Obligātie anaerobi, viss ir taisnība, izņemot. Skābekļa un tā formu toksicitāte anaerobiem organismiem. Tīrkultūra ir viena baktēriju populācija

Anaerobi un aerobi ir divi organismu pastāvēšanas veidi uz zemes. Rakstā aplūkoti mikroorganismi.

Anaerobi ir mikroorganismi, kas attīstās un vairojas vidē, kas nesatur brīvo skābekli. Anaerobie mikroorganismi ir sastopami gandrīz visos cilvēka audos no strutainiem-iekaisuma perēkļiem. Tie tiek klasificēti kā oportūnistiski (tie pastāv cilvēkiem un attīstās tikai cilvēkiem ar novājinātu imūnsistēmu), bet dažreiz tie var būt patogēni (slimību izraisoši).

Ir fakultatīvie un obligātie anaerobi. Fakultatīvie anaerobi var attīstīties un vairoties gan bezskābekļa, gan skābekļa vidē. Tie ir mikroorganismi, piemēram, Escherichia coli, Yersinia, stafilokoki, streptokoki, Shigella un citas baktērijas. Obligātie anaerobi var pastāvēt tikai vidē, kurā nav skābekļa, un iet bojā, kad vidē parādās brīvais skābeklis. Obligātie anaerobi ir sadalīti divās grupās:

• baktērijas, kas veido sporas, citādi sauktas par klostrīdijām
• baktērijas, kas neveido sporas, vai citādi anaerobi, kas nav klostrīdi.

Klostridijas ir anaerobo klostridiju infekciju - botulismu, klostridiju brūču infekciju, stingumkrampju - izraisītāji. Neklostridiālie anaerobi ir cilvēku un dzīvnieku normāla mikroflora. Tajos ietilpst stieņveida un sfēriskas baktērijas: bakteroīdi, fusobaktērijas, peillonellas, peptokoki, peptostreptokoki, propionibaktērijas, eubaktērijas un citas.

Bet neklostridiālie anaerobi var ievērojami veicināt strutojošu-iekaisuma procesu attīstību (peritonīts, plaušu un smadzeņu abscesi, pneimonija, pleiras empiēma, sejas žokļu zonas flegmona, sepse, vidusauss iekaisums un citi). Lielākā daļa anaerobo infekciju, ko izraisa neklostridiālie anaerobi, ir endogēnas (iekšējas izcelsmes, iekšēju cēloņu izraisītas) un attīstās galvenokārt ar organisma rezistences samazināšanos, izturību pret patogēnu iedarbību traumu, operāciju, hipotermijas un imunitātes samazināšanās rezultātā. .

Galvenā anaerobu daļa, kam ir nozīme infekciju attīstībā, ir bakteroīdi, fusobaktērijas, peptostreptokoki un sporu baciļi. Pusi strutojošu-iekaisīgu anaerobo infekciju izraisa bakterioīdi.

• Bakteroīdi ir stieņi, 1-15 mikronu lieli, kustīgi vai kustīgi ar flagellas palīdzību. Tie izdala toksīnus, kas darbojas kā virulences (slimību izraisošie) faktori.
• Fusobaktērijas ir nūjiņas formas obligātas (izdzīvo tikai skābekļa trūkuma gadījumā) anaerobās baktērijas, kas dzīvo uz mutes un zarnu gļotādas, var būt nekustīgas vai kustīgas un satur spēcīgu endotoksīnu.
• Peptostreptokoki ir sfēriskas baktērijas, kas atrodas pa diviem, četriem, neregulārās grupās vai ķēdēs. Tās ir flagellate baktērijas un neveido sporas. Peptokoki ir sfērisku baktēriju ģints, ko pārstāv viena suga, P. niger. Atrodas atsevišķi, pa pāriem vai kopās. Peptokokiem nav flagellas un tie neveido sporas.
• Veyonella ir diplokoku ģints (koka formas baktērijas, kuru šūnas ir izkārtojušās pa pāriem), izkārtojušās īsās ķēdēs, nekustīgas un neveido sporas.
• Citas neklostrīdu anaerobās baktērijas, kas tiek izolētas no pacientu infekcijas perēkļiem, ir propiona baktērijas, volinella, kuru loma ir mazāk pētīta.

Clostridia ir sporas veidojošu anaerobo baktēriju ģints. Klostridijas dzīvo uz kuņģa-zarnu trakta gļotādām. Klostridijas galvenokārt ir patogēnas (slimības izraisošas) cilvēkiem. Tie izdala ļoti aktīvus toksīnus, kas raksturīgi katrai sugai. Anaerobās infekcijas izraisītājs var būt viena veida baktērijas vai vairāku veidu mikroorganismi: anaerobie-anaerobie (bakteroidi un fusobaktērijas), anaerobie-aerobie (bakteroidi un stafilokoki, klostridijas un stafilokoki)

Aerobi ir organismi, kuru izdzīvošanai un vairošanai ir nepieciešams brīvs skābeklis. Atšķirībā no anaerobiem aerobiem nepieciešamās enerģijas ražošanas procesā ir iesaistīts skābeklis. Aerobi ietver dzīvniekus, augus un ievērojamu daļu mikroorganismu, starp kuriem ir izolēti.

• obligātie aerobi ir “stingri” vai “beznosacījuma” aerobi, kas saņem enerģiju tikai no oksidatīvām reakcijām, kas saistītas ar skābekli; tajos ietilpst, piemēram, daži pseidomonādu veidi, daudzi saprofīti, sēnītes, Diplococcus pneumoniae, difterijas baciļi
• Obligāto aerobu grupā var izdalīt mikroaerofilus – to funkcionēšanai nepieciešams zems skābekļa saturs. Nokļūstot normālā ārējā vidē, šādi mikroorganismi tiek nomākti vai iet bojā, jo skābeklis negatīvi ietekmē to enzīmu darbību. Tajos ietilpst, piemēram, meningokoki, streptokoki, gonokoki.
• fakultatīvie aerobi ir mikroorganismi, kas var attīstīties bez skābekļa, piemēram, rauga bacilis. Lielākā daļa patogēno mikrobu pieder šai grupai.

Katram aerobajam mikroorganismam ir minimālā, optimālā un maksimālā skābekļa koncentrācija tā vidē, kas nepieciešama tā normālai attīstībai. Skābekļa satura palielināšanās, pārsniedzot “maksimālo” robežu, izraisa mikrobu nāvi. Visi mikroorganismi mirst pie skābekļa koncentrācijas 40-50%.

Vielmaiņa

Parasti tiek uzskatīts, ka obligātie anaerobi mirst skābekļa klātbūtnē, jo trūkst enzīmu superoksīda dismutāzes un katalāzes, kas apstrādā nāvējošo superoksīdu, kas rodas to šūnās skābekļa klātbūtnē. Lai gan dažos gadījumos tā ir taisnība, iepriekš minēto enzīmu aktivitāte ir konstatēta dažos obligātajos anaerobos, un gēni, kas ir atbildīgi par šiem fermentiem un radniecīgām olbaltumvielām, ir atrasti to genomos. Pie šādiem obligātajiem anaerobiem pieder, piemēram, Clostridium butyricum un Methanosarcina barkeri. Tomēr šie organismi nespēj pastāvēt skābekļa klātbūtnē.

Ir vairākas citas hipotēzes, lai izskaidrotu, kāpēc stingri anaerobi ir jutīgi pret skābekli:

1. Sadaloties, skābeklis palielina vides redokspotenciālu, un augstais potenciāls, savukārt, kavē dažu anaerobu augšanu. Piemēram, metanogēni aug ar redokspotenciālu, kas ir mazāks par -0,3 V.
2. Sulfīds ir dažu enzīmu neatņemama sastāvdaļa, un molekulārais skābeklis oksidē sulfīdu par disulfīdu un tādējādi izjauc fermenta darbību.
3. Izaugsmi var nomākt biosintēzei pieejamo elektronu trūkums, jo visi elektroni tiek izmantoti skābekļa samazināšanai.

Visticamāk, ka stingru anaerobu jutīgums pret skābekli ir saistīts ar šiem faktoriem kopā.

Obligātie anaerobi skābekļa vietā šūnu elpošanai izmanto alternatīvus elektronu akceptorus, piemēram, sulfātus, nitrātus, dzelzi, mangānu, dzīvsudrabu un oglekļa monoksīdu (CO). Piemēram, sulfātus reducējošās baktērijas, kas lielā skaitā dzīvo grunts jūras nogulumos, sērūdeņraža izdalīšanās dēļ šajās vietās izraisa puvušu olu smaku. Enerģija, kas izdalās šādu elpošanas procesu laikā, ir mazāka nekā skābekļa elpošanas laikā, un iepriekš minētie alternatīvie elektronu akceptori nenodrošina vienādu enerģijas daudzumu.

Pārstāvji

Bacteroides un Clostridium ir attiecīgi sporas neveidojošu un sporu veidojošu stingru anaerobu piemēri.

Citi obligāto anaerobu piemēri ir Peptostreptococcus, Treponema, Fusiform, Porphyromonas, Veillonella un Actinomyces.

Piezīmes

1. Kims, Bjūns Hons un Džefrijs Maikls Gads. Baktēriju fizioloģija un vielmaiņa. Cambridge University Press, Kembridža, Lielbritānija. 2008. gads.
2. ANAEROBIE BACILLI (nepieejama saite - vēsture). Iegūts 2009. gada 10. martā. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2009. gada 29. janvārī.

obligātie anaerobi un, obligātie anaerobi pārstāvji, obligātie anaerobi ir

Viņi iegūst enerģiju vai nu fermentācijas ceļā (kurā galīgie elektronu akceptori ir organiskie savienojumi), vai anaerobās elpošanas ceļā, kurā neorganiskie skābekli saturoši savienojumi (nitrāti, sulfāti, CO2) ir elektronu akceptori. Obligātie anaerobi tiek kultivēti bezskābekļa apstākļos vai zemā skābekļa daļējā spiedienā. Skābekļa klātbūtnē obligātie anaerobi mirst. Baktēriju tolerance pret skābekli ir atkarīga no superoksīda dismutāzes, katalāzes un peroksidāzes klātbūtnes, kas inaktivē skābekli, kas ir toksisks anaerobiem.

Obligātie sporas neveidojoši (neklostridiālie) anaerobi ir liela baktēriju grupa, kas pieder pie dažādām ģintīm un ģimenēm. Tos attēlo grampozitīvi un gramnegatīvi stieņi, koki, kā arī izliektas un sazarotas formas. Lielākā daļa no tām ir oportūnistiskas baktērijas, kas dominē cilvēku un dzīvnieku normālā mikroflorā. Infekcijas, ko izraisa neklostridiālie anaerobi, visbiežāk attīstās pacientiem ar novājinātu imunitāti kā oportūnistiskas endogēnas infekcijas (autoinfekcijas).

Pētījuma materiāls ir strutas vai skartie audi, asinis. Tiek veikta bakterioskopija, tai skaitā fluorescējošā mikroskopija, un bakterioloģiskā izmeklēšana anaerobiozes apstākļos. Kultūraugus ievieto anaerostatā vai anaeroboksā. Anaerobu paātrinātai noteikšanai izmanto gāzu-šķidruma hromatogrāfiju, ELISA, RIF u.c. Nepieciešama antibiogramma. MMA nosauktajā vārdā. I.M. Sečenovs piedāvāja fluorescējošas un lāzerfluorescējošas metodes anaerobu izraisītu strutojošu-iekaisīgu slimību ekspresdiagnostikai.

Ar fluorescējošu metodi anaerobu noteikšanai bioloģiskajā substrātā pētāmais materiāls (strutas, primārā kultūra, tīrkultūra) tiek apstarota ar gaismu ar viļņa garumu 400-420 nm. Novērošana tiek veikta caur bloķējošu dzelteno filtru. Anaerobu vai to produktu klātbūtnē tiek novērota tumšsarkanā fluorescence.

Lāzera fluorescences metodeļauj noteikt anaerobus substrātā vai tieši ķermenī. Šīs metodes ievērojami samazina laiku, kas nepieciešams diagnostikai un mērķtiecīgas ārstēšanas izvēlei.

Mikrobioloģiskā diagnostika. Pētījuma materiāls var būt pacienta asins serums un izdalījumi no skartajiem orgāniem (skalošanas šķidrums, krēpas utt.). Seroloģiskā metode: ELISA un RIF - lai identificētu antigēnu; RPGA un ELISA - lai noteiktu antivielas. Bakterioloģisko metodi izmanto, lai identificētu uroģenitālās mikoplazmas. Kultūraugus uz cietas barotnes skatās ar nelielu palielinājumu 3.–5. inkubācijas dienā. Molekulārā ģenētiskā metode: PCR, DNS-DNS hibridizācija.

Rīsi. 3.124.

3.50. tabula. Sporas neveidojošo (neklostridiālo) anaerobo baktēriju (NAB) virulences faktori

Obligātie anaerobi acīmredzami ir agrīnu anaerobo dzīvības formu piemērs. Tas atbilst teorijai par dzīvības izcelsmi uz Zemes, saskaņā ar kuru mūsu planētas primārie organismi bija anaerobi. Salīdzinošā bioķīmiskā analīze ļauj secināt, ka visu organismu enerģijas metabolisms bez izņēmuma balstās uz tām pašām pārsteidzoši līdzīgām reakciju ķēdēm, kas nav saistītas ar brīvā skābekļa patēriņu - reakcijām, kas notiek mūsdienu anaerobu šūnās (saskaņā ar A. I. Oparin). [...]

Obligāts organisms (no latīņu valodas - obligāts) ir organisms, kas stingri specializējies noteiktam uztura veidam, elpošanai, vides faktoriem (monofāgi, nekropāgi, aerobi, anaerobi utt.).[...]

Anaerobs ir organisms, kas var dzīvot vidē, kurā nav skābekļa. Ir obligāti anaerobi - pastāvīgi dzīvo bezskābekļa vidē un fakultatīvi - spēj dzīvot gan bez skābekļa, gan tā klātbūtnē (pilsētas kanalizācijas organismi, primārās sedimentācijas tvertnes utt.).[...]

Obligātie anaerobi ir organismi, kas nespēj dzīvot skābekļa vidē (dažas baktērijas).[...]

Obligātie anaerobi ietver Desulfovibrio, Desuljotomaculum ģints un dažas Bacillus ģints sugas. Baciļi ir sastopami starp dažādām ekoloģiskām mikroorganismu grupām un pielāgojas jebkuram skābekļa režīmam.[...]

Obligātajos aerobos un fakultatīvajos anaerobos skābekļa klātbūtnē katabolisms notiek trīs posmos: sagatavošanās, bezskābekļa un skābekļa. Tā rezultātā organiskās vielas sadalās neorganiskos savienojumos. Obligātajos anaerobos un fakultatīvajos anaerobos, kad trūkst skābekļa, katabolisms notiek pirmajos divos posmos: sagatavošanās un bezskābekļa. Rezultātā veidojas starpposma organiskie savienojumi, kas joprojām ir bagāti ar enerģiju.[...]

Obligāto mezofilo un termofīlo anaerobu - bombardēšanas izraisītāju - sporas konservos pirms sterilizācijas nosaka: pēc produkta paaugstināta piesārņojuma reģistrēšanas pirms sterilizācijas - nekavējoties, pēc bakterioloģiskā defekta reģistrēšanas, ja turpinās šāda veida konservu ražošana - nekavējoties, profilaktiskā kontrole, vismaz 1-2 reizes nedēļā katram konservu veidam no katras līnijas.[...]

Anaerobu citoplazmas sastāvs un struktūra ir līdzīga aerobu citoplazmai. Dažu anaerobu citoplazma satur rezerves barības vielu granulozes, cietei līdzīga polisaharīda, ieslēgumus. Uz īpaši plānām sekcijām šī viela ir redzama vieglu sfērisku ieslēgumu veidā (45. att.). Lipīdu ķermeņi (poli-p-hidroksisviestskābes pilieni) ir reti sastopami obligāto anaerobu citoplazmā.[...]

Šīs baktērijas ir arī ļoti jutīgas pret skābekli. Tādējādi atšķirības starp obligātajiem anaerobiem un aerobiem galvenokārt attiecas uz gala oksidācijas fermentatīvo atbalstu. Anaerobos brīvo skābekli nevar izmantot kā galīgo ūdeņraža akceptoru.[...]

Sviestskābes baktērijas ir obligāti anaerobi, t.i., stingri anaerobi. Tie ir ārkārtīgi plaši izplatīti dabā: līdz pat 90% augsnes paraugu, kā likums, satur šīs baktēriju grupas pārstāvjus.[...]

Zaļās baktērijas ir stingri anaerobi un obligāti fototrofi. Izņēmums ir Chloroflexis ģints pārstāvji. Tie aug tikai aerobos apstākļos gan gaismā, gan tumsā. Tomēr pat fototrofās baktērijas, kas labi aug tumsā, labāk attīstās gaismas klātbūtnē. Atkarībā no organisma optimālie apgaismojuma apstākļi tā augšanai var atšķirties. Dažas sugas labi aug vājā apgaismojumā (100-300 luksi), citas labi aug stiprākā apgaismojumā (700-2000 luksi).[...]

Ievērojams skaits baktēriju - obligātie aerobi un fakultatīvie anaerobi - spēj pastāvēt, izmantojot ūdens piesārņotājus (piemaisījumus) kā uztura avotu. Šajā gadījumā daļa no izmantotajām organiskajām vielām tiek tērēta enerģijas vajadzībām, bet otra daļa tiek tērēta šūnu ķermeņa sintēzei. Daļu enerģijas vajadzībām iztērētās vielas šūna oksidē līdz galam, t.i., līdz CO2, H2O, >III3. Oksidācijas produkti - metabolīti - tiek izvadīti no šūnas ārējā vidē. Šūnu vielu sintēzes reakcijas notiek arī ar skābekļa piedalīšanos. Mikroorganismiem nepieciešamais skābekļa daudzums visam sintēzes un enerģijas ražošanas ciklam ir BSP.[...]

Papildus glikolīzei fakultatīvajiem anaerobiem ir arī citi ATP anaerobās ģenerēšanas veidi, kas saistīti ar α-ketoglutārskābes un pirovīnskābes dekarboksilēšanu, to karboksilgrupu likvidēšanu un CO2 veidošanos. Šī sarežģītā, daudzpakāpju reakciju ķēde vēl nav pietiekami pētīta. Bet no visa teiktā izriet, ka enzīmu kopumam fakultatīvo anaerobu audos vajadzētu ja ne kvalitatīvi, tad vismaz kvantitatīvi un darbības regulēšanas rakstura ziņā būtiski atšķirties no tā, kas notiek obligātajos aerobos, un ļauj tiem iegūt enerģiju aerobos un anaerobos oksidācijas procesos.[...]

Pētot skābekļa ietekmi uz obligāto anaerobu attīstību, tika pierādīts, ka skābeklim nav kaitīgas ietekmes uz anaerobiem, ja vides ORP ir zems. Patiešām, ja barotnei pievieno reducētājus, kas samazina redokspotenciālu, tad aerobos apstākļos šādā vidē spēj attīstīties daži anaerobie mikroorganismi. Kopumā anaerobus var klasificēt kā mikroorganismus, kuru augšana un attīstība ir ierobežota ar dabīgiem substrātiem, kuriem nav brīva skābekļa un kuriem ir zems redokspotenciāls.

Saskaņā ar Campbell un Postgate, visi sporas veidojošie anaerobi ar pastāvīgu spēju samazināt sulfātus tika izolēti jaunā ģintī - BevyHo-1;otasi1tum. Tas ietver obligātus anaerobus ar gramnegatīviem, taisniem vai izliektiem stieņiem, pietūkumu termofīlās formās. Sporas veidojas termināli vai subtermināli. DNS sastāvs svārstās no 41,7-49,2 mol.% G+C.[...]

Lielākā daļa purpura sēra baktēriju ir stingri anaerobi un obligāti fototrofi, t.i., to augšana ir iespējama tikai apgaismojumā. Ir zināmas tikai trīs sugas, kas aug gaisa klātbūtnē ne tikai gaismā, bet arī tumsā, kaut arī lēni. Tie ir A. roseus, E. shaposhnikovii un T. roseopersicina. Visas purpursarkanās baktērijas bez sēra aug arī anaerobos apstākļos, bet galvenokārt tās ir fakultatīvi aerobi. Vēl nesen tika uzskatīts, ka purpursarkano baktēriju augšana tumsā ir iespējama tikai aerobos vai mikroaerofilos apstākļos, jo gaismas trūkuma gadījumā tās iegūst enerģiju elpojot. Tomēr nesen tika konstatēts, ka R. rubrum un vairāki Rhodopseudomonas pārstāvji aug tumsā un stingri anaerobos apstākļos noteiktu organisko substrātu fermentācijas dēļ. Purpursarkanajām sēra baktērijām E. shaposhnikovii un T. roseopersicina acīmredzot ir tāda pati iespēja.[...]

Tātad, neskatoties uz to, ka anaerobie saprofāgi, gan obligātie, gan fakultatīvie, veido kopienas sastāvdaļu mazākumu, tiem tomēr ir svarīga loma ekosistēmā, jo tikai tie spēj elpot zemākajos skābekļa trūkuma līmeņos. sistēma. Ieņemot šos neviesmīlīgos biotopus, tie "taupa" enerģiju un materiālus, padarot tos pieejamus lielākajai daļai aerobu. Tādējādi tas, kas šķiet “neefektīvs” elpošanas veids, izrādās neatņemama daļa no “efektīvas” enerģijas un materiālo resursu izmantošanas ekosistēmā kopumā. Piemēram, notekūdeņu attīrīšanas efektivitāte, ko nodrošina cilvēka pārvaldīta heterotrofiskā ekosistēma, ir atkarīga no anaerobo un aerobo saprofāgu darbības konsekvences.[...]

Atmosfēras skābekļa toksiskā ietekme uz obligāto anaerobu augšanu un attīstību un tendence uz zemu redokspotenciālu, saskaņā ar mūsdienu priekšstatiem, ir izskaidrojama ar to, ka molekulārais skābeklis un augsts redokspotenciāls var izraisīt neatgriezenisku vitālo enzīmu oksidēšanos, kas nosaka. to vielmaiņas pamatprocesi. [ ..]

Metānu ražojošās baktērijas Methano bacterium omelianskii, Bad. formicicum, Methanosarcina barkeri ir obligāti anaerobi, un tos ir salīdzinoši grūti izolēt. Kultūra Slikta. skudrskābe sadala skudrskābi, veidojot dažādus sadalīšanās produktus, un procesa virziens ir atkarīgs no vides redokspotenciāla. Relatīvās anaerobiozes apstākļos, kā noteikts JI. V. Omeļjanska j skudrskābe sadalās, veidojot ūdeņradi un oglekļa dioksīdu; šajā gadījumā barības barotnes potenciāls tiek samazināts līdz gH2 12-12,9 un tiek radīti anaerobie apstākļi. Sadaloties anaerobos apstākļos un gH2 samazinot līdz 6-7, skudrskābe sadalās, veidojot metānu; gH2 vērtību diapazonā 16-22 skudrskābes sadalīšanās notiek tikai ar oglekļa dioksīda veidošanos.[...]

Šajā nodaļā ir runāts par sporas veidojošajām anaerobajām baktērijām un tikai par obligātajām baktērijām, t.i., tiem organismiem, kas nespēj attīstīties aerobos apstākļos, atšķirībā no fakultatīviem, kas spēj dzīvot gan elpojot, izmantojot molekulāro skābekli, gan ar “ nitrātu elpošana” jeb dažādu organisko vielu fermentācija anaerobos apstākļos. Jāpiebilst, ka anaerobās sporas nesošās baktērijas ir mazāk pētītas nekā aerobās baktērijas, jo pētnieki sastopas ar ievērojamām grūtībām izolējot un kultivējot anaerobus.[...]

Peptococcus ģints. Šūnas ir atsevišķas, pa pāriem, tetrādes, agregāti. Obligāti anaerobi ar proteolītisku aktivitāti un dažādu organisko savienojumu fermentāciju. Optimālā temperatūra ir 37 ° C. Tipa suga ir Peptococcus niger, kas ražo melnu pigmentu. Tie dzīvo izkārnījumos, netīrumos, cilvēka organismā un noteiktos apstākļos spēj izraisīt septiskas infekcijas.[...]

Anaerobioze ir raksturīga arī fakultatīviem anaerobiem mikroorganismiem. Atšķirībā no pēdējiem, obligātie anaerobi nevar attīstīties skābekļa klātbūtnē, turklāt skābeklis molekulārā formā ir toksisks anaerobiem.[...]

Sešu pētījumu rezultāti, kuros anaerobos apstākļos tika izmantotas deviņas dažādas obligāto un fakultatīvo anaerobu sugas, kas aug uz septiņiem dažādiem substrātiem, deva vidējo vērtību UCcal = 0,130 g/kcal.[...]

Mikroorganismi, kas pieder pie dažādām taksonomiskām grupām, var oksidēt molekulāro ūdeņradi. Starp tiem ir stingri anaerobi, fakultatīvie anaerobi un obligātie aerobi. Fakultatīvie anaerobi un aerobi ar šo īpašību ir Escherichia coli, Paracoccus denitrificans, Streptococcus faecalis un daži pārstāvji: Bacillus, Pseudomonas, Alcaligenes, Acetobacter, Azotobacter, Mycobacterium, Nocardia, Proteus, kā arī noteiktas zilaļģu sugas. ...]

Ja piekrītam apgalvojumam (ko diezgan pārliecinoši pamato salīdzinošās fizioloģijas un bioķīmijas dati), ka obligātie anaerobi ir agrīno dzīvības formu piemērs uz Zemes, tad rodas jautājums, vai anaerobu izcelsme un evolūcija atspoguļojās sastāvā un viņu DNS struktūra - ģenētiskās informācijas glabātājs. Tagad ir labi zināms, ka visas organiskās pasaules dezoksiribonukleīnskābēm ir vienots strukturālais plāns, un, no otras puses, šo savienojumu sastāva un struktūras variāciju iespējas ir neierobežotas. Diezgan loģiski domāt, ka DNS rašanās Zemes dzīvības vēsturē bija ļoti nozīmīgs un, iespējams, pat izšķirošs faktors jaunu dzīvo būtņu grupu un sugu diferencēšanā un izolācijā. Tā kā tieši nukleīnskābes ir tieši saistītas ar iedzimtību un mainīgumu, tām vajadzētu būt evolūcijas procesa materiālajam pamatam.[...]

Iesniegtie rezultāti ļauj secināt, ka vadošā loma organisko vielu anaerobās sadalīšanās procesos ir obligātajām anaerobajām baktērijām. Tomēr sistemātiska aerobu un fakultatīvo anaerobu identificēšana bioreaktoru saturā liecina, ka šie mikroorganismi ir iesaistīti arī organisko vielu iznīcināšanā, un noteiktos apstākļos to skaits var ievērojami palielināties. Tādējādi, pievienojot glikozi fermentējošajam šķidrumam, aerobo un fakultatīvo anaerobo baktēriju skaits palielinās no 1 X 106 līdz 3,2 X 109 šūnām/ml (citēts no).[...]

Kad attīrīšanas iekārtas ir pārslogotas ar organiskiem piesārņotājiem, kad ieplūstošā gaisa daudzums ir nepietiekams, veidojas obligāti (beznosacījuma) vai fakultatīvi anaerobi, kuriem skābeklis ir kaitīgs.[...]

Sārmainās jeb metāna fermentācijas otrajā fāzē no pirmās fāzes galaproduktiem veidojas metāns un ogļskābe metānu veidojošo baktēriju - sporas nenesošo obligāto anaerobu, ļoti jutīgo pret vides apstākļiem - vitālās aktivitātes rezultātā. . Pētītās metānu veidojošo baktēriju sugas pieder pie trim ģintīm: Methanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina.[...]

Daži anaerobie mikroorganismi kā akceptoru izmanto saistīto skābekli, kas ir daļa no tādiem savienojumiem kā sulfāti vai nitrāti. Skābekļa klātbūtnē tiem ir aerobā elpošana, un bezskābekļa vidē tie izmanto nitrātu skābekli kā akceptoru, reducējot tos līdz slāpeklim vai tā zemākajiem oksīdiem. Baktērijas, kas elpošanas laikā reducē sulfātus līdz sērūdeņradim, ir obligāti anaerobi, piemēram, VevyNouSh-gyu (keiIipsapz.[...]

Dažādas baktēriju sugas un ģintis ir atšķirīgi saistītas ar adaptāciju. Vieni ātrāk pielāgojas mainīgajiem apstākļiem, citi lēnāk. Pseidotopāzu ģints baktērijas adaptējas labāk nekā citas.[...]

Bet ir zināmi dzīvnieki, kuri var dzīvot vienlīdz normāli ar labu skābekļa pieejamību un ar ārkārtīgi zemu skābekļa saturu un gandrīz pilnīgu prombūtni, un pat tādi, kuriem skābeklis ir ne tikai nevajadzīgs, bet pat kaitīgs. Pirmos sauc par fakultatīviem anaerobiem, otros - par obligātajiem. Pirmie ietver ūdens bruņurupučus un daudzas zivis, kas dzīvo dibenā. Lieta tāda, ka gruntsūdenī skābekļa saturs var sasniegt pat 15% no vērtības, kas tiek novērota, ūdenim piesātinot ar gaisu.[...]

Elektronu mikroskopisko metožu izmantošana, kas ļauj pētīt dehidrogenāžu izplatību veselās šūnās, liecina, ka dehidrogenāzes anaerobās sporas nesošajās baktērijās acīmredzami ir saistītas arī ar membrānām, kurām ir milzīga loma dzīvajos organismos, īpaši procesos. enerģijas metabolismu. Tajā pašā laikā citos anaerobos elektronu akceptoru atjaunošanos novēro arī citoplazmā. Iespējams, šīs parādības ir saistītas ar atšķirīgu enzīmu kopumu dažādās sugās vai ar nespecifisku krāsvielu samazināšanos citoplazmā.[...]

Molekulārā skābekļa samazināšanās in situ izraisa siltuma izdalīšanās palēnināšanos, un attiecīgi samazinās arī skābekļa padeve konvekcijas dēļ. Tajā pašā laikā oglekļa dioksīda uzkrāšanās kompostēšanas stadijā rada mikroaerofilus apstākļus, kas izraisa pirmo fakultatīvo un pēc tam obligāto anaerobu skaita pieaugumu. Atšķirībā no aerobās vielmaiņas, kurā atkritumu mineralizācija bieži tiek panākta, izmantojot vienu baktēriju sugu, anaerobā bioloģiskajā noārdīšanā ir nepieciešama dažādu sugu mikroorganismu kopīga vielmaiņa, kas ir daļa no jauktas populācijas. Šī mijiedarbojošo mikroorganismu populācija spēj izmantot dažādus neorganiskos elektronu akceptorus, bieži vien tādā secībā, kas atbilst reakcijas enerģijas izdalīšanai. Tā kā lielākajai daļai baktēriju ir nepieciešami noteikti elektronu akceptori, šī secība izraisa būtiskas izmaiņas mikrobu populācijas sastāvā. Sugas, kas spēj izmantot vairāk oksidētus akceptorus, iegūst termodinamiskas un līdz ar to arī kinētiskas priekšrocības.[...]

Tādējādi organisko vielu pārveide metāna tvertnēs notiek divos posmos: substrāta fermentācija līdz taukskābēm (nemetanogēna) un CH4 un CO2 veidošanās no taukskābēm (metanogēnas). Pirmajā posmā galvenā loma ir Clostridium, Bacteroides ģints anaerobajām baktērijām. Otro posmu veic unikāla obligāto anaerobu grupa - Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus, Methanosarcina ģints metāna baktērijas. ...]

Skābju klātbūtne vidē izraisa tā skābo reakciju. Papildus EFA pirmās fāzes sadalīšanās produkti ir zemākie taukskābju spirti, aminoskābes, daži aldehīdi un ketoni, glicerīns, kā arī oglekļa dioksīds, ūdeņradis, sērūdeņradis, amonjaks un daži citi savienojumi. Šo procesa fāzi veic baktērijas, kas pieder pie fakultatīviem anaerobiem (pienskābes baktērijas, etiķskābes baktērijas, propionskābes baktērijas u.c.) un obligātajiem anaerobiem (sviestskābes baktērijas, celulozes baktērijas, acetonbutila baktērijas utt.). ...]

Fermentācija notiek pirovīnskābes veidošanās posmos ar sekojošu transformāciju. Slāpekļa avots sviestskābes baktērijām ir peptoni, aminoskābes un amonija sāļi; dažas baktērijas izmanto arī brīvo slāpekli. Ogļhidrāti tiem kalpo kā enerģijas un oglekļa avots. Sviestskābes fermentācijas izraisītāji ir obligāti anaerobi. Tie ir lieli, kustīgi sporas veidojoši stieņi, kuru garums ir 3-10 mikroni un diametrs 0,5-1,5 mikroni. Optimālā temperatūra to attīstībai ir 35-37°C, robežvērtības pH ir 6-8.[...]

Fotosintētiskās baktērijas galvenokārt ir ūdens (jūras un saldūdens) organismi; vairumā gadījumu tiem ir neliela nozīme organisko vielu ražošanā. Bet tie spēj darboties apstākļos, kas parasti ir nelabvēlīgi lielākajai daļai zaļo augu, un ūdens nogulumos tie piedalās noteiktu elementu ciklā. Piemēram, zaļajām un purpursarkanajām sēra baktērijām ir svarīga loma sēra ciklā (sk. 4.5. attēlu). Šie obligātie anaerobi (kas spēj dzīvot tikai bez skābekļa) atrodas robežslānī starp oksidēto un reducēto zonu nogulumos vai ūdenī, kur gaisma gandrīz neiekļūst. Šīs baktērijas var novērot plūdmaiņu dubļainos nogulumos, kur tās bieži veido atšķirīgus rozā vai purpursarkanus slāņus tieši zem dubļos mītošo aļģu augšējiem zaļajiem slāņiem (citiem vārdiem sakot, pašā anaerobās jeb reducētās zonas augšpusē, kur ir ir viegls, bet maz skābekļa). Pētījumā par Japānas ezeriem (Takahashi un Ichimura, 1968) tika aprēķināts, ka fotosintētisko sēra baktēriju īpatsvars lielākajā daļā ezeru veido tikai 3-5% no kopējās gada fotosintēzes produkcijas, bet stāvošajos ezeros, kas bagāti ar H2S, šī daļa pieaug līdz 25%. Sēru nesaturošās fotosintēzes baktērijas, gluži pretēji, parasti ir fakultatīvi aerobi (spēj darboties gan skābekļa klātbūtnē, gan bez tā). Ja nav gaismas, tās, tāpat kā daudzas aļģes, var uzvesties kā heterotrofi. Tādējādi baktēriju fotosintēze var būt noderīga piesārņotos un eitrofos ūdeņos, un tāpēc tās izpēte tagad aktivizējas, taču tā nevar aizstāt “īsto” fotosintēzi ar skābekļa izdalīšanos, no kuras ir atkarīga visa dzīvība uz Zemes.[...]

Brīvi dzīvojošie diazotrofi ir visneaizsargātākie pret aramzemes eroziju. Pirmajās noārdīšanās stadijās anaerobās slāpekļa fiksācijas mehānismi tiek strauji nomākti, jo samazinās organisko vielu labilās daļas daudzums (Khaziev, 1982; Khaziev, Bagautdinov, 1987). Diazotrofu baseins ir ārkārtīgi jutīgs pret oglekļa substrātu. Obligātie anaerobi no Clostridium ģints atšķirībā no aerobām formām, kas darbojas ar plašu C-savienojumu klāstu, tostarp humīnskābēm un fulvoskābēm, izmanto šauru ogļhidrātu plūsmu (Klevenskaya, 1974; Mishustin, Yemtsev, 1974). Daudzveidīgais Rietumsibīrijas černozema augšņu ogļhidrātu fonda sastāvs (Klevenskaya, 1991) nodrošina klostrīdiju pietiekamu enerģētisko un trofisko līmeni, veicinot to noteiktu pārsvaru erozijas neskartās augsnēs. Mikrobu kopienas transformācija pastiprinās, attīstoties erozijai dienvidu ekspozīcijas nogāzē, kur, kā zināms, salīdzinājumā ar ziemeļu analogiem humusa horizonta biezums ir mazāks un notiek organisko vielu un slāpekļa mineralizācijas procesi. ir intensīvākas (Chuyan, Chuyan, 1993).[...]

Bioreaktora mikrofloru veido mikroorganismi, kas nonāk kopā ar notekūdeņiem vai dūņām. Pēc sugu sastāva biocenozes biocenoze ir daudz nabadzīgāka nekā aerobās biocenozes, no tām ir izolētas tikai aptuveni 50 baktēriju sugas, kas spēj veikt pirmo piesārņotāju sadalīšanās posmu - skābes veidošanās stadiju. Līdzās obligātajiem anaerobiem bioreaktorā var atrast arī fakultatīvos anaerobus. Kopējais baktēriju skaits nogulumos svārstās no 1 līdz 15 mg/ml. Šīs mikroorganismu grupas fermentācijas procesa galaprodukts ir zemākās taukskābes, oglekļa dioksīds, amonija joni, sērūdeņradis.[...]

PIEGĀDES ZONA (ūdens) - reģions. atmosfēras nokrišņu, virszemes vai pazemes ūdeņu ieplūšana ūdens nesējslānī (ST SEV 2086-80). IZKRAUŠANAS ZONA (ūdens) - reģions. pazemes ūdeņu noplūde uz zemes virsmas, ūdenskrātuvēs vai ūdenstecēs, kā arī to ieplūde blakus esošajos ūdens nesējslāņos (ST SEV 2086-80). Skatiet Izkraušana. Apmežošana - meža atjaunošana vai veidošana, sējot kokaugu sēklas, iestādot to stādus, vai veicinot meža dabisko atjaunošanos (piemēram, veidojot atkritumu izgāztuves). Skatiet Meža atjaunošana. OBLIGĀTS ORGANISMS [no lat. oY aSh3 - obligāti] - organisms, kas stingri specializējies noteiktam uztura veidam, elpošanai, videi (monofāgi, anaerobi utt.).[...]

Šie mikrobi ieguvuši savu nosaukumu, pateicoties spējai veikt straujas svārstības (no latīņu valodas “vibrare” — oscilēt). Vibri ir veidoti kā īsi, komata formas stieņi. Pēc sadalīšanas tie bieži paliek savienoti savos galos, veidojot spirāles. Viņi nespēj sadalīt šķiedrvielas. Daudzi cilvēki izmanto fenolus un citus cikliskus savienojumus. Atsevišķu vibrio garums reti pārsniedz 10 mikronus, un to diametrs ir no 1 līdz 1,5 mikroniem. Daži no tiem ir stingri anaerobi, citi ir obligāti aerobi vai fakultatīvi anaerobi (aug skābekļa klātbūtnē un zemā koncentrācijā). Tie galvenokārt ir saprofīti, plaši izplatīti mūsu planētas piesārņotajās upēs un ezeros.[...]

Bioloģiskās oksidācijas laikā notiek redoksreakcijas, ko papildina ūdeņraža atomu atdalīšana no dažiem savienojumiem (donoriem) un tā pārnešana uz citiem (akceptoriem), vai reakcijas, kas saistītas ar elektronu pārnešanu no donora uz akceptoru. Šie procesi tiek veikti, piedaloties fermentiem, kas pieder pie oksireduktāžu klases. Elpošanas procesus, kuros molekulārais skābeklis ir ūdeņraža vai elektronu akceptors, sauc par aerobiem. Ja akceptori ir citi neorganiskie vai organiskie savienojumi, tad šāda veida elpošanu sauc par anaerobu. Pamatojoties uz elpošanas veidu, izšķir divas mikroorganismu grupas: aerobi (oksibiotiskās formas), kuru elpošanai nepieciešams skābeklis, un anaerobi (anoksibiotiskās formas), kas attīstās bez skābekļa. Starp tiem nav krasas atšķirības. Līdzās stingriem (obligātajiem) aerobiem un anaerobiem ir mikroorganismi, kas spēj dzīvot skābekļa klātbūtnē un bez tā. Tie ir mikroaerofīli, kuriem optimālais skābekļa saturs gaisā ir 0,5-1%, un fakultatīvie anaerobi. Tādējādi E. coli ir fakultatīvs anaerobs.

Fosfors

Baktēriju šūnās fosfors atrodas fosfātu (galvenokārt cukura fosfātu) veidā nukleotīdu un nukleozīdu sastāvā. Fosfors ir arī daļa no dažādu membrānu fosfolipīdiem. Fosfātiem ir īpaša nozīme enerģijas metabolismā, ogļhidrātu sadalīšanā un membrānu transportēšanā. Vairāku biopolimēru fermentatīvā sintēze var sākties tikai pēc izejvielu savienojumu fosfora esteru veidošanās (tas ir, pēc to fosforilēšanas). Galvenais baktēriju dabiskais fosfora avots ir neorganiskie fosfāti un nukleīnskābes. Tie atrodas buljonos, tos pievieno papildus sintētiskajai barotnei.

Sērs

Sērs ir daļa no dažām aminoskābēm (cisteīns, metionīns), vitamīniem (biotīns, tiamīns), peptīdiem (glutations) un olbaltumvielām; piedalās sintētiskos procesos reducētā stāvoklī - R-SH grupu veidā, kas ir ļoti reaģējošas un viegli dehidrogenējas R-S-S-R" grupās. Pēdējās tiek izmantotas, lai veidotu sarežģītākus savienojumus, kas savienoti ar disulfīda (S-S) tiltiem. šie savienojumi tos samazina un pārrauj tiltus.Šādas reakcijas ir svarīgas baktēriju citoplazmas redokspotenciāla regulēšanai Baktēriju šūnas galvenā sēru saturošā sastāvdaļa ir cisteīns, kas satur sēru tiola (-SH) veidā. ) grupa.Tādējādi sērs metionīna, biotīna, tiamīna un glutationa sastāvā nāk no cisteīna tiolu grupas.Lai gan sērs aminoskābēs un olbaltumvielās ir atrodams reducētā veidā, lielākā daļa baktēriju sēru izmanto formā. sulfāti. Oksidēta tulkošana sērs no sulfāta jona līdz reducētai formai tiola grupā ir pazīstama kā asimilācijas sulfāta samazināšana.

Ievērojami mazākā skaitā baktēriju (piemēram, Desulfovibrio ģints anaerobās baktērijas), disimilējošā sulfāta reducēšana, kurā kā gala elektronu akceptori tiek izmantoti sulfāti, sulfīti vai tiosulfāti. Šajā gadījumā kā reducēšanās produkts veidojas sērūdeņradis (H2S). Baktēriju spēja ražot sērūdeņradi praksē tiek izmantota kā diferenciāldiagnostikas pazīme. Dažas baktēriju grupas (piemēram, Beggiatoa, Thiothrix ģints sēra baktērijas) var oksidēt sērūdeņradi un elementāro sēru par sulfātiem.

Skābeklis

Skābeklis, kas ir daļa no baktēriju organiskajām vielām, tajās iekļaujas divos veidos: netieši (no ūdens molekulām vai no CO2) un tieši. Īpaši fermenti – oksigenāzes – iestrādā skābekli (O2-) organiskajos savienojumos tieši no molekulārā skābekļa (02). Oksigenāzes ir nepieciešamas daudzu vielu (piemēram, aromātisko ogļūdeņražu) sadalīšanai, kuras ir grūti iedarboties citiem fermentiem. Daudzas baktērijas apmierina savas enerģijas vajadzības, izmantojot elpošanu, kuras laikā skābeklis darbojas kā elektronu un protonu gala akceptors elpošanas ķēdē. Baktērijas ir iedalītas piecās galvenajās grupās atbilstoši to molekulārajām skābekļa prasībām.

Obligātie (stingri) aerobi Viņi spēj iegūt enerģiju tikai elpojot, un tāpēc viņiem ir nepieciešams molekulārais skābeklis. Pie stingriem aerobiem pieder, piemēram, Pseudomonas ģints pārstāvji.

Obligāti (stingri) anaerobi. Šādu baktēriju augšanu var apturēt pat pie zema p02 (piemēram, pie 10 "s atm), jo tām trūkst enzīmu, kas noārda toksiskos skābekļa savienojumus (katalāzes, superoksīda dismutāzes). obligātie anaerobi ietver Bacteroides, Desulfovibrio ģints.

Fakultatīvie anaerobi augt gan klātbūtnē, gan prombūtnē 02. K fakultatīvie anaerobi ietver enterobaktērijas un daudzus raugus, kas var pārslēgties no elpošanas 02 klātbūtnē uz fermentāciju, ja nav 02.

Aerotolerantas baktērijas spēj augt atmosfēras skābekļa klātbūtnē, bet neizmanto to kā enerģijas avotu. Enerģija aerotolerantas baktērijas ko iegūst tikai fermentācijas ceļā (piemēram, pienskābes baktērijas).

Mikroaerofilās baktērijas lai gan tiem ir nepieciešams skābeklis enerģijai, tie aug labāk, palielinoties CO2, tāpēc tos sauc arī par "kapnofilajiem mikroorganismiem" [no grsch. kapnos, dūmi, + philos, love1. Pie mikroaerofiliem pieder lielākā daļa aerobo baktēriju (piemēram, Campylobacter un Helicobacter ģints baktērijas). Skābekli saturošā vidē baktērijas var pastāvēt tikai tad, ja tām ir skābekļa tolerance, kas saistīta ar baktēriju enzīmu spēju neitralizēt toksiskos skābekļa savienojumus. Atkarībā no elektronu skaita, kas vienlaikus tiek pārnesti uz 02 molekulu, veidojas: peroksīda jons 02 (veido flavīna oksidāzes 2e" pārneses laikā), superoksīda radikālis (var veidoties ksantīna oksidāze, aldehīda oksidāze, NADPH oksidāze laikā 1e- pārnešana) un hidroksilradikālis (superoksīda radikāļa reakcijas produkts ar ūdeņraža peroksīdu) Superoksīda dismutāze, peroksidāze un katalāze piedalās reaktīvo skābekļa radikāļu detoksikācijā.

Superoksīda dismutāze pārvērš superoksīda radikāli (toksiskāko metabolītu) par H2O2. Ferments atrodas aerobās un aerobās baktērijās. Katalīzes rezultātā H2O2 tiek pārvērsts par H20 un 02. Enzīms ir visās aerobās baktērijās, bet nav aerotolerantos organismos.

Stingri anaerobi parasti katalāze- Un superoksīda dismutāze- negatīvs.

Peroksidāze. No visiem katalāzes negatīvajiem mikroorganismiem tikai pienskābes baktērijas spēj augt gaisa klātbūtnē. Viņu aerotolerance ir saistīta ar spēju uzkrāties peroksidāze. Enzīms neitralizē H202 reakcijā ar glutationu; šajā gadījumā ūdeņraža peroksīds pārvēršas ūdenī.