Аэробы и анаэробы бактерии: Аэробные и анаэробные бактерии – кратко простым языком – Анаэробные организмы — Википедия

Аэробные и анаэробные бактерии – кратко простым языком

Все живые организмы делятся на аэробов и анаэробов, включая бактерий. Поэтому существует два типа бактерий в организме человека и вообще в природе – аэробные и анаэробные. Аэробы должны получать кислород, чтобы жить, тогда как анаэробным бактериям он не нужен вообще или не обязателен. И те, и другие типы бактерий играют важную роль в экосистеме, принимая участие в разложении органических отходов. Но среди анаэробов много видов, которые способны вызывать проблемы со здоровьем у человека и животных.

Люди и животные, а также большинство грибов и т.д. – все обязательные аэробы, которым нужно дышать и вдыхать кислород, чтобы выжить.

Анаэробные бактерии в свою очередь делятся на:

• факультативные (условные) – нуждаются в кислороде для более эффективного развития, но могут обходится без него;
• облигатные (обязательные) – кислород для них смертелен и убивает через некоторое время (оно зависит от вида).

Анаэробные бактерии способны жить в местах, где мало кислорода, таких как человеческая ротовая полость, кишечник. Многие из них вызывают заболевания в тех областях человеческого организма, где меньше кислорода, – горле, во рту, кишечнике, среднем ухе, ранах (гангрены и абсцессы), внутри прыщей и т.д. Помимо этого есть и полезные виды, помогающие пищеварению.

Аэробные бактерии, по сравнению с анаэробными, используют O2 для клеточного дыхания. Анаэробное же дыхание означает энергетический цикл с меньшей эффективностью для производства энергии. Аэробное дыхание – это энергия, выделяемая сложным процессом, когда O2 и глюкоза метаболизируются вместе внутри митохондрий клетки.

При сильных физических нагрузках организм человека может испытывать кислородное голодание. Это вызывает переключение на анаэробный метаболизм в скелетных мышцах, в процессе которого вырабатываются кристаллы молочной кислоты в мышцах, так как углеводы расщепляются не полностью. После этого мышцы позже начинают болеть (крепатура) и лечатся путем массирования области для ускорения растворения кристаллов и естественным вымыванием их кровотоком со временем.

Анаэробные и аэробные бактерии развиваются и размножаются при ферментации – в процессе разложения органических веществ при помощи ферментов. При этом аэробные бактерии используют кислород, присутствующий в воздухе для энергетического метаболизма, по сравнению с анаэробными бактериями, которые не нуждаются в кислороде из воздуха для этого.

Это можно понять, проведя эксперимент, чтобы идентифицировать тип, выращивая аэробные и анаэробные бактерии в жидкой культуре. Аэробные бактерии соберутся сверху, чтобы вдохнуть больше кислорода и выжить, тогда как анаэробные – скорее соберутся на дне, чтобы избежать кислорода.

Почти все животные и люди являются обязательными аэробами, для которых требуется кислород для дыхания, тогда как стафилококки во рту являются примером факультативных анаэробов. Отдельные человеческие клетки также являются факультативными анаэробами: они переключаются на ферментацию молочной кислоты, если кислород недоступен.

Краткое сравнение аэробных и анаэробных бактерий

1. Аэробные бактерии используют кислород, чтобы оставаться в живых.
   Анаэробные бактерии нуждаются в минимальном количестве кислорода или вообще умирают в его присутствии (зависит от видов) и, следовательно, избегают O2.
2. Многие виды среди тех и других видов бактерий играют важную роль в экосистеме, принимая участия в разложении органических веществ – являются редуцентами. Но грибы в этом плане более важны.
3. Анаэробные бактерии являются причиной различных заболеваний различных заболеваний, от боли в горле до ботулизма, столбняка и других.
4. Но среди анаэробных бактерий также присутствуют и те, что приносят пользу, например, расщепляют вредные для человека растительные сахара в кишечнике.

Загрузка…

Анаэробные организмы — Википедия

Аэробные и анаэробные бактерии предварительно идентифицируются в жидкой питательной среде по градиенту концентрации O₂:
1. Облигатные аэробные бактерии в основном собираются в верхней части пробирки, чтобы поглощать максимальное количество кислорода. (Исключение: микобактерии — рост плёнкой 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 (окислительное фосфорилирование является более выгодным, чем гликолиз), однако они могут быть найдены на всём протяжении среды, так как от O₂ 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 путём 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:

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

Термин «анаэробы» ввел Луи Пастер, открывший в 1861 году бактерии маслянокислого брожения. Анаэробное дыхание — совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов при использовании в качестве конечного акцептора электронов не кислорода, а других веществ (например, нитратов) и относится к процессам энергетического обмена (катаболизм, диссимиляция), которые характеризуются окислением углеводов, липидов и аминокислот до низкомолекулярных соединений.

Интерполяция руководства к системам BD Gaspak, описывающая условия среды генерируемые пакетом^[1]

Для измерения потенциала среды М. Кларк предложил использовать величину pH₂⁰ — отрицательный логарифм парциального давления газообразного водорода. Диапазон [0-42,6] характеризует все степени насыщения водного раствора водородом и кислородом. Аэробы растут при более высоком потенциале [14-20], факультативные анаэробы [0-20], а облигатные — при наиболее низком [0-10]

[2].

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^[3].

До 1991 года в микробиологии выделяли класс

капнеистических анаэробов, требовавших пониженной концентрации кислорода и повышенной концентрации углекислоты (Бруцеллы бычьего типа — B. abortus)^[2].

Умеренно-строгий анаэробный организм выживает в среде с молекулярным O₂, однако не размножается. Микроаэрофилы способны выживать и размножаться в среде с низким парциальным давлением O₂.

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 лишённой кислорода среде. К облигатным анаэробам относятся некоторые бактерии, дрожжи, жгутиковые и инфузории.

Токсичность кислорода и его форм для анаэробных организмов[править | править код]

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 O₂. Фактор, определяющий жизнеспособность организма в среде кислорода^[4] — наличие у него функциональной антиоксидантной системы, способной к элиминации: супероксид-аниона(O

2⁻), пероксида водорода(H₂O₂), синглетного кислорода(¹O₂), а также молекулярного кислорода (O₂) из внутренней среды организма. Наиболее часто подобная защита обеспечивается одним или несколькими ферментами:

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

Анаэробные микроорганизмы могут активно воздействовать на среду^[2] , создавая подходящий окислительно-восстановительный потенциал среды (например, Clostridium perfringens). Некоторые засеянные культуры анаэробных микроорганизмов, прежде чем начать размножаться, снижают pH

2⁰ с величины [20-25] до [1-5], ограждая себя восстановительным барьером, другие — аэротолерантные — в процессе жизнедеятельности продуцируют перекись водорода, повышая pH₂^0[5].

Дополнительная антиоксидантная защита может обеспечиваться синтезом или накоплением низкомолекулярных антиоксидантов: витамина С, А, E, лимонной и других кислот.

Получение энергии путём субстратного фосфорилирования. Брожение. Гниение[править | править код]

Схема гликолиза с образованием молочной кислоты

• Также анаэробные организмы могут получать энергию путём катаболизма аминокислот и их соединений (пептидов, белков). Такие процессы именуют гниением, а микрофлору в энергетическом обмене которой преобладают процессы катаболизма аминокислот называют гнилостной.
• Анаэробные микроорганизмы расщепляют гексозы (например, глюкозу) разными путями:
  • Гликолиз (Путь Эмдена-Мейергофа) после которого продукт подвергается брожению
  • окислительный пентозофосфатный путь (другие названия: Фосфогликонатный путь, иначе гексозомонофосфатный(ГКМ), иначе путь Варбурга — Диккенса — Хореккера)
  • Путь Энтнера — Дудорова (особенно значимый, когда субстратами служат глюконовая, маннановая, гексуроновые кислоты или их производные)

В качестве примера организма, сбраживающего сахара по пути Энтнера — Дудорова, можно привести облигатно анаэробную бактерию Zymomonas mobilis. Однако её изучение позволяет предполагать, что Z. mobilis — вторичный анаэроб, произошедший от цитохромсодержащих аэробов. Путь Энтнера — Дудорова обнаружен и у некоторых клостридиев, что ещё раз подчеркивает неоднородность эубактерий, объединённых в эту таксономическую группу^[6].

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

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·Н₂. Полученный в ходе реакции пируват утилизируется клеткой по-разному в зависимости от того, какому типу брожения она следует.

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

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

Культивирование анаэробных организмов[править | править код]

Выделение чистой культуры анаэробов схематично

Культивирование анаэробных организмов в основном является задачей микробиологии.

Сложнее дело обстоит с культивированием анаэробных многоклеточных организмов, поскольку для их культивирования часто необходима специфическая микрофлора, а также определённые концентрации метаболитов. Применяется, например, при исследовании паразитов человеческого организма.

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^[7].

Другим способом выращивания анаэробов(чаще всего микроорганизмов) на питательных средах — добавление редуцирующих веществ (глюкозу, муравьинокислый натрий, казеин, сульфат натрия, тиосульфат, цистеин, тиогликолят натрия и др.), связывающих токсичные для анаэробов перикисные соединения.

Общие питательные среды для анаэробных организмов[править | править код]

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 счёт восстановления сульфита до сульфид-аниона, который, соединяясь с катионами железа (II), даёт соль чёрного цвета. Как правило, чёрные на этой среде образования колонии появляются в глубине агарового столбика^[8].

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[править | править код]

GasPak — система химическим путём 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^[9][10].

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 утолщённым 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[править | править код]

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

Среды Гисса: К 1 % пептонной воде добавляют 0,5 % раствор определённого 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 Эндо

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 имеет несколько различных подгрупп:

Анаэробный энергетический обмен в тканях человека и животных[править | править код]

Основной источник: ^[12] 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 путём, а при напряжённой 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 молочной кислоты (иначе именуется «лактатным»).

Необходимо отметить, что прямым следствием гликолиза является критическое снижение рН тканей — ацидоз. Это ведёт к снижению эффективного транспорта кислорода гемоглобином, и формирует положительную обратную связь.

Каждый механизм имеет своё время удержания максимальной мощности и оптимум энергообеспечения тканей. Наибольшая мощность и наименьшее время удержания:

1. ↑ Газогенерирующие контейнерные системы GasPak: Инструкция МК. — OOO «МК, официальный дистрибьютер Becton Dickinson International», 2010. — С. 7.
2. ↑ ^{1 2 3} К. Д. Пяткин. Микробиология с вирусологией и иммунологией. — М:»Медицина», 1971. — С. 56.
3. ↑ Л. Б. Борисов. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. — МИА, 2005. — С. 154—156. — ISBN 5-89481-278-X.
4. ↑ Д. Г. Кнорре. Биологическая химия: Учеб. для хим., биол. и мед. спец. вузов. — 3. — М.: Высшая школа, 2000. — С. 134. — ISBN 5-06-003720-7.
5. ↑ D. A. Eschenbach, P. R. Davick, B. L. Williams. Prevalence of hydrogen peroxide-producing Lactobacillus species in normal women and women with bacterial vaginosis. — J Clin Microbiol. 1989 February; 27(2): 251–256.
6. ↑ М. В. Гусев, Л. А. Минеева. Микробиология. — М:МГУ, 1992. — С. 56.
7. ↑ А. А. Воробьев. Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии. — МИА, 2003. — С. 44. — ISBN 5-89481-136-8.
8. ↑ Л. Б. Борисов. Руководство к лабораторным занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии. — Медицина, 1992. — С. 31—44. — ISBN 5-2225-00897-6.
9. ↑ J. H. Brewer, D. L. Allgeier. Disposable hydrogen generator. — Science 147:1033-1034. — 1966.
10. ↑ J. H. Brewer, D. L. Allgeier. Safe self-contained carbon dioxide-hydrogen anaerobic system. — Appl. Microbiol.16:848-850. — 1966.
11. ↑ G. F. Smirnova. Metabolism peculiarities of bacteria restoring chlorates and perchlorates. — Microbiol Z. 2010 Jul-Aug;72(4):22-8.
12. ↑ Филиппович Ю. Б., Коничев А. С., Севастьянова Г. А. Биохимические основы жизнедеятельности организма человека. — Владос, 2005. — С. 302. — ISBN 5-691-00505-7.

Аэробы — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Аэро́бы (от греч. αηρ — воздух и βιοζ — жизнь) — организмы, которые нуждаются в свободном молекулярном кислороде для процессов синтеза энергии, в отличие от анаэробов. К аэробам относятся подавляющее большинство животных, все растения, а также значительная часть микроорганизмов.

По отношению к молекулярному кислороду выделяют:

Организмы, получающие энергию и образующие АТФ при помощи только окислительного фосфорилирования субстрата, где окислителем может выступать только молекулярный кислород. Рост большинства аэробных бактерий прекращается при концентрации кислорода в 40—50% и выше. В атмосфере чистого кислорода не способны развиваться никакие прокариоты. Облигатные (строгие) аэробы (например, некоторые виды псевдомонад) не могут жить и размножаться в отсутствие молекулярного кислорода, поскольку используют его в качестве акцептора электронов. Молекулы АТФ образуются ими при окислительном фосфорилировании с участием цитохромоксидаз, флавинзависимых оксидаз и флавинзависимых дегидрогеназ. При этом, если акцептором электронов является кислород, выделяется сравнительно большое количество энергии (до 12 молекул АТФ из 1 молекулы C₆H₁₂O₆).

Некоторые аэробные (требующие для роста наличия О₂ в среде) микроорганизмы гибнут на воздухе. Они могут развиваться при концентрации кислорода около 2% (в 10 раз ниже, чем в атмосфере), за что и получили название микроаэрофилов. Обычно такие требования к внешним условиям связаны с их метаболической активностью: кислород ингибирует нитрогеназу, гидрогеназу и другие ферменты, из-за чего при его концентрации более 2% делается невозможной азотфиксация, окисление водорода и некоторые другие процессы. Если в среде есть связанный азот и органические соединения, то и азотфиксаторы, и водородокисляющие бактерии хорошо растут и при 21% содержании кислорода^[1].

1. ↑ Борисов Л.Б. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. — МИА, 2005. — С. 154-156. — ISBN 5-89481-278-X.

Разница между Аэробными и Анаэробными микроорганизмами

Ключевым различием между Аэробными и Анаэробными микроорганизмами является потребность в кислороде для выживания Аэробных микроорганизмов, в то время как для Анаэробных микроорганизмов он не требуется. То есть Аэробные микроорганизмы используют кислород в процессе энергетического обмена, в то время как Анаэробные микроорганизмы в нём не нуждаются.

Классификации микроорганизмов на Аэробные и Анаэробные производится на основании реакции на кислород. Из-за разницы в этой реакции Аэробные и Анаэробные микроорганизмы обладают различными характеристиками для выполнения своих функций во время клеточного дыхания. Таким образом, Аэробные микроорганизмы осуществляют аэробное дыхание, а анаэробные осуществляют анаэробное дыхание.

Содержание

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое Аэробные микроорганизмы
3. Что такое Анаэробные микроорганизмы
4. Сходство между Аэробными и Анаэробными микроорганизмами
5. В чем разница между Аэробными и Анаэробными микроорганизмами
6. Заключение

Что такое Аэробные микроорганизмы?

Аэробные микроорганизмы — это группа микроорганизмов, которые нуждаются в кислороде для своего основного выживания, роста и процесса размножения. Они окисляют моносахариды, такие как глюкоза в присутствии кислорода. Основными процессами, генерирующими энергию в аэробах, являются гликолиз, после которого следует цикл Кребса и цепь переноса электронов. Поскольку уровень кислорода не токсичен для этих микроорганизмов, они хорошо растут в насыщенных кислородом средах. И таким образом, они являются облигатными аэробами. Примерами аэробных микроорганизмов являются Бациллы и Нокардии.

Аэробные микроорганизмы

 

Классификация

Микроаэрофильные микробы, аэротолерантные микроорганизмы и факультативные анаэробы являются тремя видами аэробов. Основой данной классификации является уровень токсичности кислорода для этих микроорганизмов.

• Микроаэрофильные микроорганизмы — выживают при низких концентрациях  кислорода (около 10%). Примером данного микроорганизма является бактерия Хеликобактер пилори.
• Аэротолерантные микроорганизмы — им не требуется кислород для выживания. Присутствие кислорода не вредит этим микроорганизмам. Примером данного микроорганизма является бактерии Лактобациллы.
• Факультативные анаэробы — эти микробы могут выживать как в присутствии, так и в отсутствии кислорода. Примером данного микроорганизма является бактероид Кишечная палочка.

Аэробные микроорганизмы это те виды бактерий, которые нуждаются в кислороде для своего основного выживания, роста и процесса размножения. Очень легко выделить эти бактерии путем культивирования массы бактериальных штаммов в некоторой жидкой среде. Поскольку они нуждаются в кислороде для выживания, они, как правило, выходят на поверхность в попытке получить максимум доступного кислорода.

Идентификация Аэробных и Анаэробных бактерий по концентрации кислорода

Что такое Анаэробные микроорганизмы?

Анаэробные микроорганизмы являются обязательными анаэробами. Они не используют кислород в процессе энергетического обмена (в качестве своего конечного акцептора электронов). Вместо этого они используют такие субстраты, как азот, метан, железо, марганец, кобальт или серу. К этой категории относятся такие организмы, как «Клостридиум спорогенес». Анаэробы подвергаются ферментации для выработки энергии. Существует два основных типа анаэробных процессов брожения: брожение молочной кислоты и брожение этанола. Благодаря этим процессам анаэробы производят энергию (АТФ), которая необходима для их выживания.

Примером анаэробных бактерий является бактероид «Кишечная палочка«

Анаэробные бактерии

Анаэробные микроорганизмы не выживают в богатой кислородом окружающей среде, так как кислород токсичен для облигатных анаэробов. Напротив, избыток кислорода не вредит факультативным анаэробам.

Каковы сходства между Аэробными и Анаэробными микроорганизмами?

• По своей природе как аэробные, так и анаэробные микроорганизмы являются прокариотическими.
• Оба этих микроба подвергаются гликолизу, который является первой стадией клеточного дыхания.
• Аэробные и анаэробные состоят из патогенных болезнетворных микроорганизмов.
• Оба типа микробов используются в различных сферах промышленности.

 

В чем разница между Аэробными и Анаэробными микроорганизмами?

 

Аэробные против Анаэробных микроорганизмов
Аэробные микроорганизмы — это организмы, которым для выживания необходим кислород, поскольку он является конечным акцептором электронов в их клеточном дыхании	Анаэробные микроорганизмы — это микробы, которым не требуется кислород для клеточного дыхания
Конечные Электронные Акцепторы
Кислород является конечным акцептором электронов аэробных микроорганизмов	Сера, Азот, Метан, Железо являются конечными акцепторами электронов анаэробных микроорганизмов
Процессы, вовлеченные в клеточное дыхание
Гликолиз, цикл Кребса и цепь переноса электронов — три стадии клеточного дыхания	Гликолиз и ферментация являются стадиями анаэробного дыхания
Типы
Облигатный, факультативный, аэротолерантный и микроаэрофильный	Облигатные и факультативные анаэробы
Необходимая среда для роста микробов
Облигационные аэробы требуют богатых кислородом сред	Облигатные анаэробы требуют сред, лишенных кислорода
Токсичность кислорода
Для аэробов кислород нетоксичен	Анаэробные микроорганизмы очень токсичны для кислорода
Наличие кислородных детоксифицирующих ферментов
Присутствует в аэробах	Отсутствует в анаэробах
Эффективность производства энергии
Производство энергии высоко в аэробах	Производство энергии в анаэробах низкое
Примеры
Сенная палочка (Bacillus spp), Синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa), Палочка Коха (Mycobacterium tuberculosis)	Актиномицеты (Actinomyces), Бактероиды (Bacteroides), Пропионовокислые бактерии (Propionibacterium), Вейлонелла (Veillonella), Пептострептококки (Peptostreptococcus), Порфиромонас (Porphyromonas), Клостридии (Clostridium spp)

 

Заключение — Аэробные и Анаэробные микроорганизмы

Аэробные и анаэробные микроорганизмы различаются в потребности кислородом для выживания. Аэробные микроорганизмы используют кислород в процессе энергетического обмена, в то время как Анаэробные бактерии его не используют. Анаэробы используют для энергетического обмена такие вещества, как нитраты, сера и метан. Поэтому ключевым различием между Аэробными и Анаэробными микроорганизмами является тип конечного акцептора электронов, который они используют при клеточном дыхании.

Анаэробы и аэробы

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%.

Читайте «Клостридиальная и неклостридиальная анаэробная инфекция» «Нормальная микрофлора человека«

Рассмотрим что такое аэробные и анаэробные бактерии более подробно. Инструкция с фото и видео от ведущих специалистов.

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.

Анаэробные бактерии

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

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.

Препараты с анаэробными бактериями

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.

Рекомендуемые дозы

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.

Вид поставки бактерий на блистере

Рекомендуется сократить использование ванн, туалета в течении суток после введения в септик биологических добавок.

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.

Важно помнить, что обслуживание септика может обойтись довольно дорого, если небрежно относиться к его использованию.

Аэробные и анаэробные бактерии | В чем различие?

Какие именно бактерии используются в станциях биологической очистки и в чем отличие одних от других? Что нельзя делать, чтобы ваша колония бактерий в септике не погибла? Читайте в статье.

Бактерии живут во всем окружающем нас мире, в земле, воздухе, на вашем рабочем столе и экране телефона. Основная классификация бактерий основана на том, необходим ли им кислород для жизнедеятельности или нет.

Анаэробные бактерии

Анаэробные бактерии не нуждаются в кислороде и способны жить в различных средах, где нет света и кислорода, например, в почве, в желудочно-кишечном тракте животных и человека и т.д. Анаэробные бактерии отвечают за гниение, процессе их деятельности органические соединения постепенно разлагаются с выделением метана, который и является причиной неприятного гнилостного запаха.

Анаэробные бактерии царствуют в пластиковых септиках, которые представляют собой емкость с небольшими отверстиями, иногда разделенную перегородками. Малое количество кислорода дает плодородную среду для появления и развития этих бактерий. Отходы в таком септике не перерабатываются полностью — часть из них образуют твердый осадок, оседая на дно и медленно перегнивая. Степень очистки стоков в таком септике не превышает 30-40%, а темная, влажная среда способствует развитию вредных микроорганизмов, в связи с чем, воду и отходы с такого септика нельзя использовать для удобрения — это может привести к заражению. С небольшой периодичностью такие септики необходимо откачивать ассенизаторской машиной.

Наглядный пример принципа работы такого септика — обычный деревянный туалет, имеющий характерный запах работы анаэробных организмов.

Именно анаэробные микроорганизмы вызывают воспалительно-гнойные заболевания различных видов: гангрены, абсцессы, пневманию, менингиты, инфекции глубоких тканей, некрозы и другие заболевания инфекционного характера. 

Однако другой подвид анаэробных бактерий также являются частью нормальной микрофлоры кишечника человека и полости рта. Таким образом, различные подвиды анаэробов могут быть как полезными, так и опасными для человека. 

Аэробные бактерии

Другой группой бактерий выступают аэробные микроорганизмы. Они живут только в присутствии кислорода и вызывают не гниение, а окисление органики в процессе синтеза энергии, при этом выделяется тепло и углекислота, а не метан, поэтому неприятного запаха в процессе переработки отходов жизнедеятельности человека не возникает. Органические отходы под действием аэробов преобразуются в активный ил и чистую, прозрачную воду. Именно на этом принципе работает любая автономная канализация для загородного дома: как чешский Топас, так и его русский аналог — Юнилос Астра, и недавно появившиеся станции Евробион и Биодека.

С помощью постоянной подачи кислорода и поступления органических отходов в станцию биологической очистки, поддерживается существование колонии аэробных бактерий. После переработки сточных вод, чистая вода из автономной канализации удаляется в канаву или дренажный колодец, а активный ил оседает на дне и стенках станции. Активный ил достаточно чистить раз в 3-6 месяцев, в зависимости от активности эксплуатации. Сточные воды очищаются до 98% и чистая вода из станции может использоваться для полива не плодовых деревьев, газонов, мытья дорожек, веранды или машины.

Бактерии в автономной канализации появляются естественным образом после начала ее использования, дополнительное добавление бактерий в нее не требуется. При грамотной установке и эксплуатации согласно рекомендациям производителя, в дальнейшем покупка бактерий также является лишней тратой денег. Первым признаком неправильной работы станции является сильный гнилостный запах из нее, если его нет, то бактерии в вашей станции отлично справляются со своей задачей. В случае появления неприятного запаха из канализации, обратитесь в компанию, которая производила установку станции, возможно, дело вовсе не в гибели бактерий, а в поломке какой-либо системы.

Как уберечь бактерии от гибели?

1. Пользуйтесь станцией регулярно, так как бактериям нужна пища. При этом лить в станцию кефир, молоко и прочую человеческую еду также не нужно, бактерии питаются отходами человеческой деятельности.
2. При долгом отсутствии в доме (например, в зимнее время), консервируйте станцию.
3. Не используйте средства, содержащие хлор, фенол, щелочи, кислоты, альдегиды и т.д. В основном, поколение современных моющих средств не содержат вышеперечисленные вещества, тем не менее стоит внимательно читать этикетку.
4. Пользуйтесь мягкой туалетной бумагой, не спускайте в канализацию мусор, овощные очистки, предметы гигиены и т.д.
5. Проводите регулярное сервисное обслуживание самостоятельно или при помощи специалиста компании.