Аэробная и анаэробная среда
При выполнении гематологических исследований используются два типа организмов аэробные и анаэробные. Они отличаются потребностью в наличии кислорода в окружающей среде. Аэробные микроорганизмы могут функционировать только при наличии кислорода, в то время, как анаэробные в нем совсем не нуждаются.
Классификация этих видов проводится на основе реакции на наличие или отсутствие кислорода. Из-за этого аэробные и анаэробные микроорганизмы по-разному выполняют свои функции в процессе клеточного дыхания.
Особенности аэробных микроорганизмов
Аэробные микроорганизмы не могут существовать без кислорода. Он необходим им для роста, развития и участвует в процессах размножения. Благодаря кислороду они способны окислять моносахариды, например, глюкозу.
Генерация энергии в этих микроорганизмах происходит при гликолизе. После него следует цикл Кребса и цепь переноса электронов. Среды, насыщенные кислородом – отличная питательная среда для таких микроорганизмов. Примеры аэробов – бациллы и нокардии.
Типы аэробов
Аэробные микроорганизмы классифицируют по уровню необходимого для жизнедеятельности кислорода:
- Облигатные аэробы или аэрофилы. В обязательном порядке нуждаются в кислороде. Они используют его для клеточного дыхания и окисления органических веществ – сахаров и жиров, из которых получают энергию. Примеры облигатных аэробных микроорганизмов — Nocardia, Mycobacterium tuberculosis и Vibrio cholerae.
- Микроаэрофильные аэробы. Обладают способностью выживать при малых концентрациях кислорода (около 10 процентов). Пример – Хеликобактер пилори.
Бактерии, нуждающиеся в кислороде для выживания, легко выделяются при культивировании в жидкой среде. Так для полноценной жизнедеятельности им необходим кислород, то чтобы выжить они всплывают на поверхность.
Особенности анаэробов
В процессе энергетического обмена эти микроорганизмы не используют кислород. Для этого им необходимы марганец, сера, кобальт, азот, метал или железо. В процессе образования энергии анаэробные микроорганизмы подвергаются ферментации. Для выживания они используют энергию, производимую при анаэробных процессах брожения:
Классификация анаэробных микроорганизмов также определяется по уровню токсичности кислорода:
- Аэротолерантные. Для выживания кислород им не требуется, а его присутствие не наносит им вреда. Пример – лактобациллы.
- Облигатные. Для таких микроорганизмов кислород губителен. Они живут и растут только при полном его отсутствии в среде. Пример – клостридии, метаносарцины.
- Факультативные. На их развитие и жизнедеятельность не влияет наличие кислорода. Они могут жить как при его наличии, так и при отсутствии. Пример – кишечная палочка.
Анаэробы не способны выживать в среде, богатой кислородом. Для облигатных разновидностей он токсичен, а вот факультативным видам он не вредит.
Сходства между аэробами и анаэробами
- Являются прокариотическими микроорганизмами.
- Их начальная стадия клеточного дыхания – гликолиз.
- Их основу составляют патогенные болезнетворные микроорганизмы.
- Применяются в различных сферах промышленности.
Различия аэробов и анаэробов
Отличительные особенности микроорганизмов представлены в таблице.
| Параметр сравнения | Аэробы | Анаэробы |
| Условия выживания | Нуждаются в кислороде, так как он конечный акцептор электронов в их клеточном дыхании | Для клеточного дыхания им не нужен кислород |
| Конечные электронные акцепторы | Кислород | Сера, метан, азот, железо |
| Процессы, участвующие в клеточном дыхании | Гликолиз, Цикл Кребса, Цепь переноса электронов | Гликолиз, Ферментация |
| Разновидности | Облигатные, Микроаэрофильные, Факультативные, Аэротолерантные | Облигатные, Факультативные |
| Среда для роста | Богатые уровнем кислорода среды | Среды, в которых отсутствует кислород |
| Токсичность кислорода | Нетоксичен | Токсичен |
| Кислородные детоксифицирующие ферменты | Присутствуют | Отсутствуют |
| Уровень производства энергии | Высокая эффективность производства энергии | Низкая эффективность производства энергии |
| Примеры | Сенная палочка (Bacillus spp), Синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa), Палочка Коха (Mycobacterium tuberculosis) | Актиномицеты (Actinomyces), Бактероиды (Bacteroides), Пропионовокислые бактерии (Propionibacterium), Вейлонелла (Veillonella), Пептострепококки (Peptostreptococcus), Порфиромонас (Porphyromonas), Клостридии (Clostridium spp) |
Аэробы и анаэробы требуют различных по уровню кислорода питательных сред для выживания. Аэробным микроорганизмам кислород необходим для энергетического обмена, а анаэробные микроорганизмы его не используют. Вместо этого они используют нитраты, серу и метан. Именно поэтому ключевыми отличиями этих микроорганизмов являются типы конечных акцепторов электронов, которые используются в процессе клеточного дыхания.
Источник
Дыхание бактерий.
Дыхание (биологическое окисление) – окислительно-восстановительные реакции, идущие с выделением энергии и образованием АТФ. Субстраты дыхания: глюкоза, аминокислоты, спирты и др.
Аэробное дыхание – участвует кислород.
Анаэробное дыхание – без участия кислорода.
При аэробном расщеплении выделяется значительно больше энергии, т.е. оно энергетически более выгодно, чем анаэробное расщепление.
Брожение – неполное окисление в анаэробных условиях.
Продуктами брожения могут быть этиловый спирт, молочная, масляная, уксусная, пропионовая кислоты. Различают спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое, маслянокислое, пропионовокислое и другие виды брожения.
По типу дыхания бактерии делят на 3 группы:
1.Облигатные аэробы — бактерии, которые могут расти только при наличии кислорода. К ним относятся бруцеллы, микрококки, микобактерии туберкулеза (для роста необходимо около 20% кислорода).
2. Облигатные анаэробы — бактерии, которые растут только при отсутствии кислорода (в анаэробных условиях). Для облигатных анаэробов кислород токсичен, т.к. у них отсутствуют ферменты (каталаза, супероксиддисмутаза), нейтрализующие перекисные радикалы кислорода. К облигатным анаэробам относятся возбудители ботулизма, газовой гангрены, столбняка. Для них характерно сульфатное дыхание, при котором акцептором водорода являются сульфаты, восстанавливающиеся до H2S. При выращивании таких бактерий необходимо создавать анаэробные условия.
3. Факультативные анаэробы — бактерии, которые могут расти как при наличии, так и отсутствии кислорода, т.к. они способны переключаться с анаэробного дыхания на аэробное дыхание. К ним относится большинство патогенных и сапрофитных бактерий (E. coli и др.). Для них характерно нитратное дыхание, при котором акцептором водорода являются нитраты, восстанавливающиеся до N2 и NH3.
Размножение и рост бактерий.
Размножение – увеличение числа особей. Способы размножения бактерий: а) деление клетки на 2 части (бинарное деление); б) почкование; в) распад нитевидных клеток; г) при помощи спор (актиномицеты).
Рост – увеличение массы в результате синтеза клеточного материала. Во время роста бактерии потребляют питательные вещества, и если объем питательной среды не изменяется, то наблюдается ее истощение и прекращение роста. Культивирование (выращивание) бактерий в такой среде называют периодическим, а культуру – периодической. Если при культивировании непрерывно подается свежая питательная среда, то такое культивирование называется непрерывным, а культура – непрерывной.
Рост периодической культуры на жидкой питательной среде разделяют на несколько фаз:.
I фаза – лаг-фаза – период между посевом и началом размножения;
II фаза – фаза логарифмического роста – период интенсивного деления бактерий и рост количества клеток;
III фаза – фаза стационарного роста – количество клеток не меняется и равно максимальной концентрации (М-концентрация);
IV фаза – фаза гибели — снижение количества живых клеток;
V фаза – фаза уменьшения скорости отмирания клеток – клетки переходят в состояние покоя.
На жидких питательных средах рост бактерий может быть: а) поверхностным – образование пленки; б) диффузным – равномерное помутнение среды; в) придонным – образование осадка.
На плотной питательной среде бактерии образуют колонии. Колониия– это макроскопическое скопление микробов одного вида, образовавшееся из одной клетки. Колонии бывают разными по размеру, форме, цвету, поверхности, форме края, консистенции, структуре.
По размеру колонии бывают крупные (более 5 мм), средние (2 -4 мм), мелкие (1-2 мм) и карликовые (менее 1 мм). Форма бывает круглая, неправильная, ризоидная, звездчатая и др. Поверхность – гладкая, шероховатая, морщинистая, матовая, блестящая, сухая, влажная, выпуклая, плоская и др. Края – ровные, волнистые, зазубренные, бахромчатые и др. Цвет – безцветные, белые, желтые, оранжевые, красные, розовые и др. Консистенция – слизистая, волокнистая, мягкая, плотная, хрупкая и др. Структура – прозрачная, непрозрачная, однородная (гомогенная), неоднородная (гетерогенная) и др.
Колонии, имеющие округлую форму, ровные края и гладкую поверхность – колонии S-формы. Колонии с неровными краями и шероховатой поверхностью – колонии R-формы. S-форма характерна для вирулентных бактерий. R-форма – для авирулентных (исключение: возбудители сибирской язвы, чумы, туберкулеза и дифтерии).
Характер роста бактерий на жидких и плотных питательных средах называется культуральными свойствами бактерий.
Источник
Дыхание бактерий.
Дыхание (биологическое окисление) – окислительно-восстановительные реакции, идущие с выделением энергии и образованием АТФ. Субстраты дыхания: глюкоза, аминокислоты, спирты и др.
Аэробное дыхание – участвует кислород.
Анаэробное дыхание – без участия кислорода.
При аэробном расщеплении выделяется значительно больше энергии, т.е. оно энергетически более выгодно, чем анаэробное расщепление.
Брожение – неполное окисление в анаэробных условиях.
Продуктами брожения могут быть этиловый спирт, молочная, масляная, уксусная, пропионовая кислоты. Различают спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое, маслянокислое, пропионовокислое и другие виды брожения.
По типу дыхания бактерии делят на 3 группы:
1.Облигатные аэробы — бактерии, которые могут расти только при наличии кислорода. К ним относятся бруцеллы, микрококки, микобактерии туберкулеза (для роста необходимо около 20% кислорода).
2. Облигатные анаэробы — бактерии, которые растут только при отсутствии кислорода (в анаэробных условиях). Для облигатных анаэробов кислород токсичен, т.к. у них отсутствуют ферменты (каталаза, супероксиддисмутаза), нейтрализующие перекисные радикалы кислорода. К облигатным анаэробам относятся возбудители ботулизма, газовой гангрены, столбняка. Для них характерно сульфатное дыхание, при котором акцептором водорода являются сульфаты, восстанавливающиеся до H2S. При выращивании таких бактерий необходимо создавать анаэробные условия.
3. Факультативные анаэробы — бактерии, которые могут расти как при наличии, так и отсутствии кислорода, т.к. они способны переключаться с анаэробного дыхания на аэробное дыхание. К ним относится большинство патогенных и сапрофитных бактерий (E. coli и др.). Для них характерно нитратное дыхание, при котором акцептором водорода являются нитраты, восстанавливающиеся до N2 и NH3.
Размножение и рост бактерий.
Размножение – увеличение числа особей. Способы размножения бактерий: а) деление клетки на 2 части (бинарное деление); б) почкование; в) распад нитевидных клеток; г) при помощи спор (актиномицеты).
Рост – увеличение массы в результате синтеза клеточного материала. Во время роста бактерии потребляют питательные вещества, и если объем питательной среды не изменяется, то наблюдается ее истощение и прекращение роста. Культивирование (выращивание) бактерий в такой среде называют периодическим, а культуру – периодической. Если при культивировании непрерывно подается свежая питательная среда, то такое культивирование называется непрерывным, а культура – непрерывной.
Рост периодической культуры на жидкой питательной среде разделяют на несколько фаз:.
I фаза – лаг-фаза – период между посевом и началом размножения;
II фаза – фаза логарифмического роста – период интенсивного деления бактерий и рост количества клеток;
III фаза – фаза стационарного роста – количество клеток не меняется и равно максимальной концентрации (М-концентрация);
IV фаза – фаза гибели — снижение количества живых клеток;
V фаза – фаза уменьшения скорости отмирания клеток – клетки переходят в состояние покоя.
На жидких питательных средах рост бактерий может быть: а) поверхностным – образование пленки; б) диффузным – равномерное помутнение среды; в) придонным – образование осадка.
На плотной питательной среде бактерии образуют колонии. Колониия– это макроскопическое скопление микробов одного вида, образовавшееся из одной клетки. Колонии бывают разными по размеру, форме, цвету, поверхности, форме края, консистенции, структуре.
По размеру колонии бывают крупные (более 5 мм), средние (2 -4 мм), мелкие (1-2 мм) и карликовые (менее 1 мм). Форма бывает круглая, неправильная, ризоидная, звездчатая и др. Поверхность – гладкая, шероховатая, морщинистая, матовая, блестящая, сухая, влажная, выпуклая, плоская и др. Края – ровные, волнистые, зазубренные, бахромчатые и др. Цвет – безцветные, белые, желтые, оранжевые, красные, розовые и др. Консистенция – слизистая, волокнистая, мягкая, плотная, хрупкая и др. Структура – прозрачная, непрозрачная, однородная (гомогенная), неоднородная (гетерогенная) и др.
Колонии, имеющие округлую форму, ровные края и гладкую поверхность – колонии S-формы. Колонии с неровными краями и шероховатой поверхностью – колонии R-формы. S-форма характерна для вирулентных бактерий. R-форма – для авирулентных (исключение: возбудители сибирской язвы, чумы, туберкулеза и дифтерии).
Характер роста бактерий на жидких и плотных питательных средах называется культуральными свойствами бактерий.
Источник
