Анаэробные организмы

Работа устройств различных типов

Распад органики в анаэробных септиках проходит в 2 этапа. Сначала происходит медленное брожение. Образуется дурнопахнущий ил, его частицы иногда поднимаются наверх. Постепенно пространство камеры заполняют газы, вытеснив кислород. Создается среда, полностью соответствующая условиям жизнедеятельности анаэробных бактерий.

Органика начинает распадаться. Результаты другие, чем на первом этапе. Исчезает запах, образуется метан и темный ил, который называют живым. В нем содержится множество бактерий, обеспечивающих переработку органических веществ. При недостаточной интенсивности процесса покупают и добавляют в септик живые микроорганизмы.

В аэробных септиках бактериям нужен кислород. Условия обитания анаэробов для этого вида бактерий совершенно непригодны. Активность при поступлении воздуха через вентиляционные отверстия невысокая, но жизнедеятельность микроорганизмов обеспечивается.

Его размещают вдали от септика или устанавливают в заводскую конструкцию. Кислород попадает в стоки через аэраторы – перфорированные трубки, опущенные в жидкость.

Одними аэрационными камерами промышленные изделия не ограничиваются. В них происходит глубокая очистка: механическая, анаэробами и аэрацией. В большинстве устройств циклы повторяются, пока не произойдет очистка до 98%.

Что это за методы биологического очищения?

Аэробные и анаэробные методы относятся к биологической очистке. Все они задействуют микроорганизмы, которые расщепляют органику на отдельные компоненты. В итоге бактерия получает строительный материал для роста и развития.

В сточных водах в большом количестве имеются органические соединения, которые и становятся питательной средой для микроорганизмов.

Сфера применения таких методов – это очистные конструкции для различных предприятий:

  • по изготовлению соков, пива, алкогольной продукции и других напитков;
  • по переработке сыворотки;
  • сельского хозяйства;
  • молокозаводы;
  • фармацевтические компании;
  • мясокомбинаты;
  • производители косметики;
  • предприятия химической промышленности.

Для аэробной очистки требуется непрерывное поступление кислорода. Это главный фактор, обеспечивающий деятельность микроорганизмов.

Анаэробный метод используется для ликвидации ила и других твердых осадков. При этом происходит отделение нерастворимых элементов, которые разлагаются с помощью бактерий.

Внимание! На выбор способа очищения влияют многие факторы: состав сточных вод, специализация и расположение предприятия, климат в регионе.

При анализе загрязненности используется термин ХПК – химическое потребление кислорода. Этот показатель отражает концентрацию органики в воде.

Нужно создать благоприятные условия для биобактерий

Ваша система будет бесперебойно работать при соблюдении простых правил:

  1. Правильно рассчитайте требуемый объем (зависит от количества жильцов и устройств в доме, а также площади участка и отводимой воды). Если накопитель будет слишком мал, то очищать его от твердого осадка потребуется слишком часто.
  2. Система должна регулярно использоваться. Без питающих их сточных вод бактерии погибнут через 3–4 дня.
  3. Устойчивые бактерии, не боящиеся химии вовсе, – все еще не существуют. Даже специальные штаммы погибают или угнетаются хлором, формальдегидами, агрессивными кислотами и щелочами, антибиотиками, нефтепродуктами. Поэтому следует предусмотрительно относится к составу бытовых сточных вод и продуманно выбирать моющие средства. Даже порошок для стиральной и посудомоечной машины лучше выбирать с учетом этого параметра. Рекомендуемый уровень кислотности воды (рН) от 4 до 10.
  4. Оптимальная температурный режим внутри накопителя – от 10 до 35 градусов. Это может сыграть свою роль зимой, поэтому позаботьтесь о теплоизоляции и глубоком заложении резервуара, а также о дополнительном охлаждении слишком горячих бытовых стоков.
  5. Большой проблемой может стать вымывание. Бактерии задержатся в септике, если на дне и стенках есть досыпка щебня, гравия, доменного шлака, антрацита. В емкостях биологической доочистки хорошо себя зарекомендовали полимерные материалы. Сделанные из них щетки, сетки, а также ворсистые материалы, размещенные в объеме свободно, повышают эффективность очистки до 90 % (против 25 % у щебня).
  6. В зависимости от режима эксплуатации в среднем один раз в 1–3 года необходимо удалять со дна твердый осадок. Анаэробным веществам требуется соотношение жидкости к осадку в отстойнике не менее чем 2 к 1.
  7. Примерно раз в 2 месяца подливают в канализацию порцию биоактиватора, чтобы поддерживать колонии.
  8. Необходимо прочищать дренажные системы на участке водой под давлением, фильтр биологической доочистки промывать примерно раз в полгода от накопившегося на стенках осадка.

Признаки плохого функционирования накопителя:

  1. Большое количество осадка.
  2. Мутная, плохо пахнущая вода на выходе.
  3. Выделение сильных неприятных запахов.

Важно! Очищенную воду (техническую) нельзя применять как питьевую, однако она пригодна для полива растений

Особенности для получения образцов

Первейшее исследование при инфекциях, вызванных анаэробами – это внешний осмотр общего вида человека, его кожных покровов. Потому что наличие кожных заболеваний у человека – это осложнения. Они свидетельствуют, что о жизнедеятельности бактерий наличием газов в зараженных тканях.

При лабораторных исследованиях, определения уточненного диагноза, необходимо правильно заполучить образец зараженной материи. Зачастую применяют специализированную технику. Самым лучшим методом получения образцов считается аспирация, выполненная с помощь прямой иглы.

Виды проб, несоответствующие возможности продолжения анализов:

  • мокрота, приобретенная самовыделением;
  • пробы бронхоскопии;
  • виды мазков от сводов влагалища;
  • моча от свободного мочеиспускания;
  • виды фекалий.

Исследованиям подлежат пробы:

  1. крови;
  2. жидкости плевральной;
  3. транстрахеальных аспиратов;
  4. гноя, взятого из абсцессов
  5. жидкости из мозга спины;
  6. пунктатов легких.

Она должна быть предназначена к анаэробным условиям. Потому что взаимодействие образцов с кислородом воздуха, может вызывать полную гибель бактерий. Жидкие виды образцов перемещают в пробирках, иногда прямо в шприцах.

Анаэробы относятся к бактериям, которые появились на планете Земля раньше других живых организмов.

Они играют важную роль в экосистеме, отвечают за жизнедеятельность живых существ, участвуют в процессе ферментации и разложении.

Одновременно с этим анаэробы вызывают развитие опасных болезней и воспалительных процессов.

Когда возникает потребность в чистых культурах?

Под чистыми культурами подразумевается набор бактерий, которые относятся к одному виду и обладают сходными культуральными, химическими и морфологическими характеристиками.

Применяться такие культуры могут в следующих случаях:

  1. При необходимости изучить систематику и переменчивость отдельных бактерий.
  2. При необходимости диагностировать инфекционное заболевание.
  3. В промышленных целях – в виде сырья для создания антибиотиков, витаминных и ферментных препаратов, гормонов стероидного типа, вакцин и прочих продуктов.
  4. В пищевой промышленности – в виде сырья для производства пива, вина, создания хлебобулочной и молочной продукции.

Чтобы получить чистые культуры отдельных микроорганизмов, применяются следующие методы: капельная технология Линднера, метод Ганзена с использованием влажной камеры, метод выделения из единой колонии на желатиновой либо агарной среде и микроманипуляторный метод.

Наличие систем, защищающих клетку от агрессивных форм кислорода

На воздухе могут жить только те микроорганизмы, которые имеют защитные антиоксидантные системы. В процессе преобразования кислорода образуются разные токсичные соединения: супероксидный анион, синглетный кислород, перекись водорода.

Обезвреживают их специальные ферменты – супероксиддисмутаза, каталаза, цитохромы. Последние  имеются у аэробов (их обычно 3). У факультативных анаэробов их меньше (1–2), тогда как у облигатных они совсем отсутствуют.

Многие анаэробные микроорганизмы в присутствии каталазы способны нормально переносить воздействие кислорода. Своего же такого фермента у них нет.

При повышении концентрации кислорода до 40–50 % аэробные организмы прекращают рост. Чистый О2 губительно действует на все живое. Играет роль даже не концентрация молекул свободного кислорода, а соотношение водорода и кислорода. Его называют окислительно-восстановительным показателем. Диапазон условий для оптимального существования бактерий – от 0 до 40. Для анаэробов подходит среда с ОВП менее 14.

Особенности метаболизма

Аэробные организмы используют в качестве источника энергии глюкозу. Она распадается до пировиноградной кислоты в процессе гликолиза, а затем в присутствии кислорода превращается в воду и углекислоту. При этом распад одной молекулы глюкозы сопровождается образованием 38 молекул АТФ.

Процесс окислительного фосфорилирования происходит у аэробов в митохондриях на мембранах. Здесь сосредоточена цепь из цитохромов, которые передают друг другу электроны вплоть до конечного акцептора – кислорода.

Аэробы способны извлекать энергию при окислении метана, сероводорода, железо- и азотсодержащих веществ, водорода.

У анаэробов происходит только гликолиз, далее пировиноградная кислота подвергается брожению:

  • молочнокислому – бифидо-, лактобактерии, стрептококки;
  • спиртовому – грибы рода Кандида;
  • маслянокислому – клостридии;
  • муравьинокислому – энтеробактерии.

Энергетический выход при этом составляет 2 молекулы АТФ. Ферменты, которые участвуют в этих реакциях, – дегидрогеназы – находятся на мембране клетки и внутри цитоплазмы.

В норме в кишечнике преобладают процессы брожения. При этом pH среды сдвигается в кислую сторону – гнилостная флора не может существовать в таких условиях. При недостаточной активности нормальной микрофлоры активизируются патогенные бактерии кишечника (бацилла перфрингенс, спорогенус), преобладает распад белков, сдвигается pH в щелочную сторону. Этот процесс сопровождают признаки интоксикации, неприятный запах, проблемы с дефекацией.

Критерии выбора и правила использования бактерий

На сегодняшний день ассортимент очистительных препаратов достаточно велик. Но как выбрать бактерии для септика правильно? На этот счёт существует несколько простых рекомендаций:

  1. Не стоит клевать на броские надписи «уникальный», «особенный», «инновационная разработка» и тому подобных. В этой сфере не замечено никаких прорывов, а вот прилично переплатить за якобы новшество придётся. Приобретать нужно товары от известных производителей, которые проверены временем. Это является гарантией соблюдения нужных этапов изготовления, которые способствуют адекватной и правильной работе средства.
  1. К каждому средству прилагается инструкция по применению, содержащая рекомендации к использованию, и описание для каких целей подходит средство.
  2. Форма препарата, по сути, ни на что не влияет. Таблетки, порошки и жидкости будут одинаково эффективны. Главное — неукоснительно следовать букве инструкции. В случае применения жидкости её необходимо слить в отхожее место, приправив большим количеством воды, чтобы разнести бактерии для септика по всей канализации.

Когда в наличии имеются таблетки, их требуется предварительно размешать с чистой водой, а дальше порядок действий такой же, как и для жидкости.

Выбор бактерий для септиков

Соблюдая правила использования бактерий для септика вы будете гораздо реже использовать биопрепараты. Для этого нужно правильно распределять бытовую химию по составу. В современной промышленности существует масса веществ, замечательных с точки зрения дезинфекции и губительных для жизнедеятельности колонии бактерий.

Но эта проблема уже решена. В магазинах и на рынках в есть в наличии натуральные средства, не причиняющие вреда септикам. Они включают в состав исключительно натуральные и безвредные ингредиенты. Процентное включение неионогенных поверхностно-активных веществ находится на уровне, не превышающем 5%.

Особую опасность представляют всевозможные органические и неорганические растворители. В их число входят: керосин, бензин, кислоты и прочие.

Чтобы дополнительно очистить воду на выходе из стока ставят аэрационные поля. Если уровень почвенных вод слишком высокий — кассета фильтра для септика устанавливается над землёй.

Результаты от использования септика следующие:

  1. Сокращение объёмов твёрдых веществ и, как следствие — экономия на обслуживающие работы.
  2. Подстёгивание процедур брожения и разложения органических соединений.
  3. Ликвидация зловония от перегнивания отходов.
  4. Растворение налёта и жировых отложений. За счёт этого ваши трубы не будут зарастать и засоряться.

Бактерии для септика — это простое и эффективное решение для очистки сточных вод и уменьшения объёма отходов. Они выступают катализатором природных процессов по разложению и перегниванию.

Дифференциально — диагностические питательные среды

  • Среды Гисса («пестрый ряд»)
  • Среда Ресселя (Рассела)
  • Среда Эндо
  • Среда Плоскирева или бактоагар «Ж»
  • Висмут-сульфитный агар

Среды Гисса: К 1 % пептонной воде добавляют 0,5 % раствор определённого углевода (глюкоза, лактоза, мальтоза, маннит, сахароза и др.) и кислотно-щелочной индикатор Андреде, разливают по пробиркам, в которые помещают поплавок для улавливания газообразных продуктов, образующихся при разложении углеводородов.

Среда Ресселя (Рассела) применяется для изучения биохимических свойств энтеробактерий(шигелл, сальмонелл). Содержит питательный агар-агар, лактозу, глюкозу и индикатор (бромтимоловый синий).
Цвет среды травянисто-зелёный. Обычно готовят в пробирках по 5 мл со скошенной поверхностью. Посев осуществляют уколом в глубину столбика и штрихом по скошенной поверхности.

Среда Плоскирева (бактоагар Ж) — дифференциально-диагностическая и селективная среда, поскольку подавляет рост многих микроорганизмов, и способствует росту патогенных бактерий (возбудителей брюшного тифа, паратифов, дизентерии). Лактозоотрицательные бактерии образуют на этой среде бесцветные колонии, а лактозоположительные — красные. В составе среды — агар, лактоза, бриллиантовый зелёный, соли желчных кислот, минеральные соли, индикатор (нейтральный красный).

Висмут-сульфитный агар предназначен для выделения сальмонелл в чистом виде из инфицированного материала. Содержит триптический гидролизат, глюкозу, факторы роста сальмонелл, бриллиантовый зелёный и агар. Дифференциальные свойства среды основаны на способности сальмонелл продуцировать сероводород, на их устойчивости к присутствию сульфида, бриллиантового зелёного и лимоннокислого висмута. Маркируются колонии в чёрный цвет сернистого висмута (методика схожа со средой Вильсона-Блера).

Аэрофильные микроорганизмы

Аэробами называют микроорганизмы, чье дыхание невозможно без свободного кислорода воздуха, а их культивирование проходит на поверхности питательных сред.

По степени зависимости от кислорода все аэробы делят на:

  • облигатные (аэрофилы) – способны развиваться только при высокой концентрации кислорода в воздухе;
  • факультативно-аэробные микроорганизмы, развивающиеся и при пониженном количестве кислорода.

Свойства и особенности аэробов

Аэробные бактерии обитают в почве, воде и воздухе и активно участвуют в круговороте веществ. Дыхание бактерий, которые являются аэробами, осуществляется путем прямого окисления метана (СН4), водорода (Н2), азота (N2), сероводорода (Н2S), железа (Fe).

К облигатным аэробным микроорганизмам, которые являются патогенными для человека, относятся туберкулезная палочка, возбудители туляремии и холерный вибрион. Всем им для жизнедеятельности необходимо высокое содержание кислорода. Факультативно-аэробные бактерии, такие как сальмонелла, способны осуществлять дыхание при весьма незначительном количестве кислорода.

Аэробные микроорганизмы, осуществляющие свое дыхание в кислородной атмосфере, способны существовать в весьма широком диапазоне при парциальном давлении от 0,1 до 20 атм.

Выращивание аэробов

Культивирование аэробов подразумевает использование подходящей питательной среды. Необходимыми условиями являются также количественный контроль кислородной атмосферы и создание оптимальных температур.

Дыхание и рост аэробов проявляется в виде образования мути в жидких средах или, в случае плотных сред, в виде образования колоний. В среднем для выращивания аэробов в условиях термостатирования потребуется о 18 до 24 часов.

Анаэробный энергетический обмен в тканях человека и животных

Анаэробное и аэробное энергообразование в тканях человека

Некоторые ткани животных и человека отличаются повышенной устойчивостью к гипоксии (особенно мышечная ткань). В обычных условиях синтез АТФ идет аэробным путем, а при напряженной мышечной деятельности, когда доставка кислорода к мышцам затруднена, в состоянии гипоксии, а также при воспалительных реакциях в тканях доминируют анаэробные механизмы регенерации АТФ. В скелетных мышцах выявлены 3 вида анаэробных и только один аэробный путь регенерации АТФ.

3 вида анаэробного пути синтеза АТФ

К анаэробным относятся:

  • Креатинфосфатазный (фосфогеный или алактатный) механизм — перефосфорилирование между креатинфосфатом и АДФ
  • Миокиназный — синтез (иначе ресинтез
    ) АТФ при реакции трансфосфорилирования 2 молекул АДФ (аденилатциклаза)
  • Гликолитический — анаэробное расщепление глюкозы крови или запаса гликогена, заканчивающийся образованием

Все живые организмы делятся на аэробов и анаэробов, включая бактерий. Поэтому существует два типа бактерий в организме человека и вообще в природе – аэробные и анаэробные. Аэробы должны получать кислород
, чтобы жить, тогда как он не нужен вообще или не обязателен
. И те, и другие типы бактерий играют важную роль в экосистеме, принимая участие в разложении органических отходов. Но среди анаэробов много видов, которые способны вызывать проблемы со здоровьем у человека и животных.

Люди и животные, а также большинство грибов и т.д. – все обязательные аэробы, которым нужно дышать и вдыхать кислород, чтобы выжить.

Анаэробные бактерии в свою очередь делятся на:

  • факультативные (условные) – нуждаются в кислороде для более эффективного развития, но могут обходится без него;
  • облигатные (обязательные) – кислород для них смертелен и убивает через некоторое время (оно зависит от вида).

Анаэробные бактерии способны жить в местах, где мало кислорода, таких как человеческая ротовая полость, кишечник. Многие из них вызывают заболевания в тех областях человеческого организма, где меньше кислорода, – горле, во рту, кишечнике, среднем ухе, ранах (гангрены и абсцессы), внутри прыщей и т.д. Помимо этого есть и полезные виды, помогающие пищеварению.

Аэробные бактерии, по сравнению с анаэробными, используют O2 для клеточного дыхания. Анаэробное же дыхание означает энергетический цикл с меньшей эффективностью для производства энергии. Аэробное дыхание – это энергия, выделяемая сложным процессом, когда O2 и глюкоза метаболизируются вместе внутри митохондрий клетки.

При сильных физических нагрузках организм человека может испытывать кислородное голодание. Это вызывает переключение на анаэробный метаболизм в скелетных мышцах, в процессе которого вырабатываются кристаллы молочной кислоты в мышцах, так как углеводы расщепляются не полностью. После этого мышцы позже начинают болеть (крепатура) и лечатся путем массирования области для ускорения растворения кристаллов и естественным вымыванием их кровотоком со временем.

Анаэробные и аэробные бактерии развиваются и размножаются при ферментации – в процессе разложения органических веществ при помощи ферментов. При этом аэробные бактерии используют кислород, присутствующий в воздухе для энергетического метаболизма, по сравнению с анаэробными бактериями, которые не нуждаются в кислороде из воздуха для этого.

Это можно понять, проведя эксперимент, чтобы идентифицировать тип, выращивая аэробные и анаэробные бактерии в жидкой культуре. Аэробные бактерии соберутся сверху, чтобы вдохнуть больше кислорода и выжить, тогда как анаэробные – скорее соберутся на дне, чтобы избежать кислорода.

Почти все животные и люди являются обязательными аэробами, для которых требуется кислород для дыхания, тогда как стафилококки во рту являются примером факультативных анаэробов. Отдельные человеческие клетки также являются факультативными анаэробами: они переключаются на ферментацию молочной кислоты, если кислород недоступен.

Анаэробный

Анаэробное разложение не требует поступления кислорода. В результате происходит процесс брожения и выделяет газ метан. В естественных условиях подобные процессы наблюдаются на болотистой местности. При разложении органики выходят так называемые болотные газы.

Анаэробная очистка включает 4 этапа:

  1. Гидролиз. Сложные углеводороды разлагаются на воду и более простые составляющие.
  2. Предварительное окисление. В результате выделяются спирты и кислоты.
  3. Завершающее окисление продуктов.
  4. Переработка веществ бактериями и выделение метана.

Все стадии анаэробного очищения тесно связаны между собой. При нарушении одного этапа очистка прекращается.

Анаэробные устройства имеют вид герметичных контейнеров. Обычно их располагают под землей.

На дне емкости образуется осадок. В верхней части резервуаров имеются колпаки, предназначенные для отвода газа.

Деятельность анаэробных бактерий не приводит к выделению энергии. Поэтому температура внутри контейнера не изменяется. Такое оборудование работает без системы управления, поэтому их стоимость достаточно низкая.

Основной минус анаэробного метода – выделение метана. Поэтому системы возводят на ровной местности, которая постоянного продувается ветрами. Обязательно устанавливаются датчики. При повышении концентрации метана срабатывает система сигнализации.

Важно! Анаэробный активный ил безопасен для окружающей среды. Его используют в качестве удобрений.. Особенности работы анаэробных устройств:

Особенности работы анаэробных устройств:

  • удаляют более 90% загрязнений;
  • ликвидация 1 кг ХПК позволяет получить 40 г ила;
  • компактные размеры;
  • образование биогаза;
  • для ликвидации 1 кг загрязнений нужна энергия 0,5 кВтч.

Анаэробные сооружения строят для очистки воды с повышенной концентрацией ХПК. Для их возведения требуется меньше места, также сокращается объем работ и денежных затрат.

Значительно понижают эффективность следующие факторы:

  • высокая кислотность сточных вод;
  • снижение температуры ниже установленного уровня (20-30 градусов);
  • пониженное содержание загрязнений.

Общие методы культивирования для анаэробных организмов

GasPak
— система химическим путем обеспечивает постоянство газовой смеси, приемлемой для роста большинства анаэробных микроорганизмов. В герметичном контейнере, в результате реакции воды с таблетками боргидрида натрия и бикарбоната натрия образуется водород и диоксид углерода . Водород затем реагирует с кислородом газовой смеси на палладиевом катализаторе с образованием воды, уже вторично вступающей в реакцию гидролиза боргидрида.

Данный метод был предложен Брюером и Олгаером в 1965 году. Разработчики представили одноразовый пакет, генерирующий водород, который был позднее усовершенствован ими до саше, генерирующих двуокись углерода и содержащих внутренний катализатор.

Метод Цейсслера
применяется для выделения чистых культур спорообразующих анаэробов. Для этого производят посев на среду Китт-Тароцци, прогревают 20 мин при 80 °C (для уничтожения вегетативной формы), заливают среду вазелиновым маслом и инкубируют 24 ч в термостате. Затем производят посев на сахарно-кровяной агар для получения чистых культур. После 24-часового культивирования интересующие колонии изучаются — их пересеивают на среду Китт-Тароцци (с последующим контролем чистоты выделенной культуры).

Метод Фортнера

Метод Фортнера
— посевы производят на чашку Петри с утолщенным слоем среды, разделённым пополам узкой канавкой, вырезанной в агаре. Одну половину засевают культуру аэробных бактерий, на другую — анаэробных. Края чашки заливают парафином и инкубируют в термостате. Первоначально наблюдают рост аэробной микрофлоры, а затем (после поглощения кислорода) — рост аэробной резко прекращается и начинается рост анаэробной.

Метод Вейнберга
используется для получения чистых культур облигатных анаэробов. Культуры, выращенные на среде Китта-Тароцци, переносят в сахарный бульон. Затем одноразовой пастеровской пипеткой материал переносят в узкие пробирки (трубки Виньяля) с сахарным мясо-пептонным агаром, погружая пипетку до дна пробирки. Засеянные пробирки быстро охлаждают, что позволяет фиксировать бактериальный материал в толще затвердевшего агара. Пробирки инкубируют в термостате, а затем изучают выросшие колонии. При обнаружении интересующей колонии на её месте делают распил, материал быстро отбирают и засеивают на среду Китта-Тароцци (с последующим контролем чистоты выделенной культуры).

Метод Перетца

Метод Перетца
— в расплавленный и охлаждённый сахарный агар-агар вносят культуру бактерий и заливают под стекло, помещённое на пробковых палочках(или фрагментах спичек) в чашку Петри . Метод наименее надежен из всех, но достаточно прост в применении.

Культивирование микроорганизмов-анаэробов: основные особенности

Анаэробы представляют собой микроорганизмы, развитие и деление которых происходит в среде, не содержащей кислород в свободном виде. Обнаруживаются они практически во всех человеческих тканях, пробы берутся из воспалительно-гнойных очагов.

Принципы выращивания анаэробных микроорганизмов представляют собой более длительную и хлопотную процедуру, чем культивирование аэробных форм. Связано это с тем, что контакт культур с кислородом нужно свести к минимуму. Чтобы анаэробные условия были правильными, применяются разные методы, которые условно разделяются на биологические, химические и физические. Несмотря на свои особенности, все они имеют один сходный принцип – обеспечение замкнутого пространства.

Под физическими методами культивирования подразумевается выращивание микроорганизмов посредством микроанаэростата. В данном вакуумном агрегате вместо воздуха применяется газовая смесь.

К химическим методикам культивирования можно отнести:

  1. Методы, при которых используются химические вещества, способные поглощать кислородные молекулы. Для реализации в лабораторных условиях берутся хлорид меди одновалентной, раствор пирогаллола щелочной, дитионит натрия, а также другие реактивы.
  2. Метод, для которого используются восстанавливающие агенты, добавляемые с целью уменьшения окислительно-восстанавливающего эффекта среды. Происходить это может благодаря аскорбиновой кислоте, цистеину, тиогликолату натрия.

Что касается биологических способов размножения бактерий, то для их выполнения применяется, к примеру, чашка Петри, разделенная на две половины посредством желобка. В одной из половин помещаются анаэробные, а в другой – аэробные микроорганизмы, после чего края чаши заливаются парафином. Как только аэробы используют весь кислород, активируется рост анаэробных организмов.

Для культивирования молочнокислых бактерий могут применяться и другие способы:

  1. Посев в высокие слоя питательных сред.
  2. Размножение в плотных средах (с самой их толще).
  3. Метод размножения в вязких условиях, при которых процесс диффузии кислородных молекул в жидкость снижается при повышении ее плотности.
  4. Культивирование при помощи вазелинового масла либо стерильного парафина, заливаемого в питательную среду.

При наличии необходимых навыков, оборудования и реактивов, выделение анаэробных и других бактерий можно проводить и в домашних условиях.

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.

  • Факультативные бактерии могут существовать в любой среде. Причиной этого является то, что они могут менять один метаболический путь на другой. К ним причисляются кишечная палочка, стафилококки, шигеллы и другие.
  • Облигатные бактерии погибают, если в питательной среде присутствует свободный кислород. Их, в свою очередь, классифицируют на:
    • клостридии – облигатные аэробные бактерии, образующие споры. К ним относятся возбудители столбняка и ботулизма.
    • неклостридиальные анаэробы. Этот вид является составляющей микрофлоры живых организмов. Значительную роль эти анаэробы играют во время развития различных гнойно-воспалительных заболеваний. В основном неспорообразующие бактерии обитают в ротовой полости, в желудочно-кишечном тракте, на коже и в женских половых путях.
  • Капнеистические анаэробы. Этому виду необходима повышенная концентрация уклекислоты.
  • Аэротолерантные бактерии. Такой вид не обладает различными типами дыхания, но при этом не гибнет, если в питательной среде присутствует молекулярный кислород.
  • Умеренно-строгие анаэробы. Этот вид, как и капнеистические бактерии, не гибнет в среде с кислородом, но при этом не размножается. Для размножения ему необходима среда с низким парциальным давлением кислорода.

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.

всеобщность

Классификация видов бактерий в аэробных и анаэробных бактериях выполняется в соответствии с источником энергии, используемым для питания процессов биосинтеза их метаболизма.

2

Основываясь на этом типе классификации, различные виды бактерий можно разделить на четыре большие группы.

Обязательные аэробы

Бактерии, принадлежащие к этой группе, черпают энергию из аэробного дыхания ; следовательно, им абсолютно необходим кислород (O 2 ), чтобы выжить.

Обязательные анаэробы

Обязательные анаэробы — также известные как аэрофобы — это бактерии, которым не нужен O 2 для выживания, но, напротив, присутствие кислорода в их среде обитания тормозит их рост.

Эти бактерии получают энергию от других метаболических процессов, таких как ферментация, анаэробное дыхание, бактериальный фотосинтез или метаногенез .

Дополнительные аэробы / анаэробы

Кислород не является обязательным для роста бактерий, принадлежащих к этой группе, но когда он доступен, он все еще используется.

Эти микроорганизмы фактически в анаэробных условиях (отсутствие O 2 ) получают энергию от таких процессов, как ферментация или анаэробное дыхание, в то время как в присутствии кислорода (аэробные условия) они производят энергию посредством аэробного дыхания .

Аэротолерантные анаэробы

Эти бактерии производят энергию исключительно посредством анаэробных процессов (как правило, путем ферментации ), но — вопреки тому, что происходит с облигатными анаэробами — присутствие кислорода в их среде обитания не препятствует их росту.

Тип поведения бактерий к кислороду зависит от типа ферментов, которыми обладает сама бактерия. Более конкретно, это зависит от ферментов, способных взаимодействовать с кислородом и его радикалами, такими как супероксидный анион (O 2 -), гидроксильные радикалы (• OH) и перекись водорода (H 2 O 2 ),

Эти ферменты:

  • Супероксиддисмутаза — это фермент, присутствующий в облигатных аэробах, в аэротолерантных анаэробах и во многих дополнительных аэробах. Его работа заключается в предотвращении накопления супероксида, который в противном случае был бы смертельным для клетки.
  • Каталаза — это фермент, присутствующий в облигатных аэробах и во многих дополнительных аэробах. Его задача — разложить перекись водорода (H 2 O 2 ) на воду (H 2 O) и кислород (O 2 ). Таким образом, фермент очищает бактериальную клетку от этого чрезвычайно вредного компонента.
  • Пероксидаза, является ферментом, присутствующим во многих аэротолерантных анаэробах. Его задача — преобразовать перекись водорода (H 2 O 2 ) в воду (H 2 O) по механизму переноса электронов.

Обязательные анаэробы не обладают этими ферментами, поэтому присутствие кислорода в их среде обитания тормозит их рост.

Кислородные радикалы образуются как отходы метаболических процессов, как из прокариотических клеток (например, бактериальных), так и из эукариотических клеток (таких как клетки животных и растений). Эти радикалы вредны для клетки и должны быть немедленно разрушены, чтобы предотвратить их токсическое действие. Следовательно, только бактерии, которые обладают ферментами, ответственными за деградацию кислородных радикалов, могут выживать и расти в аэробных условиях.

Фотосинтетические организмы (такие как растения, водоросли и некоторые виды бактерий) и даже некоторые нефотосинтетические организмы способны защищать себя от действия радикалов O 2 благодаря наличию определенных пигментов, каротиноидов . Эти пигменты, на самом деле, способны нейтрализовать токсичные кислородные радикалы, защищая клетки от окислительных механизмов.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий