АНАЕРОБНИ БАКТЕРИИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДОВЕ, ВИДОВЕ, КУЛТУРА - БИОЛОГИЯ - 2025

На анаеробни бактерии са тези, които не се използват кислород в техните метаболитни процеси. Всъщност много от тези бактерии не могат да оцелеят в среда, където този елемент присъства, тъй като е токсичен за тях.

Един от метаболитните процеси, осъществяван от този вид бактерии и който е най-широко изучен, е ферментацията. Това е процес, който има голям брой приложения на индустриално ниво, свързани с производството на алкохолни напитки, кисело мляко и оцет, наред с други продукти.

Bacteroides, род анаеробни бактерии. Източник: САЩ

По същия начин много от тези бактерии имат своето естествено местообитание в човешкото тяло, като се намират главно в стомашно-чревния тракт. Някои от тях са безобидни, но други причиняват различни патологии в тялото, много от които могат да доведат до смърт.

характеристики

Анаеробните бактерии са сред първите живи същества, които се появяват на планетата. Важното е, че преди хиляди години, когато започнаха да се появяват първите форми на живот, нивата на кислород в атмосферата бяха наистина ниски. Поради това първите организми, които са били развити, са имали други клетъчни механизми за получаване на енергия.

Всъщност за много от видовете, които съставляват групата на анаеробни бактерии, кислородът е силно токсичен. Ето защо някои бактерии се намират в местообитания, където няма кислород.

По същия начин има анаеробни бактерии, които поддържат живота в присъствието на много малки количества кислород, така че те могат да бъдат разположени в по-голямо разнообразие от среди. Някои от тези бактерии са част от обикновената човешка микробиота, по-специално на нивото на устната кухина и стомашно-чревния тракт.

От друга страна, тези бактерии извършват ферментация. Това е катаболен процес, при който органичните съединения се разграждат до по-прости при липса на кислород. Провежда се основно от анаеробни бактерии.

По същия начин няма единичен тип ферментация. В зависимост от получения продукт има няколко вида, като например оцетна, млечна и алкохолна ферментация.

В тези бактерии различните ензимни системи функционират перфектно при липса на кислород. Това е така, защото те използват други съединения като фумарат, нитрат или сулфат като акцептори на електрон.

Подходящо е да се спомене, че много от анаеробните бактерии представляват човешки патогени. Сред най-известните и проучени могат да се посочат видовете от родовете Porphyromonas, Clostridium и Prevotella, наред с други.

Видове анаеробни бактерии

Много от анаеробните бактерии не могат да устоят да бъдат в среда, където има кислород, защото това е токсично за тях. Въпреки това, има и някои, въпреки че не използват кислород, те могат да оцелеят в среда, където има различни концентрации на този газ.

Имайки това предвид, анаеробните бактерии могат да бъдат разделени на три вида: облигационни анаеробни, аеротолерантни и факултативни анаеробни.

Задължителни анаероби

Те са известни и като строги анаеробни бактерии. Те са тези, които не използват кислород за никакъв метаболитен процес. Толерантността ви към този газ е променлива. Според това, облигатните анаеробни бактерии се класифицират в:

- Строг: толерира само концентрации на кислород под 0,5%.

- Умерен: те могат да понасят концентрации на кислород, вариращи между 2 и 8%.

Аеротолерантни анаероби

Това са бактерии, които, въпреки че не използват кислород за извършване на никакъв клетъчен процес, могат да живеят в местообитания, където присъстват. Класически пример за този тип бактерии е Pronibacterium acnespio, който причинява много случаи на акне.

Факултативни анаероби

Факултативните анаеробни бактерии не използват кислород за метаболитните си процеси, но могат да живеят в присъствието му, тъй като той не е токсичен за тях. Те извършват главно процеса на ферментация, за да получат необходимата енергия. Сред най-известните факултативни анаеробни бактерии са Escherichia coli и Staphylococcus aureus.

Видове анаеробни бактерии

За да се улесни изучаването на анаеробни бактерии, те могат да бъдат групирани според тяхната форма и оцветяване в: грам-отрицателни коки, грам-положителни коки, грам-отрицателни пръчки и грам-положителни пръчки.

-Грам отрицателни кокоси

В рамките на тази група има няколко рода като Veillonella и Megasphaera.

Veillonella

Това е род грам отрицателни бактерии, който е добре известен с ферментативния си потенциал. Тези бактерии ферментират лактат до ацетат и пропионат по метаболитен път, известен като метилмалонил-CoA път.

По същия начин те са неразделна част от микробиотата на определени части на тялото, като устната кухина и стомашно-чревния тракт.

-Грам положителни кокоси

Те са бактерии с кръгла форма, които, оцветени с грам пигмента, приемат характерен виолетов цвят.

Anaerococcus

Откриват се бактерии от този род, образуващи част от бактериалната флора на човешкото тяло. Възможно е обаче тя да е причина за определени патологични процеси. Тази бактерия е изолирана от вагинално течение, абсцеси на яйчниците и някои хронични рани.

По същия начин при различни клинични проучвания е установено, че видове от този род могат да причинят широк спектър от инфекции в пикочните пътища, както и в кръвта.

Пепто-стрептококи

Това е род бактерии, които често причиняват развитието на патологии при хората. Освен това те са част от микробиотата на определени лигавици на тялото, като орофарингеална и пикочно-полова.

-Грам отрицателни бацили

Те са бактерии, които имат удължена форма на пръчка и се характеризират с придобиване на цвят на фуксия, когато са подложени на процеса на оцветяване по Грам. Тази група анаеробни бактерии обхваща няколко рода.

Prevotella

Това е род бактерии, които често се срещат като компоненти на бактериалната флора на устната кухина, стомашно-чревния тракт и вагиналната кухина. Въпреки това, когато нормалните условия на тялото се променят, тези бактерии се размножават неконтролируемо.

Когато това се случи, Prevotella причинява развитието на определени инфекции, като най-честите са тези, които се появяват на нивото на пародонталната лигавица. Те също са изолирани от пациенти с ревматоиден артрит.

-Грам положителни бацили

Към тази група принадлежат бактериите с форма на прът, които имат дебел слой пептидогликан в клетъчната си стена, който запазва грамовите багрилни частици, придавайки му виолетов цвят. Тази група включва голямо разнообразие от видове, които причиняват различни заболявания и патологии при хората.

Clostridium botulinum

Това е грам положителна бактерия, която се характеризира с производството на спори, които представляват инфекциозен агент за хората. По същия начин тази бактерия синтезира и отделя определени токсини, чиято основна функция е да парализира мускулите.

Сред болестите, които генерира тази бактерия, можем да споменем хранителния ботулизъм, който засяга стомашно-чревния тракт, и детския ботулизъм, който засяга малки деца и се причинява от директното поглъщане на спорите.

Clostridium tetani

Тази бактерия е добре известна в областта на медицината и е била обект на многобройни проучвания за ефектите, които генерира в организма. Подобно на останалите бактерии от рода Clostridium, тази бактерия произвежда ендоспори, които са много устойчиви на компонентите на околната среда.

Clostridium tetani. Източник: Доставчици (и) на съдържание: CDC

По същия начин тази бактерия причинява патология при хората, известна като тетанус. Това заболяване се причинява от навлизането на спори в тялото, които покълват и започват да синтезират и отделят токсините от този вид.

Когато това се случи, спорите пречат на предаването на нервни импулси, което кара мускулите да се спазми болезнено.

Разлики от аеробните бактерии

Основната разлика между анаеробните бактерии и аеробните бактерии се отнася до използването на кислород и способността да се развиват в присъствието или отсъствието на този елемент.

В този смисъл анаеробните бактерии не използват кислород за нито един от вътрешните си процеси на производство на енергия. Напротив, аеробните бактерии го използват като акцептор на електрон по време на процеса на клетъчно дишане, чрез което те разграждат молекули от органични съединения като глюкоза, получавайки голямо количество енергия.

По същия начин има анаеробни бактерии, които освен че не използват кислород в различните си процеси, не могат да бъдат в богата на кислород среда, тъй като този елемент е силно токсичен за тях. Вместо клетъчно дишане те пускат ферментация.

Друга забележима разлика между двата типа клетки е свързана с местообитанието им. Аеробните бактерии се намират в среда, където кислородът е широко достъпен, докато анероидните бактерии оцеляват в среди, където има пълно отсъствие на кислород или където концентрациите на кислород са много ниски.

Култура на анаеробни бактерии

Отглеждането на анаеробни бактерии е процес, при който трябва да се спазват всички необходими предпазни мерки, за да се избегне грешка. Тук е важно да се има предвид, че някои видове анаеробни бактерии не могат да имат контакт с кислород, тъй като това може да бъде токсичен агент за тях.

Един от елементите, които трябва да се вземат предвид при провеждането на култура в лабораторията, е културната среда, която трябва да се използва. Всяка група бактерии има определени специфични изисквания.

Културни медии

Понастоящем има много културни среди, които могат да се използват за сеитбата на всякакъв вид бактерии. В специфичния случай на анаеробни бактерии, културната среда изисква добавянето на редуциращ агент, като тиогликолат или цистеин.

По същия начин, за да се оптимизират резултатите, които се очаква да бъдат получени, може да се добави редокс индикатор, който показва възможното присъствие на кислород, като резазурин.

Най-широко използваните и препоръчани среди за култивиране на анаеробни бактерии са:

- Кръвен агар за анаероби: съдържа, наред с други неща, екстракт от месо, екстракт от дрожди, NaCl, глюкоза и пептон.

- Шоколадов агар: не се използва широко за култивиране на анаеробни бактерии. Въпреки това, благодарение на неговите компоненти е възможно да ги накарате да растат там.

- Агар от етилов фенил алкохол с кръв: тази среда се използва широко за правилно изолиране на анаеробни бактерии.

- Колумбиен агар с колистин и налидиксинова киселина.

- Тиогликолат: обикновено се обогатява с L-цистин, хемин и витамин К.

- KVLB агар (канамицин, ванкомицин, лакирана кръв): специално за грам отрицателни бацили.

процес

След като бъде избрана културната среда, която ще бъде използвана, според бактериите, които ще се култивират, процедурата може да започне. В този смисъл трябва да се създаде напълно анаеробна среда, в която няма кислород. За да се постигне това, могат да се следват две процедури:

- Метод на натриев хидроксид - пирогалова киселина: този метод се основава на получаване на анаеробна среда чрез химическа реакция, използвайки вместо редуциращ агент катализатор. Това е деликатна и потенциално опасна процедура.

- Използване на анаеробни колби: този тип колби са много полезни за отглеждането на анаеробни организми. Той обаче се използва само с организми, които могат да издържат на светлинен контакт с малки нива на кислород.

По същия начин трябва да се създаде един вид вакуум, за да се продължи култивирането. Това може да стане по няколко начина: заместване на кислорода с други газове, абсорбиране на кислород чрез химични или биологични методи или използване на редуциращи агенти.

Култура на Clostridium perfringens. Източник: Кредит за снимки: Доставчици на съдържание: CDC / Dr. Стюарт Е. Стар

След извършване на тези стъпки се извършва инокулация за инкубиране на културата и изчакване на разумното време за изследване на получените колонии. Времето на изчакване ще зависи от вида, който се отглежда.

Има бързорастящи видове (18-24 часа), като Clostridium perfringens, а има и други, които имат бавен растеж (5-7 дни), като Propionibacterium.

Методи за броене на плочи

Тези методи се използват за установяване на приблизителния брой микроорганизми, открити в културата. В случая с анаеробни бактерии има няколко техники, които позволяват преброяване.

Въпреки това, тъй като много от тези бактерии не могат да влязат в пряк контакт с кислород, тъй като е токсичен, трябва да се внимава изключително много при практикуването на тези техники.

В този смисъл тук ще бъдат описани два метода: най-вероятният брой (за строга аеробика) и методът за разпространение на плаки (за факултативни и микроаерофилни анаероби).

Най-вероятният метод на число

Тази техника се основава на определянето на наличието или отсъствието на микроорганизми в пробата. Това става в реплики на последователни решения. Принципът, който стои зад този метод, е, че една жива клетка може да се развие, като по този начин се получава мътна култура.

За да се осъществи този процес, е необходимо да се направи серия от серийни разтваряния на пробата за култура. За това е важно да се използва течна културална среда с хранителните изисквания. След като това е направено, епруветките се инкубират, докато чакат микроорганизмите да растат.

След като изтече разумното време, епруветките, в които е инокулирана една или повече бактериални клетки, ще изглеждат мътни.

Тъй като епруветките, в които се увеличава коефициентът на разтваряне, те стават прогресивно по-малко мътни, тъй като съдържат все по-малко и по-малко бактериални клетки. Това е така, докато не се стигне до точка, в която вече няма да има или само един микроорганизъм.

И накрая, оценката на плътността на населението се получава от модела на поява в серийни разтвори и чрез използване на стандартна вероятностна таблица, която е проектирана за тази цел.

Метод за разпространение на плочи

Това е доста прям метод. Първо, няколко блюда на Петри със средата за култивиране трябва да бъдат подредени подредено. Впоследствие по 1 ml разтвор се инокулира във всяка капсула. Важно е да се отбележи, че разтворите съдържат микроорганизма, който трябва да бъде преброен.

След това, с помощта на стъклена пръчка, инокулираният материал се разстила хомогенно, покривайки цялата повърхност на хранителната среда.

И накрая, чашките на Петри се инкубират при условията, необходими за времето, необходимо за всеки вид микроорганизми. Накрая се генерират колониите.

Болести, причинени

Много от анаеробните бактерии са известни патогени за човека и причиняват заболявания и патологии, които дори могат да компрометират живота на индивида.

Инфекции на нивото на устната кухина

Устната кухина е идеалната среда за много анаеробни бактерии, които се разпространяват там и генерират определени патологии като пародонтит, некротизиращ гингивит и абсцеси, наред с други.

Повечето от тези инфекции присъстват с болка, лезии в лигавицата и нагъване на гной, с последващо повишаване на телесната температура.

Сред причинителите на бактериите най-често се изолира при тези лезии Porphyromonas gingivalis.

Чревни инфекции

Един от пътищата на заразяване на този тип бактерии е чрез поглъщане, или спори (в случай на спорути бактерии) или замърсена храна и вода.

В тези случаи бактериите се закотвят в червата и започват да причиняват увреждане на чревната лигавица, задействайки симптоми като: висока температура, коремна болка, течни изпражнения, подуване на корема, гадене и общо неразположение.

Анаеробните бактерии, които могат да генерират тази клинична картина, са Clostridium difficile и Escherichia coli.

Кожни инфекции

Някои от тези бактерии, когато влязат в контакт с отворена рана, могат да я заразят. Ако това се случи, могат да се генерират тежки кожни инфекции, като газова гангрена, чийто причинител е Clostridium perfringes.

Симптомите на газовата газа включват: мехури, пълни с кървава течност, подкожен емфизем, силна болка и висока температура, наред с други.

Друга патология, причинена от анаеробни бактерии на кожно ниво, е некротизиращият фасциит, при който инфекцията се разпространява отвъд кожната тъкан, засягайки дори фасцията, която заобикаля мускулите.

Симптомите включват остра болка, силна еритема, мехури и най-често гангрена. Сред причинителите на тази патология е Staphylococcus aureus.

Препратки

1. Brook I. (2016) Болести, причинени от неспорообразуващи анаеробни бактерии. В: Goldman L, Schafer AI, eds. Медицина Голдман-Сесил. 25-то изд. Филаделфия, Пенсилвания
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. and Sakanari, J. Medical Microbiology. Мак Грау и Хил. 27-ото издание
3. Corrales, L., Antolinez, D., Bohórquez, J. and Corredor, A. (2015). Анаеробни бактерии: процеси, които осъществяват и допринасят за устойчивостта на живота на планетата. НОВА 13 (23) 55-81
4. Curtis, H., Barnes, S., Schneck, A. и Massarini, A. (2008). Биология. Редакция Médica Panamericana. 7-мо издание.
5. Holt, J. (1994) Наръчник на Bergey за определяща бактериология. Уилямс и Уилкинс. 9-то издание.
6. Mc Faddin (1985) Средства за изолиране-култивиране-идентификация-поддържане на медицински бактерии. Том 1. Балтимор.
7. Quintero, L. (2009). Анаеробни бактериални инфекции: клинични критерии за управление и микробиологични диагностични процедури. Списание Logos, Science & Technology. 1 (1) 121-136