Бактерии обитающие в анаэробных условиях. Анаэробные бактерии

Для тех людей, которые живут в загородном доме и не имеют средств и возможностей для обустройства централизованной системы канализации, предстоит решить ряд трудностей с водоотведением. Необходимо искать место, куда будут сбрасываться отходы жизнедеятельности человека.

В основном люди пользуются услугами ассенизационной машины, что не очень дешево. Однако альтернативой выгребной ямы считается септик, который работает на основе микроорганизмов. Это современные биоферментные препараты. Они ускоряют процесс распада органических отходов. Сточные воды очищаются и без вреда сбрасываются в окружающую природу.

Суть метода очистки бытовых стоков

В любой системе очистки бытовых стоков в основу работы заложена система естественного распада отходов. Сложные вещества разлагаются простыми бактериями. Получается вода, углекислый газ, нитраты и прочие элементы. Для септиков применяются биологические бактерии. Это «сухая выжимка» из натуральных компонентов.

Если искусственным путем вводить в септик активные микроорганизмы, то можно регулировать процесс распада органических веществ. При протекании химических реакций практически не остается запаха.

Существует множество факторов, которые значительно влияют на поведение микроорганизмов в сточной системе:

Присутствие органических соединений;
Температурный режим от 4 до 60 градусов;
Подведение кислорода;
Уровень кислотности стоков;
Отсутствие токсичных веществ.

Препараты, которые изготовлены на основе натуральных бактерий, выполняют ряд задач:

Удаление жира и налета на стенах септика;
Растворение осадка, который залеживается на дне резервуара;
Удаление засоров;
Удаление запахов;
Отсутствие вреда для растений после слива воды;
Не загрязняют почву.

Септики делятся на аэробные и анаэробные. Все зависит от типа используемых микроорганизмов.

Аэробные бактерии

Аэробные бактерии — это микроорганизмы, для жизнедеятельности которых нужен свободный кислород. Такие бактерии широко применяются во многих производственных отраслях. Из них производят ферменты, органические кислоты, а также антибиотики на биологической основе.

Схема работы септика на аэробных бактериях

Для систем глубокой биологической очистки применяются анаэробные бактерии. В септик по средствам компрессора подается воздух, который вступает в реакцию с имеющимися стоками. В воздухе есть кислород. Благодаря ему аэробные бактерии начинают очень быстро размножаться.

В результате происходит окислительная реакция, в ходе которой выделяется углекислый газ и тепло. Полезные бактерии не выводятся с септика вместе с водой.

Они остаются на дне резервуара и на его стенах. Существует мелковорсистая ткань, которая называется текстильными щитами. На них также продолжают жить бактерии для дальнейшей работы.

Аэробные септики имеют ряд преимуществ:

Вода очищается с высокой степенью и не требует дальнейшей обработки.
Осадок, который остается на дне резервуара (ил) можно использовать в качестве удобрения на огороде или в саду.
Образуется небольшое количество ила.
При реакции не выделяется метан, соответственно нет неприятного запаха.
Септик часто очищается, что позволяет не собираться большому количеству ила.

Анаэробные бактерии — это микроорганизмы, чья жизнедеятельность возможна даже при отсутствии в окружающей среде кислорода.

Схема работы септика на основе анаэробных бактерий

Когда сточные воды попадают в резервуар, они разжижаются. Их объем становится меньше. На дно выпадает некоторое количество осадка. Именно там и происходит взаимодействие анаэробных бактерий.

В процессе воздействия анаэробных микроорганизмов происходит биохимическая очистка сточных вод.

Однако отмечается, что такой метод очистки имеет ряд недостатков:

Стоки очищаются на 60 процентов в среднем. Это означает, что необходимо дополнительно очищать воду на фильтрационных полях;
В твердых осадках могут оставаться вещества, которые вредны для человека и окружающей среды;
При реакции выделяется метан, который создает неприятный запах;
Септик необходимо часто очищать, так как образуется большое количество ила.

Комбинированный способ очистки

Для большей степени очистки сточных вод используется комбинированный метод. Это означает, что можно использовать одновременно аэробные и анаэробные бактерии.

Первичная очистка проводится по средствам анаэробных бактерий. Аэробные бактерии завершают процесс очистки сточных вод.

Особенности выбора биопрепаратов

Для того чтобы выбрать тот или иной вид биопрепарата, необходимо знать, какая задача будет решаться. Сегодня на рынке можно встретить большое количество биологических препаратов, которые предназначены для очистки сточных вод в септиках. Стоит сразу сказать, что не нужно покупать препараты, на которых есть надписи: уникальный, особенный, последняя разработка и тому подобное. Это обман.

Все бактерии — это живые микроорганизмы, и никто не изобрел еще новых, да и природа не породила новых видов. Когда покупается препарат, то предпочтение необходимо отдавать тем маркам, которые уже были ранее проверены. Только так можно получить максимальное количество эффекта при создании активных бактерий в септике. Наиболее распространенным препаратом является Доктор Робик.

Виды поставки

Бактерии продаются в сухом или жидком виде. Можно найти как таблетки, так и пластиковые банки с жидкостью объемом от 250 миллиграмм. Можно купить небольшую упаковку, в размере чайного пакета.

От объема септика зависит количество биологической добавки. Например, для одного кубического метра септика достаточно 250 грамм вещества. Можно купить отечественный препарат «Септи Трит». В его составе насчитывается 12 типов микроорганизмов. Препарат способен уничтожить до 80 процентов отходов в резервуаре. Запаха практически не остается. Уменьшается количество патогенных микробов.

Существует еще один очиститель для септиков, который называется «BIOFORCE Septic». На один кубический метр в септике необходимо 400 миллиграмм средства. Для поддержания активности препарата в септике необходимо каждый месяц добавлять по 100 грамм средства.

Биологический очиститель для септиков «Septic Comfort»продается в пакетиках по 12 грамм. На первые 4 дня необходимо загрузить 1 пакет. Этого количества достаточно на 4 кубических метра септика. Если септик имеет больший объем, то необходимо увеличить дозу до 2 пакетиков. Таким образом, на месяц используется 12 или 24 пакетика средства.

Стоимость биоактиваторов

От назначения препарата зависит его стоимость на рынке. Важную роль играет объем упаковки и степень эффективности.

Наименование	Серия	Вес (грамм)	Цена (руб)
Septic 250	Базовая	250	450
Septic 500	Базовая	500	650
Septic Comfort	Комфорт	672 (12 пакетов x 56)	1750

Использование биопрепаратов в зимнее время

Если необходимо законсервировать септик на зимнее время, например, после окончания дачного сезона, тогда стоит применять препараты, которые снижают свою активность в холодное время и увеличивают в теплое время года. Идеальным препаратом для таких целей будет «UNIBAC-Winter » (Россия).

Обязательные требования при использовании бактерий

Агрессивные среды, как хлор, стиральный порошок, фенол, щелочи губительно сказываются на аэробных и анаэробных средствах.

Для того, чтобы септик работал эффективно, а также все микроорганизмы выполняли свои функции, необходимо регулярно добавлять биологические препараты в резервуар или прямо в систему канализации дома.

Один раз в три года необходимо чистить резервуар, в частности его стены от засорений и ила. После очистки резервуар нужно заполнять чистой водой.

Для нормальной работы фильтров необходимо промывать их один раз в полгода раствором марганцовки. Однако марганцовка может привести к уничтожению большого количества бактерий в септике. После очистки необходимо учитывать, что большой объем воды сразу может уничтожить популяцию микроорганизмов. Не стоит переливать септик.

Рекомендуется промывать дренажные трубы водой под давлением, чтобы не навредить химическими веществами бактериям. Можно сделать вывод о том, что лучше всего применять биологические добавки на основе натуральных компонентов. Так можно создать эффективную среду для переработки фекалий в системе канализации.

Прежде чем использовать какой-либо вид биологической добавки для септика на участке необходимо посоветоваться со специалистами. Стоит отметить, что правильно сооруженный септик может работать с большой степенью эффективности и без дополнительных добавок.

На сегодняшний день существует большое количество препаратов биологических добавок, которые позволяют не только ускорить процессы переработки органических отходов, но и способны провести очистку сооружения в целом.

Необходимо отдавать предпочтения только проверенным средствам, которые не нанесут вреда окружающей природе при применении. Важно соблюдать все инструкции по использованию той или иной добавки. В противном случае невозможно будет добиться положительного эффекта при использовании препарата.

На сегодняшний день на рынке существует большое количество средств, которые разнятся в цене и качестве. Лучше всего покупать только те, которые созданы на основе натуральных компонентов.

Для того чтобы провести нормальное обслуживание септика с использованием анаэробных и аэробных бактерий, необходимо обратиться к специалистам, которые помогут подобрать оптимальные средства для Вашего септика. Только профессионалы могут посоветовать самый лучший способ для борьбы с переработкой органических отходов.

Для того чтобы канализационная система функционировала без сбоев, необходимо бережно относиться к ее использованию. Нет необходимости сливать в канализационные стоки различные средства, которые могут нанести вред микроорганизмам, которые перерабатывают фекалии в септике. Нужно внимательно следить за тем, чтобы в канализацию не попадали посторонние предметы, типа тряпок и прочего мусора.

Анаэробная инфекция - это стремительно развивающийся патогенный процесс, который затрагивает различные органы и ткани в организме и нередко приводит к летальному исходу. Ей подвержены все люди вне зависимости от пола или возраста. Своевременная диагностика и лечение позволяет спасти жизнь человека.

Что это такое?

Анаэробная инфекция - это инфекционное заболевание, возникающее как осложнение при различных травмах. Его возбудители - это спорообразующие или неспорообразующие микроорганизмы, прекрасно развивающиеся в бескислородной среде или при небольшом количестве кислорода.

Анаэробы присутствуют всегда в нормальной микрофлоре , слизистых оболочках организма, в желудочно-кишечном тракте и мочеполовой системе. Их относят к условно-патогенным микроорганизмам, поскольку они являются естественными обитателями биотопов живого организма.

При снижении иммунитета или влияние отрицательных факторов бактерии начинают активно бесконтрольно размножаться, а микроорганизмы превращаются в патогенов и становятся источниками инфекции. Их продукты жизнедеятельности являются опасными, токсичными и довольно агрессивными веществами. Они способны легко проникать в клетки или другие органы организма и поражать их.

В организме некоторые ферменты (например, гиалуронидаза или гепариназа) усиливают патогенность анаэробов, в результате последние начинают разрушать волокна мышечной и соединительной ткани, что приводит к нарушению микроциркуляции. Сосуды становятся хрупкими, разрушаются эритроциты. Всё это провоцирует развитие иммунопатологического воспаления сосудов - артерий, вен, капилляров и микротромбоза.

Опасность болезни связана с большим процентом летальных исходов, поэтому крайне важно вовремя заметить начало инфекции и немедленно приступить к её лечению.

Причины развития инфекции

Можно выделить несколько основных причин, по которым происходит инфицирование:

Создание подходящих условий для жизнедеятельности патогенных бактерий. Это может произойти:
когда на стерильные ткани попадает активная внутренняя микрофлора;
при применении антибиотиков, которые не оказывают действия на анаэробные грамотрицательные бактерии;
при нарушении кровообращения, например, в случае хирургического вмешательства, опухолей, травм, попадания чужеродного тела, болезней сосудов, при омертвении ткани.
Заражение ткани аэробными бактериями. Они, в свою очередь, создают необходимые условия для жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов.
Хронические заболевания.
Некоторые опухоли, которые локализуются в , кишечнике и голове нередко сопровождаются этим заболеванием.

Виды анаэробной инфекции

Она отличается в зависимости от того, какими агентами спровоцирована и в какой области:

Хирургическая инфекция или газовая гангрена

Анаэробная хирургическая инфекция или газовая гангрена - это сложная комплексная реакция организма на воздействие специфических возбудителей. Это одно из самых сложных и часто неподдающихся лечению осложнений ран. При этом пациента беспокоят такие симптомы:

нарастающая боль с чувством распирания, поскольку в ране протекает процесс газообразования;
зловонный запах;
выход из раны гнойной неоднородной массы с пузырьками газа или вкраплениями жира.

Отёк тканей прогрессирует очень быстро. Внешне рана приобретает серо-зелёную окраску.

Анаэробная хирургическая инфекция встречается нечасто, и ее возникновение напрямую связано с нарушением антисептических и санитарных норм при выполнении хирургических операций.

Анаэробные клостридиальные инфекции

Возбудителями данных инфекций являются облигатные бактерии, живущие и размножающиеся в бескислородной среде - спорообразующие представители клостридии (грамположительные бактерии). Еще одно название данных инфекций - клостридиозы.

Патоген в этом случае попадает в организм человека из внешней среды. Например, это такие возбудители:

столбняка;
ботулизма;
газовой гангрены;
токсикоинфекций, связанных с употреблением некачественной заражённой пищи.

Токсин, выделяемый, например, клостридиями, способствуют появлению экссудата - жидкости, которая появляется в полостях организма или ткани при воспалении. В результате, мышцы набухают, становятся бледными, в них появляется много газа, и они отмирают.

Анаэробные неклостридиальные инфекции

В отличие от облигатных бактерий, представители факультативного вида способны выжить в присутствии кислородной среды. Возбудителями являются:

(шаровидные бактерии);
шигелла;
эшерихия;
иерсиния.

Данные возбудители вызывают анаэробные неклостридиальные инфекции. Это чаще гнойно-воспалительные инфекции эндогенного типа - , отит, сепсис, абсцессы внутренних органов и другие.

В гинекологии

Микрофлора женских половых путей богата различными микроорганизмами и анаэробами в том числе. Они являются частичкой сложной микроэкологической системы, которая способствует нормальному функционированию половых органов женщины. Анаэробная микрофлора напрямую связана с возникновением тяжелых гнойно-воспалительных гинекологических заболеваний, например, острого бартолинита, острого сальпингита и пиосальпинкса.

Проникновению анаэробной инфекции в женский организм способствуют:

травмы мягких тканей влагалища и промежности, например, при родах, во время абортов или инструментальных исследований;
различные вагиниты, цервициты, эрозия шейки матки, опухоли половых путей;
остатки плодных оболочек, плаценты, сгустки крови после родов в матке.

Большую роль в развитии анаэробной инфекции у женщин играет наличие , прием кортикостероидов, лучевая и химиотерапия.

Квалификация анаэробных инфекций по локализации её очага

Выделяют следующие виды анаэробных инфекций:

Инфекция мягких тканей и кожных покровов . Недуг вызывают анаэробные грамотрицательные бактерии. Это поверхностные заболевания (целлюлит, инфицированные кожные язвы, последствия после основных заболеваний - экзем, чесотки и других), а также подкожные инфекции или послеоперационные - подкожные гнойники, газовая гангрена, раны от укусов, ожоги, инфицированные язвы при диабете, сосудистых заболеваниях. При глубокой инфекции происходит некроз мягких тканей, при которых отмечается скопление газа, серого гноя с мерзким запахом.
Инфекция костей . Септический артрит часто является следствием запущенной Венсана, остеомиелита - заболевания гнойно-некротического характера, которое развивается в кости или костном мозге и окружающих тканях.
Инфекции внутренних органов , в том числе и , у женщин может возникнуть бактериальный вагиноз, септический аборт, абсцессы в половом аппарате, внутриматочные и гинекологические инфекции.
Инфекции кровяного русла - сепсис. Она распространяется с током крови;
Инфекции серозных полостей - перитонит, то есть воспаление брюшины.
Бактериемия - присутствия бактерий в крови, которые попадают туда экзогенным или эндогенным путем.

Аэробная хирургическая инфекция

В отличие от анаэробной инфекции, возбудители-аэробы не могут существовать без кислорода. Вызывают инфекцию:

диплококки;
иногда ;
кишечная и тифозная палочки.

К основным видам аэробной хирургической инфекции относят:

фурункул;
фурункулез;
карбункул;
гидраденит;
рожистое воспаление.

В организм аэробные микробы проникают через пораженную кожу и слизистые оболочки, а также по лимфатическим и кровеносным сосудам. Характеризуется повышенной температурой тела, местным покраснением, отеком, болью и краснотой.

Диагностика

Для своевременной постановки диагноза необходимо правильно оценить клиническую картину и оказать как можно быстрее необходимую медицинскую помощь. В зависимости от локализации очага инфекции диагностикой занимаются различные специалисты - хирурги разных направлений, отоларингологи, гинекологи, травматологии.

Только микробиологические исследования могут подтвердить наверняка участие анаэробных бактерий в патологическом процессе. Однако отрицательный ответ о наличии в организме анаэробов не отвергает их возможного участия в патологическом процессе. По заявлению специалистов, около 50% анаэробных представителей микробиологического мира на сегодняшний день являются некультивируемыми.

К высокоточным методам индикации анаэробной инфекции относят газожидкостную хроматографию и масс-спектрометрический анализ, который определяет количество летучих жидких кислот и метаболитов - веществ, образующих в процессе обмена веществ. Не менее перспективным методам является определение бактерий или их антител в крови больного с помощью иммуноферментного анализа.

А также используют экспресс-диагностику. Биоматериал изучают в ультрафиолетовом свете. Проводят:

бактериологический посев содержимого гнойника или отделяемой части раны в питательную среду;
посев крови на наличие бактерий как анаэробного, так и аэробного вида;
забор крови на биохимический анализ.

О наличии инфекции говорит увеличение количества в крови веществ - билирубина, мочевины, креатинина, а также уменьшение содержания пептидов. Повышенная активность ферментов - трансаминазы и щелочной фосфатазы.

При рентгенологическом исследовании обнаруживают скопление газов в повреждённой ткани или полости организма.

При диагностике следует исключить наличие в организме больного рожи - кожного инфекционного заболевания, тромбоза глубоких вен, гнойно-некротических поражений тканей другой инфекцией, пневмоторакса, экссудативной эритемы, отморожение 2–4 стадии.

Лечение анаэробной инфекции

При лечении не обойтись таких мер, как:

Хирургическое вмешательство

Рану рассекают, омертвелые ткани радикально иссякают, а рану обрабатывают раствором марганцовки, хлоргексидина или перекисью водорода. Процедура обычно проводится под общим наркозом. При обширном некрозе ткани может потребоваться ампутация конечности.

Медикаментозная терапия

Она включает в себя:

прием обезболивающих компонентов, витаминов и антикоагулянтов - веществ, препятствующих закупорке сосудов тромбами;
антибактериальную терапию - приём антибиотиков, причем назначение того или иного препарата происходит после того как проведен анализ на чувствительность возбудителей к антибиотикам;
ввод больному противогангренозной сыворотки;
переливание плазмы или иммуноглобулина;
ввод препаратов, которые выводят из организма токсины и устраняют их негативные воздействия на организм, то есть проводят дезинтоксикацию организма.

Физиотерапия

При физиотерапевтическом лечении раны обрабатывают ультразвуком или лазером. Назначают озонотерапию или гипербарическую оксигенацию, то есть действуют кислородом под высоким давлением на организм в лечебных целях.

Профилактика

Чтобы снизить риск развития заболевания вовремя проводят качественную первичную обработку раны, удаляют чужеродное тело из мягких тканей. При проведении хирургических операций строго соблюдают правила асептики и антисептики. При больших площадях повреждений проводят противомикробную профилактику и специфическую иммунизацию - профилактические прививки.

Какой результат будет от лечения? Это во многом зависит от вида возбудителя, места нахождения очага инфекции, своевременной диагностики и правильно подобранного лечения. Врачи обычно при таких заболеваниях дают осторожный, но благоприятный прогноз. При запущенных стадиях заболевания с высокой долей вероятности можно говорить о летальном исходе пациента.

Следующая статья.

Анаэробные организмы

Аэробные и анаэробные бактерии предварительно идентифицируются в жидкой питательной среде по градиенту концентрации O 2:
1. Облигатные аэробные (нуждающиеся в кислороде) бактерии в основном собираются в верхней части пробирки, чтобы поглощать максимальное количество кислорода. (Исключение: микобактерии - рост пленкой на поверхности из-за восколипидной мембраны.)
2. Облигатные анаэробные бактерии собираются в нижней части, чтобы избежать кислорода (либо не дают роста).
3. Факультативные бактерии собираются в основном в верхнем ( является наиболее выгодным, чем гликолиз), однако они могут быть найдены на всем протяжении среды, так как от O 2 не зависят.
4. Микроаэрофилы собираются в верхней части пробирки, но их оптимум - малая концентрация кислорода.
5. Аэротолерантные анаэробы не реагируют на концентрации кислорода и равномерно распределяются по пробирке.

Анаэробы - организмы, получающие энергию при отсутствии доступа кислорода путем субстратного фосфорилирования , конечные продукты неполного окисления субстрата при этом могут быть окислены с получением большего количества энергии в виде АТФ в присутствии конечного акцептора протонов организмами, осуществляющими окислительное фосфорилирование .

Анаэробы - обширная группа организмов, как микро-, так и макроуровня:

анаэробные микроорганизмы - обширная группа прокариотов и некоторые простейшие.
макроорганизмы - грибы , водоросли , растения и некоторые животные (класс фораминиферы , большинство гельминтов (класс сосальщики , ленточные черви , круглые черви (например, аскарида)).

Помимо этого анаэробное окисление глюкозы играет важную роль в работе поперечно-полосатой мускулатуры животных и человека (особенно в состоянии тканевой гипоксии).

Классификация анаэробов

Согласно устоявшейся в микробиологии классификации, различают:

Факультативные анаэробы
Капнеистические анаэробы и микроаэрофилы
Аэротолерантные анаэробы
Умеренно-строгие анаэробы
Облигатные анаэробы

Если организм способен переключаться с одного метаболического пути на другой (например, с анаэробного дыхания на аэробное и обратно), то его условно относят к факультативным анаэробам .

До 1991 года в микробиологии выделяли класс капнеистических анаэробов , требовавших пониженной концентрации кислорода и повышенной концентрации углекислоты (Бруцеллы бычьего типа - B. abortus )

Умеренно-строгий анаэробный организм выживает в среде с молекулярным O 2 , однако не размножается. Микроаэрофилы способны выживать и размножаться в среде с низким парциальным давлением O 2 .

Если организм не способен «переключиться» с анаэробного типа дыхания на аэробный, но не гибнет в присутствии молекулярного кислорода , то он относится к группе аэротолерантных анаэробов . Например, молочнокислые и многие маслянокислые бактерии

Облигатные анаэробы в присутствии молекулярного кислорода O 2 гибнут - например, представители рода бактерий и архей : Bacteroides , Fusobacterium , Butyrivibrio , Methanobacterium ). Такие анаэробы постоянно живут в лишенной кислорода среде. К облигатным анаэробам относятся некоторые бактерии, дрожжи, жгутиковые и инфузории.

Токсичность кислорода и его форм для анаэробных организмов

Среда с содержанием кислорода является агрессивной по отношению к органическим формам жизни. Это связано с образованием активных форм кислорода в процессе жизнедеятельности или под действием различных форм ионизирующего излучения, значительно более токсичных, чем молекулярный кислород O 2 . Фактор, определяющий жизнеспособность организма в среде кислорода - наличие у него функциональной антиоксидантной системы, способной к элиминации:супероксид-аниона(O 2 −),перекиси водорода (H 2 O 2), синглетного кислорода (O .), а также молекулярного кислорода (O 2) из внутренней среды организма. Наиболее часто подобная защита обеспечивается одним или несколькими ферментами:

супероксиддисмутаза , элиминирующая супероксид-анион(O 2 −) без энергетической выгоды для организма
каталаза , элиминирующая перекись водорода (H 2 O 2) без энергетической выгоды для организма
цитохром - фермент, отвечающий за перенос электронов от NAD H к O 2 . Этот процесс обеспечивает существенную энергетическую выгоду организму.

Аэробные организмы содержат чаще всего три цитохрома, факультативные анаэробы - один или два, облигатные анаэробы не содержат цитохромов.

Анаэробные микроорганизмы могут активно воздействовать на среду, создавая подходящий окислительно-восстановительный потенциал среды (напр. Cl.perfringens). Некоторые засеянные культуры анаэробных микроорганизмов, прежде чем начать размножаться, снижают pH 2 0 с величины до , ограждая себя восстановительным барьером, другие - аэротолерантные - в процессе жизнедеятельности продуцируют перекись водорода, повышая pH 2 0 .

При этом характерным только для анаэробов является гликолиз , который в зависимости от конечных продуктов реакции разделяют на несколько типов брожению :

молочнокислое брожение - род Lactobacillus ,Streptococcus , Bifidobacterium , а также некоторые ткани многоклеточных животных и человека.
спиртовое брожение - сахаромицеты , кандида (организмы царства грибов)
муравьинокислое - семейство энтеробактерий
маслянокислое - некоторые виды клостридий
пропионовокислое - пропионобактерии(например, Propionibacterium acnes )
брожение с выделением молекулярного водорода - некоторые виды клостридий , ферментация Stickland
метановое брожение - например, Methanobacterium

В результате расщепления глюкозы расходуется 2 молекулы, а синтезируется 4 молекулы АТФ . Таким образом общий выход АТФ составляет 2 молекулы АТФ и 2 молекулы НАД·Н 2 . Полученный в ходе реакции пируват утилизируется клеткой по-разному в зависимости от того, какому типу брожения она следует.

Антагонизм брожения и гниения

В процессе эволюции сформировался и закрепился биологический антагонизм бродильной и гнилостной микрофлоры:

Расщепление микроорганизмами углеводов сопровождается значительным снижением среды, в то время как расщепление белков и аминокислот - повышением (защелачиванием). Приспособление каждого из организмов к определенной реакции среды играет важнейшую роль в природе и жизни человека, например, благодаря бродильным процессам предотвращается загнивание силоса, заквашенных овощей, молочных продуктов.

Культивирование анаэробных организмов

Выделение чистой культуры анаэробов схематично

Культивирование анаэробных организмов в основном является задачей микробиологии.

Для культивирования анаэробов применяют особые методы, сущность которых заключается в удалении воздуха или замены его специализированной газовой смесью (или инертными газами) в герметизированных термостатах - анаэростатах .

Другим способом выращивания анаэробов(чаще всего микроорганизмов) на питательных средах - добавление содержащих редуцирующие вещества (глюкозу , муравьинокислый натрий и др.), уменьшающие окислительно-восстановительный потенциал.

Общие питательные среды для анаэробных организмов

Для общей среды Вильсона - Блера базой является агар-агар с добавлением глюкозы , сульфита натрия и двуххлористого железа. Клостридии образуют на этой среде колонии чёрного цвета за счет восстановления сульфита до сульфид - аниона , который соединяясь с катионами железа (II) дает соль чёрного цвета. Как правило, черные на этой среде образования колонии , появляются в глубине агарового столбика.

Среда Китта - Тароцци состоит из мясопептонного бульона, 0,5% глюкозы и кусочков печени или мясного фарша для поглощения кислорода из среды. Перед посевом среду прогревают на кипящей водяной бане в течение 20 - 30 минут для удаления воздуха из среды. После посева питательную среду сразу заливают слоем парафина или вазелинового масла для изоляции от доступа кислорода.

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.

Дифференциально - диагностические питательные среды

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

Среды Гисса : К 1 % пептонной воде добавляют 0,5 % раствор определенного 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 ).

Метаболизм анаэробных организмов

Метаболизм анаэробных организмов имеет несколько различных подгрупп:

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

Анаэробы (греч. отрицательная приставка an- + aē r воздух + b жизнь) - микроорганизмы, развивающиеся при отсутствии в окружающей их среде свободного кислорода. Обнаруживаются практически во всех образцах патологического материала при различных гнойно-воспалительных заболеваниях, являются условно-патогенными, иногда патогенными. Различают факультативные и облигатные А. Факультативные А. способны существовать и размножаться как в кислородной, так и в бескислородной среде. К ним относятся кишечная палочка, иерсинии, и, стрептококки, шигеллы и другие бактерии .

Облигатные А. погибают при наличии свободного кислорода в окружающей среде. Их разделяют на две группы: бактерии, образующие споры, или клостридии, и бактерии, не образующие спор, или так называемые неклостридиальные анаэробы. Среди клостридий различают возбудителей анаэробных клостридиальных инфекций - а, клостридиальной раневой инфекции, а. К неклостридиальным А. относят грамотрицательные и грамположительные бактерии палочковидной или шаровидной формы: бактероиды, фузобактерии, вейллонеллы, пептококки, пептострептококки, пропионибактерии, эубактерии и др. Неклостридиальные А. являются составной частью нормальной микрофлоры человека и животных, но в то же время играют большую роль в развитии таких гнойно-воспалительных процессов, как перитонит, ы легких и головного мозга, плевры, флегмоны челюстно-лицевой области, и др. Большинство анаэробных инфекций , вызываемых неклостридиальными анаэробами, относится к эндогенным и развивается главным образом при снижении резистентности организма в результате травмы, оперативного вмешательства, охлаждения, нарушения иммунитета.

Основную часть клинически значимых А. составляют бактероиды и фузобактерии, пептострептококки и споровые грамположительные палочки. На долю бактероидов приходится около половины гнойно-воспалительных процессов, вызванных анаэробными бактериями.

Бактероиды (Bacteroides) - род грамотрицательных облигатных анаэробных бактерий семейства Bacteroidaceae, палочки с биполярной окрашиваемостью, размером 0,5-1,5´ 1-15 мкм , неподвижные или движущиеся с помощью перитрихиально расположенных жгутиков, нередко имеют полисахаридную капсулу, являющуюся фактором вирулентности. Продуцируют различные токсины и ферменты, действующие в качестве факторов вирулентности. По чувствительности к антибиотикам неоднородны: бактероиды, например группы В. fragilis, устойчивы к бензилпенициллину. Устойчивые к b -лактамным антибиотикам бактероиды продуцируют b -лактамазы (пенициллиназы и цефалоспориназы), разрушающие пенициллин и цефалоспорины. Бактероиды чувствительны к некоторым производным имидазола - метронидазолу (трихополу,

флагилу), тинидазолу, орнидазолу - препаратам, эффективным против различных групп анаэробных бактерий, а также к левомицетину и эритромицину. Бактероиды устойчивы к аминогликозидам - гентамицину, канамицину, стрептомицину, полимиксину, олеандомицину. Значительная часть бактероидов устойчива к тетрациклинам.

Фузобактерии (Fusobacterium) - род грамотрицательных палочковидных облигатных анаэробных бактерий; обитают на слизистой оболочке рта и кишечника, бывают неподвижными или подвижными, содержат мощный эндотоксин. Наиболее часто в патологическом материале обнаруживают F. nucleatum и F. necrophorum. Большинство фузобактерии чувствительны к b -лактамным антибиотикам, однако встречаются резистентные к пенициллину штаммы. Фузобактерии, за исключением F. varium, чувствительны к клиндамицину.

Пептострептококки (Peptostreptococcus) - род грамположительных сферических бактерий; располагаются парами, тетрадами, в виде неправильных скоплений или цепочек. Жгутиков не имеют, спор не образуют. Чувствительны к пенициллину, карбенициллину, цефалоспоринам, хлорамфениколу, устойчивы к метронидазолу.

Пептококки (Peptococcus) - род грамположительных сферических бактерий, представленный единственным видом P. niger. Располагаются поодиночке, парами, иногда в виде скоплений. Жгутиков и спор не образуют.

Чувствительны к пенициллину, карбенициллину, эритромицину, клиндамицину, хлорамфениколу. Относительно устойчивы к метронидазолу.

Вейонеллы (Veillonella) - род грамотрицательных анаэробных диплококков; располагаются в виде коротких цепочек, неподвижны, спор не образуют. Чувствительны к пенициллину, левомицетину, тетрациклину, полимиксину, эритромицину, резистентны к стрептомицину, неомицину, ванкомицину.

Из других неклостридиальных анаэробных бактерий, выделяющихся из патологического материала больных, следует упомянуть грамположительные пропионовые бактерии, грамотрицательные волинеллы и другие, значение которых менее изучено.

Клостридий (Clostridium) - род грамположительных палочковидных спорообразующих анаэробных бактерий. Клостридий широко распространены в природе, особенно в почве, обитают также в желудочно-кишечном тракте человека и животных. Около десяти видов клостридий являются патогенными для человека и животных: С. perfringens, С. novyii, С. septicum, С. ramosum, С. botulirnim, С. tetani, С. difficile и др. Эти бактерии образуют специфические для каждого вида экзотоксины высокой биологической активности, к которым чувствительны человек и многие виды животных. С. difficile - подвижные, имеющие перитрихиально расположенные жгутики, бактерии. По мнению ряда исследователей, эти бактерии после нерациональной антимикробной терапии, размножившись, могут вызывать псевдомембранозный . С. difficile чувствительны к пенициллину, ампициллину, ванкомицину, рифампицину,

метронидазолу; устойчивы к аминогликозидам.

Возбудителем анаэробной инфекции может быть какой-либо один вид бактерий, однако чаще эти инфекции вызываются различными ассоциациями микробов: анаэробно-анаэробной (бактероиды и фузобактерии); анаэробно-аэробной (бактероиды и

Анаэробы и аэробы – две формы существования организмов на земле. В статье речь идёт о микроорганизмах.

Анаэробы – микроорганизмы, которые развиваются и размножаются в среде, не содержащей свободный кислород. Анаэробные микроорганизмы обнаруживаются практически во всех тканях человека из гнойно-воспалительных очагов. Их относят к условно-патогенным (существуют у человека в номе и развиваются только у людей с ослабленной иммунной системой), но иногда они могут быть патогенными (болезнетворными).

Различают факультативные и облигатные анаэробы. Факультативные анаэробы могут развиваться и размножаться и в бескислородной и в кислородной среде. Это такие микроорганизмы как кишечная палочка, иерсинии, стафилококки, стрептококки, шигеллы и другие бактерии. Облигатные анаэробы могут существовать только в бескислородной среде и погибают при появлении свободного кислорода в окружающей среде. Облигатные анаэробы подразделяют на две группы:

бактерии, образующие споры, иначе их называют клостридии
бактерии, не образующие споры, или иначе неклостридиальные анаэробы.

Клостридии — это возбудители анаэробных клостридиальных инфекций – ботулизма, клостридиальных раневых инфекций, столбняка. Неклостридиальные анаэробы это нормальная микрофлора человека и животных. К ним относят бактерии палочковидной и шаровидной формы: бактероиды, фузобактерии, пейллонеллы, пептококки, пептострептококки, пропионибактерии, эубактерии и другие.

Но неклостридиальные анаэробы могут существенно способствовать развитию гнойно-воспалительных процессов (перитонит, абсцессы лёгких и головного мозга, пневмония, эмпиема плевры, флегмоны челюстно-лицевой области, сепсис, отит и другие). Большинство анаэробных инфекций, вызываемых неклостридиальными анаэробами, относятся к эндогенным (внутреннего происхождения, вызываемые внутренними причинами) и развиваются главным образом при снижении сопротивляемости организма, устойчивости к воздействию болезнетворных микроорганизмов в результате травм, операций, переохлаждения, снижения иммунитета.

Основную часть анаэробов, играющих роль в развитии инфекций составляют бактероиды, фузобактерии, пептострептококки и споровые палочки. Половину гнойно-воспалительных анаэробных инфекций вызывают бактероиды.

Бактероиды-палочки, размером 1-15 мкм, наподвижные или движущиеся с помощью жгутиков. Они выделяют токсины, действующие в качестве факторов вирулентности (болезнетворности).
Фузобактерии – палочковидные облигатные (выживающие только в отсутствие кислорода) анаэробные бактерии, обитают на слизистой оболочке рта и кишечника, могут быть неподвижными или подвижными, содержат сильный эндотоксин.
Пептострептококки – сферические бактерии, расположены по две, четыре, неправильныи скоплениями или цепочками. Это безжгутиковые бактерии, спор не образуют. Пептококки – род сферических бактерий, представленных одним видом P.niger. Расположены поодиночке, парами или скоплениями. Жгутиков у пептококков нет, спор они не образуют.
Вейонеллы – род диплококков (бактерии кокковой формы, клетки которых располагаются парами), расположенных в виде короткими цепочами, неподвижны, спор не образуют.
Другие неклостридиальные анаэробные бактерии, которые выделяют из инфекционных очагов больных — пропионовые бактерии, волинеллы, роль которых менее изучена.

Клостридии – род спорообразующих анаэробных бактерий. Клостридии обитают на слизистых желудочно-кишечного тракта. Клостридии в основном патогенны (болезнетворны) для человека. Они выделяют специфические для каждого вида высокоактивные токсины. Возбудителем анаэробной инфекции может быть как один вид бактерий, так и несколько видов микроорганизмов: анаэробно-анаэробной (бактероиды и фузобактерии), анаэробно-аэробной (бактероиды и стафилококки, клостридии и стафилококки)

Аэробы - организмы, которым для жизнедеятельности и размножения необходим свободный кислород. В отличие от анаэробов у аэробов кислород участвует в процессе выработки необходимой им энергии. К аэробам относятся животные, растения и значительная часть микроорганизмов, среди которых выделяют.

облигатных аэробов – это «строгие» или «безусловные» аэробы, получают энергию только из окислительных реакций с участием кислорода; к ним относятся, например, некоторые виды псевдомонад, многие сапрофиты, грибы, Diplococcus pneumoniae, дифтерийные палочки
в группе облигатных аэробов можно выделить микроаэрофилов – для жизнедеятельности им необходимо низкое содержание кислорода. При попадании в обычную внешнюю среду такие микроорганизмы подавляются или гибнут, поскольку кислород отрицательно влияет на действие их ферментов. К ним относятся, например, менингококки, стрептококки, гонококки.
факультативные аэробы – микроорганизмы, которые могут развиваться и при отсутствии кислорода, например, дрожжевая палочка. К этой группе относится большинство патогенных микробов.

Для каждого аэробного микроорганизма существует свой минимум, оптимум и максимум концентрации кислорода в окружающей его среде, необходимой для его нормального развития. Повышение содержания кислорода за границу «максимум» ведёт к гибели микробов. Все микроорганизмы гибнут при концентрации кислорода 40-50%.