Анаэробы определение. Аэробные и анаэробные организмы

РАТКАЯ ИСТОРИЯ МИКРОБИОЛОГИИ

Изучение истории науки дает возможность проследить процессы ее возникновения и развития, понять преемственность идей, уровень современного состояния науки и перспективы дальнейшего прогресса. В курсе медицинской микробиологии преимущественно излагается история этого раздела микробиологии.

Первым человеком, перед изумленным взорам которого открылся невидимый таинственный мир микроскопических существ, был голландский натуралист Антоний Левенгук (1632-1723). В сентябре 1675 г. он сообщил в Лондонское королевское общество, что в дождевой воде, постоявшей на воздухе, ему удалось обнаружить мельчайших живых зверьков (viva animalcula), которые отличались друг от друга по своей величине и движению. В последующих письмах он сообщал, что подобные существа имеются в настоях сена, испражнениях и зубном налете. О живых зверьках зубного налета он писал С величайшим изумлением я увидел в этом материале (зубном налете) множество мельчайших животных, весьма оживленно двигающихся. В моем рту их больше, чем людей в Соединенном королевстве. Свои наблюдения Левенгук публиковал в виде писем, которые впоследствии были обобщены им в книге Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком.

Мысль о наличии в природе невидимых живых существ появилась у многих исследователей. Еще в VI веке до н. з. Гиппократ, в XVI веке н. э. Джираламо Фракастро и в начале XVII века Афанасий Кирхер высказывали предположение, что причиной заразных болезней являются невидимые живые существа. Но ни у кого из них не было никаких доказательств этого. Левенгук продемонстрировал микробов под микроскопом и в 1683 г. впервые представил рисунки бактерий.

Открытие Левенгука привлекло всеобщее внимание. Оно явилось основой развития микробиологии, изучения форм микробов и их распространения во внешней среде. Этот так называемый морфологический период, продолжавшийся почти два десятилетия, был малоплодотворным, так как оптические приборы того времени не позволяли отграничить один вид микробов от другого, не могли дать представления о роли микробов в природе.

Конструктивный метаболизм бактерий.

Для того чтобы микроорганизмы росли и размножались, в среде их обитания должны присутствовать питательные материалы и доступные источники энергии.

Питание – процесс, в ходе которого бактериальная клетка получает из окружающей среды компоненты, необходимые для построение ее биополимеров.

По источнику получения С микроорганизмы делятся на:

Аутотрофы (питающийся сам) или литотрофы (лито – камень) – микроорганизмы, которые способны из простых неорганических синтезировать сложные органические соединения (единственный источник углерода – СО2)

Гетеротрофы (питающиеся за счет других) или органотрофы – не могут синтезировать сложные органические соединения из простых неорганических, они нуждаются в поступлении готовых органических соединений (добывают углерод из глюкозы, многоатомных спиртов, реже углеводородов, аминокислот, органических кислот). Гетеротрофы делятся на:

Сапрофиты (гнилой, растение)- получают готовые органические соединения из мертвой природы, разлагая органические отбросы, трупы животных и человека (санитары окружающей среды)

По способности усваивать азот микроорганизмы классифицируют:

Аминоаутотрофы – используют молекулярный азот воздуха (азотфиксирующие бактерии) или аммонийных солей, нитратов, нитритов (аммонифицирующие бактерии)

Аминогетеротрофы – получают азот из органических соединений (аминокислот, сложных белков)

В цитоплазму клеток могут проникать только небольшие молекулы аминокислот, глюкозы и др. поэтому макромалекулы предварительно подвергаются обработке ферментами, которые клетка выделяет во внешнюю среду (экзоферменты). Только после этого они доступны для использования.

Пути поступления питательных веществ:

Простая диффузия – идет без затрат энергии, питательные вещества поступают от мест с большей концентрацией в места с меньшей их концентрацией

Облегченная диффузия – перенос питательных веществ идет от мест с большей концентрацией к местам с меньшей концентрацией, но с участием молекул переносчиков (пермеаз) без затрат энергии, но с большей скоростью чем при простой диффузии

Активный транспорт – перенос осуществляется с помощью пермеаз, но с затратами энергии, при этом перенос может осуществляться от мест с меньшей концентрацией к местам с большей концентрацией.

Перенос радикалов – сопровождается транслокацией химических групп, в результате чего идет химическая модификация переносимого вещества. Перенос радикалов похож на активный транспорт.

Фагоцитоз и пиноцитоз – обволакивание цитоплазмой микробной клетки твёрдых и жидких питательных веществ с последующим их перевариванием.

Обмен веществ или метаболизм складывается из процессов:1) ассимиляции (анаболизм) – сопровождается увеличением сложности соединений (синтез веществ с затратой энергии).2) диссимиляция (катаболизм) – расщепление сложных соединений на простые, которые потом используются для последующего синтеза, а часть выделяется во внешнюю среду, при этом освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности микробной клетки.

4Энергетический обмен.Однако подавляющее большинство прокариот получает энергию пу-тем дегидрогенирования. Аэробы для этой цели нуждаются в свободном кислороде.Облигатные (строгие) аэробы не могут жить и размножаться в отсутствие молекулярного кислорода, поскольку они используют его в качестве акцептора электронов. Молекулы АТФ образуются ими при окислительном фосфорилировании с участием цитохромоксидаз, флавинзависимых оксидаз и дегидрогеназ. При этом, если конечным акцептором электронов является кислород, выделяются значительные количества энергии

Анаэробы получают энергию при отсутствии доступа кислорода путем ускоренного, но не полного расщепления питательных веществ. Облигатные анаэробы (столбняк,ботулизм) не переносят даже следов кислорода. Они могут образовывать АТФ в результате окисления углеводов, белков и липидов путем субстратного фосфорилирования до пирувата. При этом выделяется сравнительно небольшое количество энергии.

Существуют факультативные анаэробы, которые могут расти и размножаться как в присутствии кислорода воздуха, так и без него. Они образуют АТФ при окислительном и субстратном фосфорилировании.

Аэробные и анаэробные микроорганизмы.

Различные бактерии неодинаково от­носятся к наличию или отсутствию сво­бодного кислорода. По этому признаку они делятся на три группы: аэробы, анаэробы и факультативные анаэробы. Строгие аэробы, напр, синегнойная па­лочка, могут развиваться лишь при на­личии свободного кислорода. Анаэробы, напр. возбудители газовой гангрены, столбня­ка, Развиваются без доступа свобод­ного кислорода, присутствие к-рого угнетает их жизнедеятельность. Нако­нец, факультативные анаэробы, напр, возбудители кишечных инфекций, разви­ваются как в кислородной, так и в бес­кислородной среде. Аэробность или анаэробность бакте­рий обусловливается способом получе­нии ими энергии, необходимой для обес­печения процессов жизнедеятельности. Нек-рые бактерии (фотосинтезирующие) способны, подобно растениям, исполь­зовать непосредственно энергию солнеч­ного света. Остальные (хемосинтезирующяе) получают энергию в ходе раз­личных химических реакций. Сущест­вуют бактерии (хемоавтотрофы), окис­ляющие неорганические вещества (амми­ак, соединения серы и железа и др.). Но для большинства бактерий источни­ком энергии служат превращения орга­нических соединений: углеводов, бел­ков, жиров и лр. Аэробы используют реакции биологического окисления с участием свободного кислорода (дыхание), в результате к-рых органические соединения окисляются до углекислого газа и воды. Анаэробы получают энер­гию при расщеплении органических соединений без участия свободного кис­лорода. Такой процесс называется бро­жением. При брожении, кроме углекис­лого газа, образуются различные соеди­нения, напр, спирты, молочная, мас­ляная и другие кислоты, ацетон.

6 морфология и классификация бактерий! Бактерии (от лат. bacteria - палочка) - это одноклеточные организмы, лишенные хлорофилла. По биологическим свойствам - прокариоты. Размеры от 0,1 до 0,15 микрометра до 16-28 мкм. Размеры и форма бактерий непостоянны и меняются от влияния среды обитания.

По внешнему виду бактерии делятся на 4 формы: шаровидные (кокки), палочковидные (бактерии, бациллы и клос-тридии), извитые (вибрионы, спириллы, спирохеты) и нитевидные (хламидобактерии).

1. Кокки (от лат. coccus - зерно) - шарообразный микроорганизм, бывает сферической, эллипсовидной, бобовидной и ланцетовидной формы. По расположению, характеру деления и биологическим свойствам кокки подразделяются на микрококки, диплококки, стрептококки, тетракокки, сар-цины, стафилококки.

Микрококки характеризуются одиночным, парным или беспорядочным расположением клеток. Они являются сап-рофитами, обитателями воды, воздуха.

Диплококки (от лат. diplodocus - двойной) делятся в одной плоскости и образуют кокки, соединенные по две особи. К диплококкам относятся менингококки - возбудители эпидемического менингита и гонококки - возбудители гонореи и бленнореи.

Стрептококки (от лат. streptococcus - витой), делящиеся в одной плоскости, располагаются цепочками различной длины. Имеются патогенные для человека стрептококки, вызывающие различные заболевания.

Тетракокки (от лат. tetra- четыре), располагающиеся по 4, делятся в двух взаимноперпендикулярных плоскостях.

Редко встречаются в качестве возбудителей болезней у человека.

Сардины (от лат. saris - связываю) - кокковые формы, которые делятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и выглядят в виде тюков по 8-16 и более клеток. Часто встречаются в воздухе. Болезнетворных форм нет.

Стафилококки (от лат. staphylococcus) - гроздевидно расположенные кокки, делящиеся в различных плоскостях; располагаются неправильными скоплениями.

Некоторые виды вызывают у человека и животных заболевания.

Практически все живые организмы на Земле нуждаются в процессе дыхания. Кислород является одним из наиболее распространенных окислителей в дыхательной цепи животных, растений, протистов, многих бактерий. Однако не всем известно, насколько наш организм отличается по сложности строения от маленьких клеток микроорганизмов. Возникает вопрос: как дышат бактерии? Отличается ли их способ получения энергии от нашего?

Все ли бактерии дышат кислородом?

Не все знают, что кислород не всегда является обязательным компонентом в Он играет, прежде всего, роль акцептора электронов, поэтому данный газ хорошо окисляется и взаимодействует с протонами водорода. АТФ - это та причина, по которой все живые организмы дышат. Однако многие виды бактерий обходятся без кислорода, и все равно получают такой заветный источник энергии, как аденозинтрифосфат. Как дышат бактерии такого типа?

Процесс дыхания в нашем организме протекает на протяжении двух стадий. Первая из них - анаэробная - не требует наличия кислорода в клетке, и для нее необходимы только источники углерода и акцепторы протонов водорода. Вторая стадия - аэробная - протекает исключительно в присутствии кислорода и характеризуется большим количеством поэтапных реакций.

У бактерий, которые не усваивают кислород и не используют его для дыхания, протекает только анаэробная стадия. По ее окончанию микроорганизмы также получают АТФ, однако его количество очень сильно отличается от того, которое получаем мы после прохождения сразу двух стадий дыхания. Получается, что не все бактерии дышат кислородом.

АТФ - универсальный источник энергии

Для любого организма важно поддерживать свою жизнедеятельность. Поэтому нужно было в процессе эволюции найти источники энергии, которые при использовании смогут дать достаточно ресурсов для протекания всех необходимых реакций в клетке. Сначала появилось брожение у бактерий: так называется этап гликолиза или анаэробный этап дыхания прокариот. И только потом у более совершенных многоклеточных организмов развились приспособления, благодаря которым, с участием атмосферного кислорода КПД дыхания заметно увеличивалось. Так появился аэробный этап

Как дышат бактерии? 6 класс школьного курса биологии показывает, что для любого организма важно получение определенной доли энергии. В процессе эволюции она стала запасаться в специально синтезированных для этого молекулах, которые называются аденозинтрифосфат.

АТФ представляет собой макроэргическое вещество, основой которого является пентозное углеродное кольцо, азотистое основание (аденозин). От него отходят фосфорные остатки, между которыми и образуются высокоэнергетические связи. При разрушении одной из них высвобождается в среднем около 40 кДж, а одна молекула АТФ способна хранить в себе максимум три фосфорных остатка. Так, если АТФ распадается до АДФ (аденозиддифосфат), то клетка получает 40 кДж энергии в процессе дефосфорилирования. И, наоборот, запасание происходит путем фосфорилирования АДФ до АТФ с затратой энергии.

Гликолиз дает 2 молекулы аденозинтрифосфата, когда аэробный этап дыхания по завершению может снабдить клетку сразу 36 молекулами этого вещества. Поэтому на вопрос «Как дышат бактерии?» ответ можно дать следующий: процесс дыхания для многих прокариот заключается в образовании АТФ без наличия и затраты кислорода.

Как дышат бактерии? Типы дыхания

По отношению к кислороду все прокариоты делятся на несколько групп. Среди них:

1. Облигатные анаэробы.
2. Факультативные анаэробы.
3. Облигатные аэробы.

Первая группа состоит только из тех бактерий, которые не могут жить в условиях доступа кислорода. О2 для них токсичен и ведет к гибели клетки. Примерами таких бактерий могут служить чисто симбиотические прокариоты, которые проживают внутри другого организма в условиях отсутствия кислорода.

Как дышат бактерии третьей группы? Эти прокариоты отличаются тем, что они могут жить только в условиях хорошей аэролизации. Если недостаточно кислорода в воздухе, такие клетки быстро погибают, поскольку для дыхания им жизненно необходим О2.

Чем брожение отличается от кислородного дыхания?

Брожение у бактерий - это тот же самый процесс гликолиза, который у разных видов прокариот может давать различные продукты реакции. Например, приводит к образованию побочного продукта молочной кислоты, спиртовое брожение - этанола и углекислого газа, масляно-кислое - масляной (бутановой) кислоты и т. д.

Кислородное дыхание - это полная цепь процессов, которые начинаются с этапа гликолиза с образованием и заканчиваются выделением СО2, Н2О и энергии. Последние реакции проходят в условиях присутствия кислорода.

Как дышат бактерии? Биология (6 класс) школьного курса микробиологии

В школе нам давали лишь простейшие знания о том, как происходит процесс дыхания прокариот. Митохондрий у этих микроорганизмов нет, однако, есть мезосомы - выпячивания цитоплазматической мембраны внутрь клетки. Но эти структуры играют не самую ключевую роль в дыхании бактерий.

Поскольку брожение - это разновидность гликолиза, то оно протекает в цитоплазме прокариот. Там же находятся многочисленные ферменты, необходимые для проведения всей цепочки реакций. У всех бактерий без исключения сначала образуются две молекулы пировиноградной кислоты, как у человека. И только потом они превращаются в другие побочные продукты, которые зависят от типа брожения.

Заключение

Мир прокариот, несмотря на видимую простоту клеточной организации, полон сложных и порой необъяснимых моментов. Теперь есть ответ, как дышат бактерии на самом деле, ведь не всем из них необходим кислород. Напротив, большинство приспособилось использовать другой, менее практичный способ получения энергии - брожение.

Аэробными организмами называются такие организмы, которые способны жить и развиваться только при наличии в среде свободного кислорода, используемого ими в качестве окислителя. К аэробным организмам принадлежат все растения, большинство простейших и многоклеточных животных, почти все грибы, то есть подавляющее большинство известных видов живых существ.

У животных жизнь в отсутствие кислорода (анаэробиоз) встречается как вторичное приспособление. Аэробные организмы осуществляют биологическое окисление главным образом посредством клеточного дыхания. В связи с образованием при окислении токсичных продуктов неполного восстановления кислорода, аэробные организмы обладают рядом ферментов (каталаза, супероксиддисмутаза), обеспечивающих их разложение и отсутствующих или слабо функционирующих у облигатных анаэробов, для которых кислород оказывается вследствие этого токсичным.

Наиболее разнообразна дыхательная цепь у бактерий, обладающих не только цитохромоксидазой, но и другими терминальными оксидазами.

Особое место среди аэробных организмов занимают организмы, способные к фотосинтезу, - цианобактерии, водоросли, сосудистые растения. Выделяемый этими организмами кислород обеспечивает развитие всех остальных аэробных организмов.

Организмы, способные развиваться при низкой концентрации кислорода (≤ 1 мг/л), называются микроаэрофилами.

Анаэробные организмы способны жить и развиваться при отсутствии в среде свободного кислорода. Термин «анаэробы» ввел Луи Пастер, открывший в 1861 году бактерии маслянокислого брожения. Распространены они главным образом среди прокариот. Метаболизм их обусловлен необходимостью использовать иные окислители, чем кислород.

Многие анаэробные организмы, использующие органические вещества (все эукариоты, получающие энергию в результате гликолиза), осуществляют различные типы брожения, при которых образуются восстановленные соединения - спирты, жирные кислоты.

Другие анаэробные организмы - денитрифицирующие (часть из них восстанавливает окисное железо), сульфатвосстанавливающие, метанообразующие бактерии - используют неорганические окислители: нитрат, соединения серы, СО 2 .

Анаэробные бактерии разделяются на группы маслянокислых и т.д. в соответствии с основным продуктом обмена. Особую группу анаэробов составляют фототрофные бактерии.

По отношению к О 2 анаэробные бактерии делятся на облигат- ных, которые неспособны использовать его в обмене, и факультативных (например, денитрифицирующие), которые могут переходить от анаэробиоза к росту в среде с О 2 .

На единицу биомассы анаэробные организмы образуют много восстановленных соединений, основными продуцентами которых в биосфере они и являются.

Последовательность образования восстановленных продуктов (N 2 , Fe 2+, H 2 S, CH 4), наблюдаемая при переходе к анаэробиозу, например в донных отложениях, определяется энергетическим выходом соответствующих реакций.

Анаэробные организмы развиваются в условиях, когда О 2 полностью используется аэробными организмами, например в сточных водах, илах.

Влияние количества растворенного кислорода на видовой состав и численность гидробионтов .

Степень насыщенности воды кислородом обратно пропорциональна ее температуре. Концентрация растворенного О 2 в поверхностных водах изменяется от 0 до 14 мг/л и подвержена значительным сезонным и суточным колебаниям, которые в основном зависят от со- отношения интенсивности процессов его продуцирования и потребления.

В случае высокой интенсивности фотосинтеза вода может быть значительно пересыщена О 2 (20 мг/л и выше). В водной среде кислород является ограничивающим фактором. О 2 составляет в атмосфере 21% (по объему) и около 35% от всех газов, растворенных в воде. Растворимость его в морской воде составляет 80% от растворимости в пресной воде. Распределение кислорода в водоеме зависит от температуры, перемещения слоев воды, а также от характера и количества живущих в нем организмов.

Выносливость водных животных к низкому содержанию кислорода у разных видов неодинакова. Среди рыб установлено четыре группы по их отношению к количеству растворенного кислорода:

1) 7 - 11 мг / л - форель, гольян, подкаменщик;

2) 5 - 7 мг / л - хариус, пескарь, голавль, налим;

3) 4 мг / л - плотва, ерш;

4) 0,5 мг / л - карп, линь.

Некоторые виды организмов приспособились к сезонным ритмам в потреблении О 2 , связанными с условиями жизни.

Так, у рачка Gammarus Linnaeus выявили, что интенсивность дыхательных процессов возрастает вместе с температурой и изменяется в течение года.

У животных, живущих в местах, бедных кислородом (прибрежный ил, донный ил), обнаружены дыхательные пигменты, служащие резервом кислорода.

Эти виды способны выживать, переходя к замедленной жизни, к анаэробиозу или благодаря тому, что у них имеется d-гемоглобин, обладающий большим сродством к кислороду (дафнии, олигохеты, полихеты, некоторые пластинчатожаберные моллюски).

Другие водные беспозвоночные поднимаются за воздухом на поверхность. Это имаго жуков-плавунцов и водолюбов, гладыши, водя- ные скорпионы и водяные клопы, прудовики и катушка (брюхоногие моллюски). Некоторые жуки окружают себя воздушным пузырьком, удерживаемым волоском, а насекомые могут использовать воздух из воздухоносных пазух водяных растений.

Анаэробы - это микробы, способные расти и размножаться без доступа свободного кислорода. Токсическое действие кислорода на анаэробов связано с подавлением активности ряда бактериальных . Различают факультативные анаэробы, способные изменять анаэробный тип дыхания на аэробный, и строгие (облигатные) анаэробы, имеющие только анаэробный тип дыхания.

При культивировании строгих анаэробов применяют химические способы устранения кислорода: добавляют в среду, окружающую анаэробов, вещества, способные поглощать кислород (например, щелочной раствор пирогаллола, гидросульфит натрия), либо вводят в состав вещества, способные восстанавливать поступающий кислород (например, и др.). Можно обеспечить анаэробов физическими способами: механически удалять из питательных сред перед посевом путем кипячения с последующей заливкой поверхности среды жидким , а также использовать анаэростат; производить посев уколом в высокий столбик питательного агара, заливая его затем вязким вазелиновым маслом. Биологический способ обеспечения бескислородных условий для анаэробов состоит в комбинированном, совместном посеве культур и анаэробов.

К патогенным анаэробам относятся палочки , возбудители (см. Клостридии). См. также .

Анаэробы - микроорганизмы, способные существовать и нормально развиваться без доступа свободного кислорода.

Термины «анаэробы» и «анаэробиоз» (жизнь без доступа воздуха; от греч. отрицательной приставки anaer - воздух и bios-жизнь) предложил Л. Пастер в 1861 г. для характеристики условий существования открытых им микробов маслянокислого брожения. Анаэробы обладают способностью разлагать в бескислородной среде органические соединения и таким образом получать необходимую энергию для своей жизнедеятельности.

Анаэробы широко распространены в природе: они обитают в почве, иле водоемов, компостных кучах, в глубине ран, в кишечнике людей и животных - всюду, где происходит разложение органических веществ без доступа воздуха.

По отношению к кислороду анаэробы делятся на строгие (Облигатные) анаэробы, которые не способны расти в присутствии кислорода, и условные (факультативные) анаэробы, которые могут расти и развиваться как в присутствии кислорода, так и без него. К первой группе относится большинство анаэробов из рода Clostridium, бактерии молочнокислого и маслянокислого брожения; ко второй группе - кокки, грибки и др. Кроме этого, существуют микроорганизмы, требующие для своего развития небольшой концентрации кислорода,- микроаэрофилы (Clostridium histolyticum, Clostridium tertium, некоторые представители рода Fusobacterium и Actinomyces).

Род Clostridium объединяет около 93 видов палочковидных грамположитсльных бактерий, образующих терминальные или субтерминальные споры (цветн. рис. 1-6). К патогенным клостридиям принадлежат Cl. perfringens, Cl. oedema-tiens, Cl. septicum, Cl. histolyticum, Cl. sordellii, являющийся возбудителями анаэробной инфекции (газовой гангрены), гангрены легких, гангренозного аппендицита, послеродовых и послеабортных осложнений, анаэробных септицемий, а также пищевых отравлений (Cl. perfringens, типы А, С, D, F).

Патогенными анаэробами являются также Cl. tetani - возбудитель столбняка и Cl. botulinum - возбудитель ботулизма.

Род Bacteroides включает 30 видов бактерий палочковидной формы, не образующих спор, грамотрицательных, большинство из них является строгими анаэробами. Представители этого рода обнаруживаются в кишечном и мочеполовом трактах человека и животных; некоторые виды патогенны, вызывают септицемию и абсцессы.

Анаэробы рода Fusobacterium (небольшие палочки с утолщением на концах, не образующие спор, грамотрицательные), являющиеся обитателями полости рта человека и животных, в ассоциации с другими бактериями вызывают некробациллез, ангину Венсана, гангренозные стоматиты. Анаэробные стафилококки рода Peptococcus и стрептококки рода Peptostreptococcus обнаруживаются у здоровых людей в дыхательных путях, во рту, влагалище, кишечнике. Кокки-анаэробы вызывают различные гнойные заболевания: абсцесс легких, мастит, миозит, аппендицит, сепсис после родов и абортов, перитонит и т. п. анаэробы из рода Actinomyces вызывают актиномикоз у людей и животных.

Некоторые анаэробы также выполняют полезные функции: способствуют перевариванию и усвоению питательных веществ в кишечнике людей и животных (бактерии маслянокислого и молочнокислого брожения), участвуют в круговороте веществ в природе.

Способы выделения анаэробов основаны на создании анаэробных условий (снижении парциального давления кислорода в среде), для создания которых применяют следующие методы: 1) удаление кислорода из среды путем выкачивания воздуха или вытеснения индифферентным газом; 2) химическое поглощение кислорода при помощи гидросульфита натрия или пирогаллола; 3) комбинированное механическое и химическое удаление кислорода; 4) биологическое поглощение кислорода облигатными аэробными микроорганизмами, посеянными на одной половине чашки Петри (метод Фортнера); 5) частичное удаление воздуха из жидкой питательной среды путем кипячения ее, добавления редуцирующих веществ (глюкоза, тиогликолат, цистеин, кусочки свежего мяса или печени) и заливки среды вазелиновым маслом; 6) механическая защита от кислорода воздуха, осуществляемая путем посева анаэробов в высокий столбик агара в тонких стеклянных трубках по методу Вейона.

Методы идентификации выделенных культур анаэробов - см. Анаэробная инфекция (микробиологическая диагностика).

Бактерии присутствуют в нашем мире повсеместно. Они везде и всюду, и количество их разновидностей просто поражает.

В зависимости от необходимости наличия кислорода в питательной среде для осуществления жизнедеятельности микроорганизмы классифицируют на следующие виды.

• Облигатные аэробные бактерии, которые собираются в верхней части питательной среды, в составе флоры был максимальный объем кислорода.
• Облигатные анаэробные бактерии, которые находятся в нижней части среды, максимально далеко от кислорода.
• Факультативные бактерии в основном обитают в верхней части, но могут быть распределены по всей среде, так как не зависят от кислорода.
• Микроаэрофилы предпочитают небольшую концентрацию кислорода, хотя и собираются в верхней части среды.
• Аэротолерантные анаэробы равномерно распределяются в питательной среде, нечувствительны к наличию или отсутствию кислорода.

Понятие анаэробных бактерий и их классификации

Термин «анаэробы» появился в 1861 году, благодаря работам Луи Пастера.

Анаэробные бактерии – это микроорганизмы, которые развиваются вне зависимости от присутствия в питательной среде кислорода. Они получают энергию путем субстратного фосфорилирования . Различают факультативные и облигатные аэробы, а также другие виды.

Наиболее значимые анаэробы - бактероиды

Наиболее значимыми аэробами являются бактероиды. Примерно пятьдесят процентов всех гнойно-воспалительных процессов , возбудителями которых могут быть анаэробные бактерии, приходится на бактероиды.

Бактероиды – это род граммотрицательных облигатных анаэробных бактерий. Это палочки с биполярной окрашиваемостью, размер которых не превышает 0,5-1,5 на 15 мкм. Вырабатывают токсины и ферменты, которые могут вызывать вирулентность. Различные бактероиды обладают разной устойчивостью к антибиотикам: встречаются как устойчивые, так и чувствительные к антибиотикам.

Вырабатывание энергии в тканях человека

Некоторые ткани живых организмов обладают повышенной устойчивостью к пониженному содержанию кислорода. В стандартных условиях синтез аденозинтрифосфата идет аэробным путем, но при повышенных физических нагрузках и при воспалительных реакциях на первый план выходит анаэробный механизм.

Аденозинтрифосфат (АТФ) – это кислота, играющая важную роль при вырабатывании организмом энергии. Существует несколько вариантов синтеза этого вещества: один аэробный и целых три анаэробных.

К анаэробным механизмам синтеза АТФ относятся:

• перефосфорилирование между креатинфосфатом и АДФ;
• реакция трансфосфорилирования двух молекул АДФ;
• анаэробное расщепление глюкозы крови или запаса гликогена.

Культивирование анаэробных организмов

Существуют специальные методы для выращивания анаэробов. Они заключаются в замене воздуха на газовые смеси в герметизированных термостатах.

Другим способом будет выращивание микроорганизмов в питательной среде, в которую добавляют редуцирующие вещества.

Питательные среды для анаэробных организмов

Существуют общие питательные среды и дифференциально-диагностические питательные среды . К общим относят среду Вильсона-Блера и среду Китта-Тароцци. К дифференциально-диагностическим – среды Гисса, среду Ресселя, среду Эндо, среду Плоскирева и висмут-сульфитный агар.

Базой для среды Вильсона-Блера является агар-агар с добавлением глюкозы, сульфита натрия и двухлористого железа. Черные колонии анаэробов образуются в основном в глубине агарового столбика.

Среда Ресселя (Рассела) используется в изучении биохимических свойств таких бактерий, как шигеллы и сальмонеллы. Она также содержит агар-агар и глюкозу.

Среда Плоскирева подавляет рост многих микроорганизмов, поэтому ее используют в дифференциально-диагностических целях. В такой среде хорошо развиваются возбудители брюшного тифа, дизентерии и другие патогенные бактерии.

Основное назначение висмут-сульфитного агара – выделение сальмонелл в чистом виде. Данная среда основывается на способности сальмонелл производить сероводород. Данная среда схожа со средой Вильсона-Блера по применяемой методике.

Анаэробные инфекции

Большинство анаэробных бактерий, живущих в организме человека или животных, могут вызывать различные инфекции. Как правило, заражение происходит в период ослабления иммунитета или нарушения общей микрофлоры организма. Также существует вероятность попадания возбудителей инфекций из внешней среды, особенно поздней осенью и зимой.

Инфекции, вызванные анаэробными бактериями, как правило, связаны с флорой слизистых оболочек человека, то есть с основными местами обитания анаэробов. Как правило, у таких инфекций сразу несколько возбудителей (до 10).

Точное число заболеваний, вызванных анаэробами, практически невозможно определить в связи с затрудненным сбором материалов для анализа, транспортировкой образцов и культивированием самих бактерий. Чаще всего этот тип бактерий обнаруживают при хронических заболеваниях.

Анаэробным инфекциям подвержены люди любого возраста. При этом у детей уровень инфекционных заболеваний выше.

Анаэробные бактерии могут вызывать различные внутричерепные заболевания (менингит, абсцессы и другие). Распространение, как правило, происходит с током крови. При хронических заболеваниях анаэробы способны вызывать патологии в области головы и шеи: отит, лимфадениты, абсцессы . Несут опасность эти бактерии и желудочно-кишечному тракту, и легким. При различных заболеваниях мочеполовой женской системы также существует риск развития анаэробных инфекций. Различные заболевания суставов и кожи могут быть следствием развития анаэробных бактерий.

Причины появления анаэробных инфекций и их признаки

К возникновению инфекций приводят все процессы, во время которых на ткани попадают активные анаэробные бактерии. Также развитие инфекций могут вызвать нарушенное кровоснабжение и некроз тканей (различные травмы, опухоли, отеки, болезни сосудов). Инфекции ротовой полости, укусы животных, легочные заболевания, воспалительные заболевания тазовых органов и многие другие заболевания также могут быть вызваны именно анаэробами.

В разных организмах инфекция развивается по-разному. На это влияет и вид возбудителя, и состояние здоровья человека. Из-за трудностей, связанных с диагностированием анаэробных инфекций, заключение часто основывается на предположениях. Отличаются некоторыми особенностями инфекции, вызванные неклостридиальными анаэробами .

Первыми признаками заражения тканей аэробами являются нагноения, тромбофлебиты, газообразование. Некоторые опухоли и новообразования (кишечные, маточные и другие) также сопровождаются развитием анаэробных микроорганизмов. При анаэробных инфекциях может появляться неприятный запах, однако, его отсутствие не исключает анаэробов в качестве возбудителя инфекции.

Особенности получения и транспортировки образцов

Самым первым исследованием в определении инфекций, вызванных анаэробами, является визуальный осмотр. Различные кожные поражения являются частым осложнением. Также свидетельством жизнедеятельности бактерий будет наличие газа в зараженных тканях.

Для лабораторных исследований и установления точного диагноза, прежде всего, надо грамотно получить образец материи из пораженного участка. Для этого используют специальную технику, благодаря которой нормальная флора не попадает в образцы. Наилучший метод – это аспирация прямой иглой. Получение лабораторного материала методом мазков не рекомендуется, но возможно.

К числу проб, непригодных для проведения дальнейшего анализа, относятся:

• мокроты, полученные путем самовыделения;
• пробы, которые получены при бронхоскопии;
• мазки из влагалищных сводов;
• моча при свободном мочеиспускании;
• фекалии.

Для исследования могут быть использованы:

• кровь;
• плевральная жидкость;
• транстрахеальные аспираты;
• гной, полученный из полости абсцесса;
• спинно-мозговая жидкость;
• пунктаты легких.

Транспортировать образцы необходимо максимально быстро в специальном контейнере или пластмассовой сумке с анаэробными условиями, так как даже кратковременное взаимодействие с кислородом может вызвать гибель бактерий. Жидкие образцы перевозят в пробирке или в шприцах. Тампоны с образцами транспортируют в пробирках с углекислым газом или заранее подготовленными средами.

В случае диагностирования анаэробной инфекции для адекватного лечения необходимо следовать следующим принципам:

• токсины, вырабатываемые анаэробами, надо нейтрализовать;
• среду обитания бактерий следует изменить;
• распространение анаэробов нужно локализовать.

Для соблюдения этих принципов в лечении используют антибиотики , которые воздействуют как на анаэробов, так и на аэробные организмы, так как часто флора при анаэробных инфекциях носит смешанный характер. При этом, назначения лекарственные препараты, врач должен оценить качественный и количественный состав микрофлоры. К средствам, которые активны против анаэробных возбудителей относят: пенициллины, цефалоспорины, хлопамфеникол, фторхиноло, метранидазол, карбапенемы и другие. Некоторые препараты имеют ограниченное действие.

Для контроля среды обитания бактерий в большинстве случаев используют хирургическое вмешательство, которые выражается в обработке пораженных тканей, дренировании абсцессов, обеспечении нормальной циркуляции крови. Игнорировать хирургические методы не стоит из-за риска развития опасных для жизни осложнений.

Иногда используют вспомогательные методы лечения , а также из-за трудностей, связанных с точным определением возбудителя инфекции, применяют эмпирическое лечение.

При развитии анаэробных инфекций в ротовой полости также рекомендуется добавить в рацион как можно больше свежих фруктов и овощей. Наиболее полезны при этом яблоки и апельсины. Ограничению подвергают мясную пищу и фастфуд.