АЕРОБНІ БАКТЕРІЇ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРИКЛАДИ, КУЛЬТУРИ, ХВОРОБИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Ці аеробні бактерії представляють собою широку групу бактерій, які характеризуються потреба кисню для їх метаболічних процесів. Ці бактерії використовують кисень для розщеплення органічних сполук до більш простих сполук через процес, відомий як клітинне дихання.

Багато фахівців стверджують, що поява цього типу бактерій є прямим наслідком процесу фотосинтезу. Завдяки цьому рівень кисню в атмосфері підвищився і спочатку був токсичним для багатьох живих істот. Через це багатьом організмам довелося адаптуватися і почати використовувати кисень.

Мікобактерії туберкульозу, аеробні бактерії. Джерело: Кредит для фотографій: Джаніс КаррКонтент Постачальники: CDC / Dr. Ray Butler; Джаніс Карр

Існує багато видів, які входять до групи аеробних бактерій. Найбільш репрезентативними є роди Bacillus, Mycobacterium та Nocardia. Так само багатьом з цих бактерій є відомі збудники людини, навіть спричиняючи патології, які можуть спричинити смерть.

характеристики

Основна характеристика аеробних бактерій полягає в тому, що для їх розвитку вони обов'язково потребують середовища, в якому є достатня кількість кисню, оскільки в процесі їх метаболізму вони здійснюють процес клітинного дихання.

У цьому процесі вони використовують кисень для розщеплення молекул від органічних сполук, таких як глюкоза, до більш простих сполук, таких як вуглекислий газ і вода, з подальшим отриманням енергії у формі АТФ.

Так само більшість видів, що входять до цієї групи, не мають здатності синтезувати фермент каталази, тому вони не можуть розщепити молекулу перекису водню на воду та кисень.

Види аеробних бактерій

Взагалі розуміється, що аеробні бактерії - це ті, які потребують наявності кисню для того, щоб розвиватися та рости. Однак потреба в цьому хімічному елементі в бактеріях цієї групи неоднакова для всіх. У цьому сенсі існує кілька видів аеробних бактерій: облігатні аеробні, факультативно анаеробні та мікроаерофільні.

Обов’язкові аеробні бактерії

Вони є бактеріями, які обов'язково потребують кисню для вироблення. Їм потрібен цей елемент для здійснення процесу клітинного дихання.

Факультативні анаеробні бактерії

Це бактерії, які з еволюційної точки зору мають певну перевагу, оскільки можуть вижити як у середовищах, де є присутність кисню, так і в тих середовищах, де його немає.

Це пов’язано з тим, що в межах свого стільникового механізму вони мають необхідні елементи для здійснення анаеробних процесів, за допомогою яких вони можуть отримувати енергію. Таким чином, що при нестачі кисню ці бактерії не гинуть, а здійснюють інші обмінні процеси.

Мікроаерофільні бактерії

Це дуже особливий тип бактерій. Вони використовують кисень як основний елемент для здійснення процесу клітинного дихання. Однак атмосферні концентрації цього газу (приблизно 21%) токсичні для цих бактерій.

Аеробні види бактерій

Бактерії роду

Рід Bacillus складається з великої кількості видів, які характеризуються формою стрижня та грампозитивністю. Однією з найвидатніших характеристик цих бактерій є те, що коли умови навколишнього середовища стають ворожими, вони утворюють спори в своїх клітинах. Вони дуже стійкі і покликані забезпечити виживання бактерій у шкідливих умовах навколишнього середовища.

Всередині цього роду є бактерії, які строго аеробні, в той час як є інші, які вважаються факультативно аеробними. Серед видів бактерій роду Bacillus можна відзначити: Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis та Bacillus thuringiensis, серед інших.

Бацил

Це добре відома та вивчена бактерія у світі мікробіології, оскільки завдяки своєму потенціалу та очевидній патогенності її використовували як біологічну зброю. Спори його дуже токсичні і легко проникають в організм людини, через дихальні шляхи при вдиханні, при попаданні забрудненої їжі або при контакті з відкритою раною.

Вже в організмі він викликає інфекцію, яка загальним чином відома під назвою сибірська виразка, яка може бути шкірною, легеневою або шлунково-кишковою.

Bacillus cereus

Це факультативна аеробна бактерія, яка добре відома для виробництва токсинів. Ці токсини можуть викликати різні патології у людини, такі як синдром блювотного характеру та діарейний синдром, як на шлунково-кишковому рівні. Так само він може вражати й інші органи, наприклад очі, в яких він може викликати кератит і ендофтальміт.

Bacillus subtilis

Це, мабуть, найбільш вивчений вид роду Bacillus. Настільки, що його вважають "типом виду". Як і інші види Bacillus, він виробляє спори, зокрема ендоспори, що знаходяться в центрі бактеріальної клітини.

Це нешкідлива бактерія для людини, за винятком деяких дуже поодиноких випадків отруєння зараженою їжею. На додаток до цього він несе широкий спектр переваг, таких як синтез протигрибкових та антибіотичних речовин, а також застосування у промисловій галузі.

Нокардія

Це рід грампозитивних бактерій, які мають форму бацил. Серед його найвидатніших характеристик можна відзначити, що вони мають розгалуження, багато з яких під прямим кутом.

Так само ці бактерії є добре відомими збудниками людини. Два його види, зокрема, Nocardia asteroides та Nocardia brasiliensis, були достатньо вивчені, оскільки спричиняли легеневий нокардіоз та актиномікотичну міцетому відповідно.

Лактобактерії

Вони є грампозитивними бактеріями, які характеризуються факультативною аеробністю, мають форму бацили і не виробляють спор. Ці бактерії взагалі вважаються нешкідливими і нешкідливими для людини.

Навпаки, вони славляться перевагами, які вони надають, серед яких можна виділити: вони сприяють збереженню їжі, допомагають контролювати деякі захворювання, такі як рак товстої кишки, і є частиною синтезу певних сполук, як вітаміни групи В.

Стафілокок

Це кокосові (круглі) бактерії, які мають тенденцію утворювати згустки клітин, схожих на гроно винограду. Бактерії цього роду вважаються факультативно аеробними, це означає, що вони можуть розвиватися як за наявності, так і за відсутності кисню.

Багатьом видам цього роду є відомі збудники людини. Серед них найбільш вірулентним є золотистий стафілокок, який виробляє певні токсини: гемолізин, ентеротоксин, токсин синдрому токсичного шоку та ексфоліативний токсин. Ці токсини викликають такі захворювання, як діарея, псевдомембранозний коліт і синдром ошпареної шкіри.

Різниця між аеробними та анаеробними бактеріями

Анаеробні бактерії з'явилися на планеті задовго до аеробних бактерій. Це тому, що в перші епохи земного життя кисень не був значною частиною атмосфери, так що живі істоти, що існували тоді, не використовували його для своїх обмінних процесів.

Пізніше, коли життя на планеті розвивалося і рівень атмосферних газів стабілізувався, з'явилися аеробні організми, які почали використовувати кисень як основний елемент у процесах виробництва енергії.

Тепер основна відмінність обох типів бактерій полягає в тому, що аеробним бактеріям необхідний елемент кисню для здійснення різних клітинних процесів, найбільш характерним є клітинне дихання. Завдяки цьому процесу вони отримують велику кількість енергії.

З іншого боку, анаеробні бактерії не використовують кисень для жодного процесу. Навіть для деяких із цих бактерій кисень є високотоксичним. Завдяки цьому вони здійснюють інші процеси для отримання енергії, яка потрібна клітині.

Серед цих процесів - ферментація, завдяки якій відбувається деградація певних сполук, таких як вуглеводи, з отриманням інших органічних сполук, таких як молочна кислота.

Ще одна відмінність, яку можна відзначити між цими двома видами бактерій, є середовище існування, в якому їх можна знайти. Анаеробні бактерії часто зустрічаються там, де мало кисню, наприклад, у зубному камені, що покриває зуби, в той час як аеробні бактерії процвітають у місцях існування, де є достатньо кисню, наприклад, у ґрунті.

Культура аеробних бактерій

Коли культура аеробних бактерій буде проводитися в лабораторії, перше, що слід пам’ятати, це те, що для цих типів бактерій потрібна достатня кількість кисню. У цьому сенсі однакові атмосферні умови, як відомо, є ідеальними. Однак є деякі бактерії, які потребують додаткової аерації.

У цих випадках можна енергійно струшувати колбу або стерилізоване повітря з бульбашки через середовище. У разі, якщо вирощування досить велике, рекомендується збільшити вплив середовища в атмосферу. Це досягається нанесенням дрібного шару середовища.

Культура золотистого стафілокока. Джерело: Microrao

Тепер, стосовно складу культурального середовища, яке слід використовувати для аеробних бактерій, це залежатиме від бактеріальних видів, які культивуються. Наприклад, для вирощування золотистого стафілокока найчастіше використовуються культуральні середовища - 5% агар крові, соєвий агар триптикази та відвар для інфузії мозку серця BHI. Бакцилові бактерії також успішно культивуються у вищезгаданих культуральних середовищах.

Важливо зазначити, що відвар BHI Brain Heart Infusion бульйон в усьому світі рекомендується для вирощування аеробних бактерій. До його складу входять серед інших компонентів інфузійна теля головного мозку та бичачий настій, а також пептон, хлорид натрію та глюкоза.

Методи підрахунку пластин

Кількість пластин - це стандартна процедура, яка проводиться в лабораторіях з метою отримання приблизно кількості бактерій, що складають певну культуру.

Ця методика заснована на кількості так званих колонієутворюючих одиниць і дозволяє отримати приблизну кількість бактерій. Важливо підкреслити, що цю процедуру потрібно проводити з ретельністю та суворістю, яка необхідна, оскільки будь-яка помилка, незалежно від того, наскільки мала вона, може сильно вплинути на результати.

Існує кілька прийомів, які можна застосувати для виконання підрахунку пластини. Два з них будуть пояснені тут.

Техніка наливання тарілок

Перше, що потрібно зробити - це підготувати ідеальну культуральну культуру для типу бактерій, які ви хочете виростити. Пізніше у чистому та чистому місці розміщують чашки Петрі, в яку буде розміщена культура.

У кожну чашку Петрі слід додати 1 мл відповідного розведення, а також близько 20 мл культурального середовища, що розплавляється. Після цього рухи чашкою Петрі слід здійснювати так: 6 справа наліво, 6 за годинниковою стрілкою, 6 проти годинникової стрілки і 6 ззаду вперед. Нарешті очікується, що середовище застигне.

Чашки Петрі інкубують у відповідних температурних умовах (37 ° С) протягом 24-48 годин. Після того, як цей час закінчиться, кількість колоній, що склалися, слід підрахувати.

Техніка нанесення поверхні на тарілку

Щоб виконати підрахунок за допомогою цієї методики, чашки Петрі із культуральним середовищем слід розмістити на столі впорядковано, щоб уникнути помилок. Далі по кожній капсулі прищеплюють по 1 мл кожного розведення.

Так само, за допомогою скляної палички, інокулум слід однорідно поширити по всій поверхні культурального середовища. Це потрібно робити за допомогою скручування рухів.

Після поглинання посіву культуральним середовищем капсули інкубують протягом необхідного часу відповідно до культивованого мікроорганізму. Нарешті, всі колонії, що склалися на вибраних табличках, повинні бути підраховані.

Захворювання, викликані

Як уже згадувалося раніше, відомо, що деякі з родів, що входять до групи аеробних бактерій, викликають захворювання у людини. Деякі з цих захворювань з відповідними симптомами та способами лікування перераховані нижче.

Нокардіоз

Нокардіоз - це захворювання, яке може бути гостро або хронічно. Відповідно до досліджуваних клінічних випадків, більшу частину часу вони представляють із симптомами пневмонії. Однак часом, замість зараження дихальних шляхів, це може впливати безпосередньо на шкіру, викликаючи характерні ураження.

Симптоми, які спостерігаються при легеневому нокардіозі, є:

• Висока температура
• Хромічний кашель, який нічим не полегшує
• Утруднене дихання
• Загальний дискомфорт

З іншого боку, коли бактерії роду Nocardia вторгнуться в шкіру, може розвинутися те, що відомо як актиноміцетома. Це хронічний, гранулематозний тип інфекції, який зустрічається дуже рідко і зазвичай виникає у людей, у яких пригнічена імунна система. До його симптомів належать:

• Лихоманка
• Вузлове ураження, яке представляє центральну пустулу, через яку може стікати кров’янистий матеріал.
• Шкірний або підшкірний абсцес.
• Загальне нездужання

Сибірська виразка

Це назва, що дається інфекціям, спричиненим бактеріями Basillus anthracis. Це викликано прямим контактом людини зі спорами зазначених бактерій. Сибірська виразка може вражати легені та шкіру. Легеневий - найнебезпечніший, рівень смертності перевищує 90%.

Кілька років тому ця бактерія стала відомою, оскільки надсилали конверти із спорами, що сильно позначилось на тих, хто їх отримав, спричинивши смерть.

Спочатку симптоми сибірської виразки в легенях нагадують симптоми застуди, однак, з часом, вони перетворюються на більш скомпрометовану клінічну картину:

• Постійна лихоманка
• Утруднене дихання
• Посилення серцебиття.

Врешті-решт у пацієнта загострюється і настає септичний шок, після якого в більшості випадків настає смерть пацієнта.

Що стосується шкірного синдрому, то перша ознака - це ураження, схоже на укус комара, яке набуває хронічного характеру і переростає в некротичний ешар.

Також спостерігається підвищення температури тіла і загальне нездужання. Ця клінічна картина часто вирішується сприятливо, залишаючи лише шрам. Однак нерозумно бути обережним, оскільки це може поширюватися і викликати бактеріємію.

Туберкульоз

Це патологія, яка вражає дихальні шляхи і викликана суворою аеробною бактерією, Mycobacterium tuberculosis. Бактерії знаходяться у виділеннях тих, хто страждає від захворювання, зокрема в тому, кого вони виганяють, коли кашляють. Контакт з цими виділеннями - найпоширеніший шлях зараження.

Симптомами туберкульозу є:

• Постійний кашель з кров'яною мокротою
• Лихоманка
• Загальний дискомфорт
• Біль у грудях, особливо при кашлі та диханні
• Рясне потовиділення вночі.

Проказа

Це добре відоме захворювання, спричинене іншою бактерією роду Mycobacterium, Mycobacterium leprae. Це хвороба, яка впродовж століть була бичем, оскільки ті, хто страждав від неї, були страчені від суспільства і були змушені жити окремо.

Найбільш поширеними симптомами проказу є:

• Світлошкірі ураження на шкірі
• Шишки або вузлики на шкірі
• Втрата відчуттів у певних областях
• Потовщення шкіри

З часом клінічна картина погіршується, внаслідок чого людина втрачає функціональність своїх верхніх і нижніх кінцівок, викривлення, спричинене ураженням шкіри та дискомфортом на рівні шкіри, наприклад постійне відчуття печіння на шкірі.

Список літератури

1. Camacho, A., Giles, M., Ortegón, M., Palao, M., Serrano, B. and Velásquez, O. (2009) Методи мікробіологічного аналізу їжі. UNAM Мексика 2-е видання.
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. and Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw and Hill. 27-е видання
3. Дорронсоро, І. та Торроба Л. Мікробіологія туберкульозу. (2007). Літописи системи охорони здоров’я Наварри. 30 (2).
4. Гонсалес, П. і Кона, Е. (2006). Астероїди нокардії. Чилійський журнал інфектології. 2. 3. 4).
5. Ернандес, П., Майорга, Дж. І Перес, Е. (2010). Актиноміцетома через Nocardia brasiliensis. Літописи педіатрії. 73 (4). 159-228
6. Райан, К. і Рей, C. (2004). Медична мікробіологія Шерріс. Mc Graw Hill. 4-е видання.