среда. Всъщност култивирането на аноксични микроорганизми се свежда до създаване на условия, при които достъпът на въздух до средата, в която се извършва култивирането на прокариоти, е напълно блокиран.
При микробиологичния анализ за облигатни анаероби изключително важни са методите на пробовземане и начинът на транспортиране на пробата до лабораторията. Тъй като облигатните микроорганизми веднага ще умрат под въздействието на въздуха, пробата трябва да се съхранява или в запечатана спринцовка, или в специализирана среда, предназначена за такова транспортиране.
Аерофилни микроорганизми
Аероби се наричат микроорганизми, чието дишане е невъзможно без свободен кислород във въздуха и тяхното култивиране се извършва на повърхността на хранителни среди.
Според степента на зависимост от кислорода всички аероби се разделят на:
- облигатни (аерофили) - способни да се развиват само когато висока концентрациякислород във въздуха;
- факултативни аеробни микроорганизми, които се развиват дори при намалено количество кислород.
Свойства и характеристики на аеробите
Аеробните бактерии живеят в почвата, водата и въздуха и участват активно в кръговрата на веществата. Дишането на бактериите, които са аероби, се осъществява чрез директно окисление на метан (CH 4), водород (H 2), азот (N 2), сероводород (H 2 S), желязо (Fe).
Облигатните аеробни микроорганизми, които са патогенни за хората, включват туберкулозен бацил, патогени на туларемия и вибрион холера. Всички те трябва да живеят високо съдържаниекислород. Факултативните аеробни бактерии като салмонела могат да дишат с много малко кислород.
Аеробните микроорганизми, които дишат в кислородна атмосфера, могат да съществуват в много широк диапазон при парциално налягане от 0,1 до 20 atm.
Отглеждане на аероби
Култивирането на аероби включва използването на подходяща хранителна среда. Необходими условияса и количественият контрол на кислородната атмосфера и създаването на оптимални температури.
Дишането и растежът на аеробите се проявява като образуване на мътност в течна среда или, в случай на плътна среда, като образуване на колонии. Средно са необходими около 18 до 24 часа за отглеждане на аероби при термостатични условия.
Общи свойства за аероби и анаероби
- Всички тези прокариоти нямат ясно изразено ядро.
- Размножават се или чрез пъпкуване, или чрез делене.
- Чрез дишане, като резултат процес на окисление, както аеробните, така и анаеробните организми разлагат огромни маси от органични остатъци.
- Бактериите са единствените живи същества, чието дишане свързва молекулярния азот в органично съединение.
- Аеробните организми и анаеробите са способни да дишат в широк диапазон от температури. Съществува класификация, според която безядрените едноклетъчни организми се разделят на:
- психрофилни - условия на живот в района на 0 ° C;
- мезофилен - жизнена температура от 20 до 40 ° C;
- термофилни - растежът и дишането се извършват при 50-75 ° C.
Всички живи организми се делят на аероби и анаероби, включително бактериите. Следователно в човешкото тяло и в природата като цяло има два вида бактерии - аеробни и анаеробни. Аеробите се нуждаят от кислородда живееш докато изобщо не е необходимо или не е необходимо. И двата вида бактерии играят важна роля в екосистемата, като участват в разграждането на органичните отпадъци. Но сред анаеробите има много видове, които могат да причинят здравословни проблеми при хора и животни.
Хората и животните, както и повечето гъби и т.н. всички са задължителни аероби, които трябва да дишат и вдишват кислород, за да оцелеят.
анаеробни бактерииот своя страна се делят на:
- по желание (условно) - нуждаят се от кислород за по-ефективно развитие, но могат и без него;
- облигатни (задължителни) - кислородът е смъртоносен за тях и убива след известно време (зависи от вида).
Анаеробните бактерии могат да живеят на места, където има малко кислород, като човешката уста, червата. Много от тях причиняват заболявания в тези области човешкото тялокъдето има по-малко кислород - гърло, уста, черва, средно ухо, рани (гангрени и абсцеси), акне отвътре и др. В допълнение към това има полезни видовекоито подпомагат храносмилането.
Аеробните бактерии, в сравнение с анаеробните, използват O2 за клетъчно дишане. Анаеробното дишане означава енергиен цикъл с по-малка ефективност за производство на енергия. Аеробното дишане е освободената енергия сложен процескогато O2 и глюкозата се метаболизират заедно в митохондриите на клетката.
Със силна физическа дейностчовешкото тяло може да изпита кислородно гладуване. Това води до преминаване към анаеробен метаболизъм скелетни мускули, при което в мускулите се произвеждат кристали млечна киселина, тъй като въглехидратите не се разграждат напълно. След това мускулите по-късно започват да болят (крепатура) и се третират чрез масажиране на зоната, за да се ускори разтварянето на кристалите и естественото им изхвърляне в кръвта с течение на времето.
Анаеробните и аеробните бактерии се развиват и размножават по време на ферментацията - в процеса на разлагане органична материяс помощта на ензими. В същото време аеробните бактерии използват наличния във въздуха кислород за енергиен метаболизъм, в сравнение с анаеробните бактерии, които не се нуждаят от кислород от въздуха за това.
Това може да се разбере, като се направи експеримент за идентифициране на типа чрез отглеждане на аеробни и анаеробни бактерии в течна култура. Аеробните бактерии ще се събират на върха, за да приемат повече кислород и да оцелеят, докато анаеробните бактерии са склонни да се събират на дъното, за да избегнат кислорода.
Почти всички животни и хора са задължителни аероби, които се нуждаят от кислород за дишане, докато стафилококите в устата са пример за факултативни анаероби. Отделно човешки клеткисъщо са факултативни анаероби: те преминават към млечнокисела ферментация, ако няма достъп до кислород.
Кратко сравнение на аеробни и анаеробни бактерии
- Аеробните бактерии използват кислород, за да останат живи.
Анаеробните бактерии се нуждаят от минимална нужда или дори умират в негово присъствие (в зависимост от вида) и следователно избягват O2. - Много видове сред тези и други видове бактерии играят важна роля в екосистемата, участвайки в разграждането на органичната материя - те са разложители. Но гъбите са по-важни в това отношение.
- Анаеробните бактерии са причина за различни заболявания, вариращи от болки в гърлото до ботулизъм, тетанус и др.
- Но сред анаеробните бактерии има и такива, които са полезни, например, те разграждат растителните захари, които са вредни за хората в червата.
За тези хора, които живеят в селска къща и нямат средства и възможности за организиране на централизирана канализационна система, ще трябва да се решат редица трудности с водоотвеждането. Необходимо е да се търси място, където ще се изхвърлят човешките отпадъци.
По принцип хората ползват услугите на канализация, която не е много евтина. Въпреки това, алтернатива на помийна яма е септична яма, която работи на базата на микроорганизми. Това са съвременни биоензимни препарати. Те ускоряват процеса на разграждане на органичните отпадъци. Отпадъчните води се пречистват и изхвърлят в околната среда без вреда.
Същността на метода за почистване на битови отпадъчни води
Във всяка система за пречистване на битови отпадъчни води работата се основава на система за естествено разлагане на отпадъците. Сложните вещества се разграждат от прости бактерии. Оказва се вода, въглероден диоксид, нитрати и други елементи. За септични ями се използват биологични бактерии. Това е "сухо изстискване" от естествени съставки.
Ако активните микроорганизми са изкуствено въведени в септичната яма, тогава процесът на разлагане на органични вещества може да се регулира. При протичане химична реакцияпрактически не остава миризма.
Има много фактори, които значително влияят върху поведението на микроорганизмите в системата за отпадъчни води:
- присъствие органични съединения;
- Температурен режимот 4 до 60 градуса;
- доставка на кислород;
- Ниво на киселинност на отпадъчните води;
- Без токсични вещества.
Препаратите, направени на базата на естествени бактерии, изпълняват редица задачи:
- Отстраняване на мазнина и плака по стените на септичната яма;
- Разтваряне на утайката, която се отлага на дъното на резервоара;
- Премахване на блокажи;
- Премахване на миризми;
- Без увреждане на растенията след източване на водата;
- Не замърсявайте почвата.
Септичните ями се делят на аеробни и анаеробни. Всичко зависи от вида на използваните микроорганизми.
Аеробни бактерии
Аеробните бактерии са микроорганизми, които се нуждаят от свободен кислород, за да оцелеят. Такива бактерии се използват широко в много отрасли. Те произвеждат ензими, органични киселини и антибиотици на био основа.
Схемата на септичната яма за аеробни бактерии
Анаеробните бактерии се използват за системи за дълбоко биологично третиране. Въздухът се подава към септичната яма с помощта на компресор, който реагира на съществуващите дренажи. Във въздуха има кислород. Благодарение на него аеробните бактерии започват да се размножават много бързо.
В резултат на това възниква окислителна реакция, по време на която се отделят въглероден диоксид и топлина. Полезните бактерии не се отстраняват от септичната яма заедно с водата.
Те остават на дъното на резервоара и по стените му. Има фино пухкава тъкан, наречена текстилни щитове. Те също продължават да живеят бактерии за по-нататъшна работа.
Аеробните септични ями имат редица предимства:
- Водата се пречиства от висока степени не изисква допълнителна обработка.
- Утайката, която остава на дъното на резервоара (тинята), може да се използва като тор в градината или в градината.
- Не се формира голям бройтиня.
- По време на реакцията не се отделя метан лоша миризма.
- Септичната яма често се почиства, което избягва натрупването на голямо количество утайка.
Анаеробните бактерии са микроорганизми, чиято жизнена активност е възможна дори при липса на кислород в околната среда.
Схемата на работа на септична яма на базата на анаеробни бактерии
Когато отпадъчните води попаднат в резервоара, те се втечняват. Обемът им намалява. Част от утайката пада на дъното. Именно там се осъществява взаимодействието на анаеробните бактерии.
В процеса на излагане на анаеробни микроорганизми се извършва биохимично пречистване Отпадъчни води.
Отбелязва се обаче, че този метод на пречистване има няколко недостатъка:
- Отпадните води се пречистват средно с 60 процента. Това означава, че е необходимо допълнително пречистване на водата във филтрационните полета;
- Твърдите утайки могат да съдържат вещества, които са вредни за хората и заобикаляща среда;
- При реакцията се отделя метан, който създава неприятна миризма;
- Септичната яма трябва да се почиства често, тъй като се образува голямо количество утайка.
Комбиниран метод за почистване
За по-висока степен на пречистване на отпадъчните води се използва комбиниран метод. Това означава, че аеробните и анаеробните бактерии могат да се използват едновременно.
Първичното почистване се извършва с помощта на анаеробни бактерии. Аеробните бактерии завършват процеса на пречистване на отпадъчни води.
Характеристики на избора на биологични продукти
За да изберете един или друг вид биологичен продукт, трябва да знаете какъв проблем ще бъде решен. Днес на пазара можете да намерите голям брой биологични препарати, които са предназначени за пречистване на отпадъчни води в септични ями. Веднага трябва да се каже, че не е необходимо да купувате лекарства с надписи: уникални, специални, най-новите разработки и други подобни. Това е лъжа.
Всички бактерии са живи микроорганизми и все още никой не е измислил нови и природата не е породила нови видове. Когато се купува лекарство, трябва да се даде предпочитание на онези марки, които вече са били предварително тествани. Това е единственият начин да получите максимална сумаефект при създаване на активни бактерии в септична яма. Най-често срещаното лекарство е д-р Робик.
Видове доставки
Бактериите се продават в суха или течна форма. Можете да намерите както таблетки, така и пластмасови буркани с течност с обем от 250 милиграма. Можете да закупите малка опаковка, с размер на пакетче чай.
Количеството на биологичната добавка зависи от обема на септичната яма. Например, за един кубичен метър септична яма са достатъчни 250 грама от веществото. Мога да купя домашен наркотик"Септи лечение". Съдържа 12 вида микроорганизми. Лекарството е в състояние да унищожи до 80 процента от отпадъците в резервоара. Практически не остава миризма. Броят на патогенните микроби е намален.
Има още един препарат за почистване на септични ями, наречен BIOFORCE Septic. За един кубичен метър в септична яма са необходими 400 милиграма от продукта. За да се поддържа активността на лекарството в септичната яма, е необходимо да се добавят 100 грама от лекарството всеки месец.
Биологичен препарат за септични ями "Septic Comfort" се продава в торбички от 12 грама. За първите 4 дни трябва да изтеглите 1 пакет. Това количество е достатъчно за 4 кубически метра септична яма. Ако септичната яма е с по-голям обем, тогава е необходимо да се увеличи дозата до 2 сашета. Така на месец се използват 12 или 24 сашета от продукта.
Цената на биоактиваторите
Стойността на лекарството на пазара зависи от предназначението на лекарството. Важна роля играят обемът на опаковката и степента на ефективност.
Име | Серия | Тегло (грамове) | Цена, търкайте) |
Септичен 250 | Основен | 250 | 450 |
Септичен 500 | Основен | 500 | 650 |
Септичен комфорт | Комфорт | 672 (12 торби x 56) | 1750 |
Използването на биопрепарати през зимата
Ако е необходимо да се запази септичната яма за зимата, например след края на летния сезон, тогава си струва да се използват лекарства, които намаляват тяхната активност през студения сезон и се увеличават през топлия сезон. Идеален наркотикза такива цели ще UNIBAC Зима“ (Русия).
Задължителни изисквания при използване на бактерии
Агресивните среди, като хлор, прах за пране, фенол, алкали, имат вредно въздействие върху аеробните и анаеробните агенти.
За да може септичната яма да работи ефективно и всички микроорганизми да изпълняват функциите си, е необходимо редовно да се добавят биологични препарати към резервоара или директно към канализационната система на къщата.
Веднъж на всеки три години е необходимо да се почиства резервоарът, по-специално стените му от запушване и утайка. След почистване резервоарът трябва да се напълни с чиста вода.
За нормална операцияфилтрите трябва да се измиват веднъж на всеки шест месеца с разтвор на калиев перманганат. Калиевият перманганат обаче може да доведе до унищожаването на голям брой бактерии в септичната яма. След почистване трябва да се има предвид, че голям обем вода може незабавно да унищожи популацията от микроорганизми. Не препълвайте септичната яма.
Препоръчва сепромийте дренажните тръби с вода под налягане, за да избегнете повреда химикалибактерии. Може да се заключи, че най-добре е да се използват биологични добавки на базата на естествени съставки. По този начин можете да създадете ефективна среда за рециклиране на фекалии в канализационната система.
Преди да използвате какъвто и да е вид биологична добавка за септична яма на обекта, е необходимо да се консултирате със специалисти. Струва си да се отбележи, че правилно изградената септична яма може да работи с висока степен на ефективност и без допълнителни добавки.
Към днешна дата има голям брой препарати от биологични добавки, които позволяват не само да се ускори обработката на органични отпадъци, но също така са в състояние да почистят структурата като цяло.
Необходимодавайте предпочитание само на доказани продукти, които няма да навредят на околната среда, когато се използват. Важно е да следвате всички инструкции за употребата на определена добавка. В противен случай няма да е възможно да се постигне положителен ефектпри използване на лекарството.
Към днешна дата на пазара има голям брой продукти, които се различават по цена и качество. Най-добре е да купувате само тези, които се основават на естествени съставки.
За да се извърши нормална поддръжка на септична яма с помощта на анаеробни и аеробни бактерии, е необходимо да се свържете със специалисти, които ще ви помогнат да изберете оптимални средстваза вашия септик. Само професионалистите могат да посъветват най-много По най-добрия начинза борба с преработката на органични отпадъци.
За да може канализационната система да функционира безпроблемно, е необходимо внимателно да се третира нейното използване. Няма нужда да се оттича в канализацията различни средства, което може да навреди на микроорганизмите, които обработват изпражненията в септичната яма. Необходимо е внимателно да се следи чуждите предмети, като парцали и други отпадъци, да не попаднат в канализацията.
анаеробни организми
Аеробните и анаеробните бактерии се идентифицират предварително в течна хранителна среда чрез градиента на концентрация на O 2:
1. Задължителна аеробика(изискващи кислород) бактерии предимносъбрани в горната част на тръбата, за да абсорбират максимално количество кислород. (Изключение: микобактерии - растеж на филм върху повърхността поради восъчно-липидната мембрана.)
2. Облигатна анаеробнабактериите се събират на дъното, за да избегнат кислород (или да не растат).
3. По желаниебактериите се събират главно в горната част (което е по-изгодно от гликолизата), но те могат да бъдат намерени в цялата среда, тъй като не зависят от O 2 .
4. Микроаерофилисе събират в горната част на тръбата, но техният оптимум е ниска концентрация на кислород.
5. Аеротолерантенанаеробите не реагират на концентрациите на кислород и са равномерно разпределени в епруветката.
Анаероби- организми, които получават енергия при липса на достъп на кислород чрез фосфорилиране на субстрата, крайните продукти от непълно окисление на субстрата могат да бъдат окислени, за да произведат повече енергия под формата на АТФ в присъствието на крайния акцептор на протони от организми, които извършват окислително фосфорилиране.
Анаеробите са обширна група организми, както на микро, така и на макро ниво:
- анаеробни микроорганизми- обширна група прокариоти и някои протозои.
- макроорганизми - гъби, водорасли, растения и някои животни (клас фораминифери, повечето хелминти (клас метили, тении, кръгли червеи (например аскариди)).
В допълнение, анаеробното окисление на глюкозата играе важна роля в работата на набраздените мускули на животни и хора (особено в състояние на тъканна хипоксия).
Класификация на анаеробите
Според класификацията, установена в микробиологията, има:
- Факултативни анаероби
- Капнеистични анаероби и микроаерофили
- Аеротолерантни анаероби
- Умерено строги анаероби
- облигатни анаероби
Ако организмът е в състояние да премине от един метаболитен път към друг (например с анаеробно дишанекъм аеробика и обратно), тогава условно се нарича факултативни анаероби .
До 1991 г. имаше паралелка по микробиология капнеистични анаероби, което изисква намалена концентрация на кислород и повишена концентрация на въглероден диоксид (Brucella тип бик - Б. аборт)
Умерено строг анаеробен организъм оцелява в среда с молекулярен O 2, но не се възпроизвежда. Микроаерофилите са в състояние да оцелеят и да се размножават в среда с ниско парциално налягане на O 2 .
Ако организмът не е в състояние да "превключи" от анаеробно към аеробно дишане, но не загива в присъствието на молекулярен кислород, тогава той принадлежи към групата аеротолерантни анаероби. Например, млечна киселина и много маслени бактерии
задължителенанаеробите в присъствието на молекулярен кислород O 2 умират - например представители на рода бактерии и археи: Бактероиди, Fusobacterium, Butyrivibrio, Метанобактерия). Такива анаероби постоянно живеят в среда, лишена от кислород. Облигатните анаероби включват някои бактерии, дрожди, флагелати и реснички.
Токсичност на кислорода и неговите форми за анаеробни организми
Богатата на кислород среда е агресивна към органичните форми на живот. Това се дължи на образуването на реактивни кислородни видове в процеса на живот или под въздействието на различни формийонизиращо лъчение, много по-токсично от молекулярния кислород O 2 . Факторът, който определя жизнеспособността на организма в кислородна среда, е наличието на функционална антиоксидантна система, способна да елиминира: супероксиден анион (O 2 -), водороден пероксид (H 2 O 2), синглетен кислород (O .) и също молекулярен кислород (O 2) от вътрешна средаорганизъм. Най-често такава защита се осигурява от един или повече ензими:
- супероксид дисмутаза елиминиращ супероксиден анион (O 2 -) без енергийни ползи за тялото
- каталаза, елиминираща водороден пероксид (H 2 O 2) без енергийни ползи за тялото
- цитохром- ензим, отговорен за преноса на електрони от NAD H към O 2. Този процес осигурява значителна енергийна полза за тялото.
Аеробните организми най-често съдържат три цитохрома, факултативните анаероби - един или два, задължителните анаероби не съдържат цитохроми.
Анаеробните микроорганизми могат активно да влияят на околната среда, създавайки подходящ редокс потенциал на средата (напр. Cl.perfringens). Някои засадени култури от анаеробни микроорганизми, преди да започнат да се размножават, понижават pH 2 0 от стойност до , защитавайки се с редукционна бариера, други - аеротолерантни - произвеждат водороден пероксид по време на жизнената си дейност, повишавайки pH 2 0.
В същото време гликолизата е характерна само за анаероби, които в зависимост от крайните продукти на реакцията се разделят на няколко вида ферментация:
- млечнокисела ферментация Лактобацилус ,Стрептокок , Бифидобактерия, както и някои тъкани на многоклетъчни животни и хора.
- алкохолна ферментация - захаромицети, кандида (организми от гъбното царство)
- мравчена киселина - семейство ентеробактерии
- маслена - някои видове клостридии
- пропионова киселина - пропионобактерии (напр. Propionibacterium acnes)
- ферментация с отделяне на молекулярен водород - някои видове Clostridium, Stickland ферментация
- метанова ферментация - напр. Метанобактерия
В резултат на разграждането на глюкозата се изразходват 2 молекули и се синтезират 4 молекули АТФ. Така общият добив на АТФ е 2 молекули АТФ и 2 молекули NAD·H 2 . Пируватът, получен по време на реакцията, се използва от клетката по различни начини, в зависимост от това какъв тип ферментация следва.
Антагонизъм на ферментация и гниене
В процеса на еволюцията се формира и консолидира биологичният антагонизъм на ферментационната и гнилостната микрофлора:
Разграждането на въглехидратите от микроорганизми е придружено от значително намаляване на околната среда, докато разграждането на протеини и аминокиселини е придружено от увеличаване (алкализиране). Адаптирането на всеки от организмите към определена реакция на околната среда играе важна роля в природата и човешкия живот, например поради процесите на ферментация се предотвратява гниенето на силаж, ферментирали зеленчуци и млечни продукти.
Култивиране на анаеробни организми
Изолиране на чиста култура от анаероби схематично
отглеждане анаеробни организмие основно задача на микробиологията.
използвани за култивиране на анаероби специални методи, чиято същност е да се отстрани въздухът или да се замени със специализирана газова смес (или инертни газове) в запечатани термостати - анаеростати .
Друг начин за отглеждане на анаероби (най-често микроорганизми) върху хранителни среди е добавянето на редуциращи вещества (глюкоза, натриева мравчена киселина и др.), Които намаляват редокс потенциала.
Обичайна хранителна среда за анаеробни организми
За обща среда Уилсън - Блеъросновата е агар-агар с добавка на глюкоза, натриев сулфит и железен хлорид. Клостридиите образуват черни колонии върху тази среда чрез редуциране на сулфита до сулфиден анион, който се комбинира с железни (II) катиони, за да даде черна сол. По правило в тази среда в дълбочината на агарната колона се появяват черни колонии.
сряда Кита - Тароцисе състои от месно-пептонен бульон, 0,5% глюкоза и парчета черен дроб или каймада абсорбира кислород от околната среда. Преди сеитба средата се нагрява във вряща водна баня за 20-30 минути, за да се отстрани въздухът от средата. След сеитбата хранителната среда веднага се напълва със слой парафин или парафиново масло, за да се изолира от достъпа на кислород.
Общокултурни методи за анаеробни организми
Газов пакет- системата химически осигурява постоянството на газовата смес, приемлива за развитието на повечето анаеробни микроорганизми. В запечатан контейнер водата реагира с таблетки натриев борохидрид и натриев бикарбонат, за да образува водород и въглероден диоксид. След това водородът реагира с кислорода на газовата смес върху паладиев катализатор, за да образува вода, която вече реагира повторно с хидролизата на борохидрида.
Този метод е предложен от Brewer и Olgaer през 1965 г. Разработчиците представиха саше за генериране на водород за еднократна употреба, което по-късно беше подобрено до сашета за генериране на въглероден диоксид, съдържащи вътрешен катализатор.
Метод на Цайслеризползвани за изолиране на чисти култури от спорообразуващи анаероби. За да направите това, инокулирайте върху средата Kitt-Tarozzi, загрейте я за 20 минути при 80 ° C (за унищожаване на вегетативната форма), изсипете средата вазелиново маслои се инкубира в продължение на 24 часа в термостат. След това се извършва посяване върху захарно-кръвен агар за получаване на чисти култури. След 24-часово култивиране се изследват колониите, които представляват интерес - те се субкултивират върху средата Kitt-Tarozzi (с последващ контрол на чистотата на изолираната култура).
Метод на Fortner
Метод на Fortner- инокулациите се правят върху петриево блюдо с удебелен слой от средата, разделен наполовина от тясна бразда, изрязана в агара. Едната половина се посява с култура от аеробни бактерии, другата половина се инокулира с анаеробни бактерии. Ръбовете на чашата се пълнят с парафин и се инкубират в термостат. Първоначално се наблюдава растеж на аеробната микрофлора, а след това (след усвояване на кислорода) растежът на аеробната микрофлора рязко спира и започва растеж на анаеробната микрофлора.
Метод на Вайнбергизползвани за получаване на чисти култури от облигатни анаероби. Култури, отгледани върху среда Kitta-Tarozzi, се прехвърлят в захарен бульон. След това с еднократна пипета на Пастьор материалът се прехвърля в тесни епруветки (епруветки на Винял) със захарен месо-пептонен агар, като пипетата се потапя до дъното на епруветката. Инокулираните епруветки се охлаждат бързо, което прави възможно фиксирането на бактериалния материал в дебелината на втвърдения агар. Епруветките се инкубират в термостат и след това се изследват порасналите колонии. Когато се открие интересна колония, на нейно място се прави разрез, материалът бързо се взема и се инокулира върху средата Kitta-Tarozzi (с последващ контрол на чистотата на изолираната култура).
Метод на Перец
Метод на Перец- бактериална култура се въвежда в разтопения и охладен захарен агар-агар и се излива под стъкло, поставено върху коркови пръчици (или парчета кибрит) в петриево блюдо. Методът е най-малко надеждният от всички, но е доста лесен за използване.
Диференциално - диагностични хранителни среди
- среди gissa("пъстър ред")
- сряда Ресел(Ръсел)
- сряда Плоскиреваили бактоагар "Ж"
- Бисмутов сулфитен агар
Медиите му: Към 1% пептонна вода добавете 0,5% разтвор на определен въглехидрат (глюкоза, лактоза, малтоза, манитол, захароза и др.) и киселинно-алкалния индикатор на Андреде, изсипете в епруветки, в които е поставен поплавък за улавяне на газове продукти, образувани при разлагането на въглеводороди.
Ресел сряда(Russell) се използва за изследване на биохимичните свойства на ентеробактериите (Shigella, Salmonella). Съдържа хранителен агар-агар, лактоза, глюкоза и индикатор (бромотимолово синьо). Цветът на средата е тревисто зелен. Обикновено се приготвя в епруветки от 5 ml със скосена повърхност. Сеитбата се извършва чрез инжектиране в дълбочината на колоната и удар по скосената повърхност.
Сряда Плоскирев(bactoagar G) е диференциално диагностична и селективна среда, тъй като инхибира растежа на много микроорганизми и насърчава растежа патогенни бактерии(патогени Коремен тиф, паратиф, дизентерия). Лактоза-отрицателните бактерии образуват безцветни колонии върху тази среда, докато лактозо-позитивните бактерии образуват червени колонии. Средата съдържа агар, лактоза, брилянтно зелено, соли жлъчни киселини, минерални соли, индикатор (неутрално червено).
Бисмутов сулфитен агарПредназначен е за изолиране на салмонела в чиста форма от заразен материал. Съдържа триптик, глюкоза, растежни фактори на салмонела, брилянтно зелено и агар. Различните свойства на средата се основават на способността на Salmonella да произвежда сероводород, на тяхната устойчивост към присъствието на сулфид, брилянтно зелено и бисмутов цитрат. Колониите са маркирани в черен цвят на бисмутов сулфид (техниката е подобна на средата Уилсън - Блеър).
Метаболизъм на анаеробни организми
Метаболизмът на анаеробните организми има няколко отделни подгрупи:
Анаеробен енергиен метаболизъм в тъканите човекИ животни
Анаеробно и аеробно производство на енергия в човешките тъкани
Някои тъкани на животни и хора се характеризират с повишена устойчивост на хипоксия (особено мускулна тъкан). При нормални условия синтезът на АТФ се извършва аеробно, а по време на интензивна мускулна активност, когато доставката на кислород до мускулите е затруднена, в състояние на хипоксия, както и по време на възпалителни реакции в тъканите, доминират анаеробните механизми на регенерация на АТФ. В скелетните мускули са идентифицирани 3 вида анаеробни и само един аеробен път на регенерация на АТФ.
3 вида анаеробен път на синтез на АТФ
Анаеробните включват:
- Механизъм на креатин фосфатаза (фосфогенен или алактатен) - повторно фосфорилиране между креатин фосфат и ADP
- Миокиназа - синтез (иначе ресинтез) ATP в реакцията на трансфосфорилиране на 2 молекули ADP (аденилат циклаза)
- Гликолитично - анаеробно разграждане на запасите от кръвна глюкоза или гликоген, завършващо с образуването
Бактериите присъстват навсякъде в нашия свят. Те са навсякъде и навсякъде, а броят на техните разновидности е просто невероятен.
В зависимост от необходимостта от наличие на кислород в хранителната среда за осъществяване на жизнената дейност микроорганизмите се класифицират в следните видове.
- Задължителните аеробни бактерии, които се събират в горната част на хранителната среда, флората съдържат максимално количество кислород.
- Облигатни анаеробни бактерии, които се намират в долната част на околната среда, възможно най-далече от кислорода.
- Факултативните бактерии живеят главно в горната част, но могат да бъдат разпространени в околната среда, тъй като не зависят от кислорода.
- Микроаерофилите предпочитат ниска концентрация на кислород, въпреки че се събират в горната част на околната среда.
- Аеротолерантните анаероби са равномерно разпределени в хранителната среда, нечувствителни към наличието или отсъствието на кислород.
Концепцията за анаеробни бактерии и тяхната класификация
Терминът "анаероби" се появява през 1861 г. благодарение на работата на Луи Пастьор.
Анаеробните бактерии са микроорганизми, които се развиват независимо от наличието на кислород в хранителната среда. Те получават енергия чрез субстратно фосфорилиране. Има факултативни и облигатни аероби, както и други видове.
Най-важните анаероби са бактероидите
Най-важните аероби са бактероидите. Приблизително петдесет процента от всички гнойно-възпалителни процеси, чиито причинители могат да бъдат анаеробни бактерии, са бактероиди.
Bacteroides са род Грам-отрицателни облигатни анаеробни бактерии. Това са пръчки с биполярно оцветяване, чийто размер не надвишава 0,5-1,5 на 15 микрона. Те произвеждат токсини и ензими, които могат да причинят вирулентност. Различните бактероиди имат различна резистентност към антибиотици: има както резистентни, така и чувствителни към антибиотици.
Производство на енергия в човешките тъкани
Някои тъкани на живи организми са силно устойчиви на намалено съдържаниекислород. IN стандартни условиясинтезът на аденозин трифосфат се извършва аеробно, но с повишено физическо натоварване и възпалителни реакции анаеробният механизъм излиза на преден план.
Аденозин трифосфат (АТФ)Това е киселина, която играе важна роля в производството на енергия в тялото. Има няколко варианта за синтез на това вещество: един аеробен и до три анаеробни.
Анаеробните механизми на синтеза на АТФ включват:
- повторно фосфорилиране между креатин фосфат и ADP;
- реакция на трансфосфорилиране на две ADP молекули;
- анаеробно разграждане на запасите от кръвна глюкоза или гликоген.
Култивиране на анаеробни организми
Съществуват специални методиза отглеждане на анаероби. Те се състоят в замяна на въздуха с газови смесив запечатани термостати.
Друг начин е отглеждането на микроорганизми в хранителна среда, към която се добавят редуциращи вещества.
Хранителни среди за анаеробни организми
Има общи медии за култураИ диференциално диагностични хранителни среди. Често срещаните включват средата на Уилсън-Блеър и средата на Кит-Тароци. За диференциална диагностика - среда на Hiss, среда Ressel, среда Endo, среда Ploskirev и бисмут-сулфитен агар.
Основата за средата на Wilson-Blair е агар-агар с добавка на глюкоза, натриев сулфит и железен дихлорид. Черните колонии от анаероби се образуват главно в дълбочината на агаровата колона.
Средата на Ressel (Russell) се използва при изследване на биохимичните свойства на бактерии като Shigella и Salmonella. Съдържа още агар-агар и глюкоза.
Сряда Плоскиревинхибира растежа на много микроорганизми, така че се използва за диференциално диагностични цели. В такава среда патогените на коремен тиф, дизентерия и други патогенни бактерии се развиват добре.
Основната цел на бисмутовия сулфитен агар е изолирането на салмонела в чист вид. Тази среда се основава на способността на Salmonella да произвежда сероводород. Тази среда е подобна на средата на Уилсън-Блеър по използваната техника.
Анаеробни инфекции
Повечето анаеробни бактерии, живеещи в човешкото или животинското тяло, могат да причинят различни инфекции. По правило инфекцията възниква в период на отслабен имунитет или нарушение на общата микрофлора на тялото. Съществува и възможност за заразяване с патогени от външната среда, особено през късната есен и зимата.
Инфекциите, причинени от анаеробни бактерии, обикновено се свързват с флората на човешките лигавици, т.е. с основните местообитания на анаеробите. Обикновено тези инфекции няколко тригера наведнъж(до 10).
Точният брой на заболяванията, причинени от анаероби, е почти невъзможно да се определи поради трудността при събирането на материали за анализ, транспортирането на проби и култивирането на самите бактерии. Най-често този вид бактерии се срещат в хронични болести.
Анаеробните инфекции засягат хора от всички възрасти. В същото време децата имат ниво инфекциозни заболяванияпо-висок.
Анаеробните бактерии могат да причинят различни интракраниални заболявания (менингит, абсцеси и други). Разпределението, като правило, става с кръвния поток. При хронични заболявания анаеробите могат да причинят патологии на главата и шията: среден отит, лимфаденит, абсцеси. Тези бактерии са опасни стомашно-чревния тракт, и лесно. При различни заболявания на урогениталната женска система също съществува риск от развитие анаеробни инфекции. Различни заболяванияставите и кожата може да се дължи на развитието на анаеробни бактерии.
Причини за анаеробни инфекции и техните симптоми
Инфекциите се причиняват от всички процеси, при които активни анаеробни бактерии навлизат в тъканите. Също така, развитието на инфекции може да причини нарушено кръвоснабдяване и тъканна некроза (различни наранявания, тумори, оток, съдови заболявания). инфекции устната кухина, ухапвания от животни, белодробни заболявания, възпалителни заболяваниятазовите органи и много други заболявания също могат да бъдат причинени от анаероби.
В различните организми инфекцията се развива по различен начин. Това се влияе от вида на патогена и състоянието на човешкото здраве. Поради трудностите, свързани с диагностицирането на анаеробни инфекции, заключението често се основава на предположения. Различават се по някои характеристики на инфекцията, причинена от неклостридиални анаероби.
Първите признаци на инфекция на тъканите с аероби са нагнояване, тромбофлебит, образуване на газове. Някои тумори и неоплазми (чревни, маточни и други) също са придружени от развитието на анаеробни микроорганизми. При анаеробни инфекции може да се появи неприятна миризма, но липсата му не изключва анаеробите като причинител на инфекцията.
Характеристики на получаване и транспортиране на проби
Първото изследване за определяне на инфекции, причинени от анаероби, е визуална проверка. Често усложнение са различни кожни лезии. Също така доказателство за жизнената активност на бактериите ще бъде наличието на газ в заразените тъкани.
За лабораторни изследванияи установяване на точна диагноза, на първо място, е необходимо да се компетентно вземете проба от материятаот засегнатата зона. За това се използва специална техника, благодарение на която нормалната флора не попада в пробите. най-добрият методе аспирация с права игла. Получаването на лабораторен материал чрез цитонамазка не се препоръчва, но е възможно.
Пробите, които не са подходящи за допълнителен анализ, включват:
- храчки, получени чрез самоотделяне;
- проби, получени по време на бронхоскопия;
- намазки от влагалищните сводове;
- урина със свободно уриниране;
- изпражнения.
За изследване може да се използва:
- кръв;
- плеврална течност;
- транстрахеални аспирати;
- гной, получен от абсцесната кухина;
- гръбначно-мозъчна течност;
- белодробни пункции.
Транспортни пробинеобходимо е възможно най-скоро в специален контейнер или найлонов плик с анаеробни условия, тъй като дори краткотрайно взаимодействие с кислород може да причини смъртта на бактериите. Течните проби се транспортират в епруветка или в спринцовки. Тампоните с пробите се транспортират в епруветки с въглероден двуокисили предварително подготвени среди.
Лечение на анаеробна инфекция
В случай на диагностициране на анаеробна инфекция за адекватно лечение е необходимо да се спазват следните принципи:
- токсините, произведени от анаероби, трябва да бъдат неутрализирани;
- трябва да се промени местообитанието на бактериите;
- разпространението на анаероби трябва да бъде локализирано.
За спазване на тези принципи при лечението се използват антибиотици, които засягат както анаероби, така и аеробни организми, тъй като често флората при анаеробни инфекции е смесена. В същото време срещи лекарства, лекарят трябва да оцени качествения и количествения състав на микрофлората. Средствата, които са активни срещу анаеробни патогени, включват: пеницилини, цефалоспорини, шамфеникол, флуорохиноло, метранидазол, карбапенеми и др. Някои лекарства имат ограничен ефект.
За да контролирате местообитанието на бактериите в повечето случаи, използвайте хирургична интервенция, което се изразява в лечение на засегнатите тъкани, дрениране на абсцеси, осигуряване на нормално кръвообращение. Игнорирайте хирургични методине си струва поради риска от развитие на животозастрашаващи усложнения.
Понякога се използва спомагателни терапииа също и поради трудностите, свързани с точно определениеинфекциозен агент се използва емпирично лечение.
С развитието на анаеробни инфекции в устната кухина също се препоръчва да се добавят възможно най-много пресни плодове и зеленчуци към диетата. Най-полезни са ябълките и портокалите. Ограничението е подложено на месни храни и бързо хранене.