Анаероби су бактерије. Карактеристике анаероба, класификација и методе култивације

Најбогатија група организама по броју и разноврсности метаболичких путева су прокариоти. Неки од њих користе аеробну респираторну шему типичну за већину еукариота да синтетизују АТП (главну енергетску "валуту" ћелије). Микроорганизми који немају овај механизам називају се анаероби. Ове бактерије су способне да производе енергију из хемијских једињења без кисеоника.

Анаеробна класификација

У односу на кисеоник, разликују се две групе анаеробних бактерија:

• опционо - може примати енергију са или без кисеоника, прелазак са једног типа метаболизма на други зависи од услова животне средине;
• обавезујуће - никада не користите О ₂ .

За факултативне анаеробе, метаболизам без кисеоника је од адаптивног значаја, а бактерије га прихватају само као крајње средство, када се пусте у анаеробно окружење. То се објашњава чињеницом да је дисање кисика много енергетски корисније.

У другој групи анаероба недостаје биохемијски механизам употребе О ₂ за оксидацију једињења, а присуство овог елемента у окружењу није само од помоћи, већ је и токсично.

Постоји неколико типова обвезних анаеробова, који се разликују по отпорности на присуство молекуларног кисеоника:

• тешка смрт чак и при ниским концентрацијама О2;
• умерено јаке карактерише средња или висока отпорност на присуство кисеоника;
• Аеротолерант - посебна група прокариота који не само да могу преживети, већ и расти у ваздуху.

Однос одређене бактерије према кисеонику може се одредити природом његовог раста у дебљини хранљивог медија.

Аеро-толерантни микроорганизми укључују бактерије млечне киселине. Неке врсте (на пример, Цлостридиум) могу бити отпорне на високе концентрације кисеоника због формирања ендоспора.

Анаеробни енергетски метаболизам

Сви анаероби су типични хемотрофи, јер користе енергију хемијских веза као извор енергије. У овом случају, могу бити и донатори енергије органска материја (кемоорганотрофија) и неорганска (хемолитотрофија).

Анаеробне бактерије имају два типа метаболизма без кисика: дисање и ферментацију. Основна разлика између њих лежи у механизму асимилације енергије.

Тако, током ферментације, енергија се прво складишти у фосфогеној форми (на пример, у облику фосфоенолпирувата), а затим уз учешће цитосолних дехидрогеназа долази до фосфолирања супстрата АДП. Електрони се преносе у ендогени или егзогени акцептор, који постаје нуспроизвод процеса.

У респираторном типу метаболизма, енергија се складишти у специфичном једињењу - Пмф, који се или одмах користи за ћелијске процесе, или се доводи у мембрански центрирани електрични транспортни ланац, где се АТП синтетише. Само, за разлику од аеробне респирације, коначни акцептор електрона није кисеоник, већ друго једињење, које може бити и органске и неорганске природе.

Анаеробне врсте дисања

Главни задатак који решава анаеробна бактерија са типом респираторног метаболизма је пронаћи алтернативу молекуларном кисеонику. Исход ове реакције зависи од тога. У зависности од супстанце која делује као терминални акцептор, постоје следећи типови анаеробног дисања:

• нитрат;
• гвожђе;
• фумарат;
• сулфат;
• сулфуриц;
• карбонат.

Анаеробна респирација је мање ефикасна од аеробне респирације, али у поређењу са ферментацијом, она даје много већу енергију.

Анаеробна деструктивна бактеријска заједница

Ова врста микробиоте формирана је у еколошким еколошким нишама у којима се готово потпуно троши кисеоник (поплављена тла, подземни хидраулични системи, муљевити седименти, итд.). Овде се ради о степенастој деградацији органских једињења, коју спроводе две групе бактерија:

• примарни анаероби су одговорни за прву фазу органске де-стимулације;
• секундарни анаероби су микроорганизми са респираторним метаболизмом.

Међу примарним анаеробима разликују се хидролизи и дисипотрофи, који су међусобно повезани трофичким интеракцијама. Хидролизи формирају биофилмове на површини чврстих супстрата и производе хидролизне егзоензиме који разлажу сложена органска једињења у олигомере и мономере.

Добијени хранљиви супстрат примарно користе сами хидролити, али и дисипотрофи. Потоњи су обично мање кооперативни и не емитују значајне количине егзоензима, апсорбујући готове продукте хидролизе биополимера. Типичан представник дисипотропа су бактерије рода Синтропхомонас.

Култивација

Посебни захтјеви за узгој се примјењују само на обвезне анаеробне бактерије. Опционо се добро репродукује у кисеоничном окружењу.

Методе култивације анаеробних микроорганизама спадају у три категорије: хемијска, физичка и биолошка. Њихов главни задатак је да смање или потпуно елиминишу присуство кисеоника у хранљивом средству. Степен дозвољене концентрације О ₂ одређен је нивоом толеранције специфичног анаеробног.

Физичке методе

Суштина физичких метода је да се уклони кисеоник из ваздушног окружења, који је у контакту са културом, или потпуно елиминише контакт бактерија са ваздухом. Ова група обухвата следеће технологије узгоја:

• узгој у микро аеростату - посебан уређај у којем се уместо атмосферског ваздуха ствара вештачка гасна смеша;
• дубока култивација - садња бактерија не на површини, већ у високом слоју или у дебљини медија тако да зрак не продире тамо;
• употреба вискозних медија у којима дифузија О2 опада са повећањем густине;
• расте у анаеробној тегли;
• пуњење површине вазелинским уљем или парафином;
• употреба ЦО ₂ инкубатора;
• употреба анаеробне станице СИМПЛИЦИТИ 888 (најмодернија метода).

Обавезан дио физичких метода је пред-кључање храњивог медија да би се уклонио молекуларни кисеоник из њега.

Употреба хемикалија

Хемијска једињења која се користе за узгој анаероба су подељена у 2 групе:

• Хватачи кисеоника адсорбују молекуле О _2. Капацитет апсорпције зависи од врсте супстанце и обима ваздушног простора у околини. Најчешће се користе пирогалол (алкални раствор), метално гвожђе, моновалентни бакар-хлорид, натријум-дитионит.
• Средства за редукцију (цистеин, дитиотреитол, аскорбинска киселина, итд.) Смањују оксидационо-редукциони потенцијал медија.

Посебна врста хемијских метода је употреба система за генерисање гаса, који укључују агенсе који генеришу водоник и угљен диоксид, а О2 апсорбује паладијумски катализатор. Такви системи се користе у затвореним контејнерима за узгој (анаеростати, пластичне кесе итд.).

Биолошке методе

Биолошке методе укључују заједничку култивацију анаероба и аеробова. Потоњи уклањају кисеоник из околине, стварајући услове за раст њихових “партнера”. Такође се могу користити анаеробне бактерије као сорбирајућа средства.

Постоје две модификације овог метода:

• Сетва две културе на различитим половицама петријеве здјелице, која се затим затвара поклопцем.
• Сетва се врши помоћу сатног стакла које садржи медиј са аеробном бактеријом. Тако стакло покрива Петријеву посуду, непрекидни слој засијан анаеробном културом.

Понекад се аеробни микроорганизми користе у фази припреме течног хранљивог медија за инокулацију анаероба. После уклањања резидуалног кисеоника, аероби (на пример, Е. цолли) се убијају загревањем, а затим се засије жељена култура.

Изолација чисте културе

Чиста култура је популација микроорганизама који припадају истој врсти, имају иста својства и добијају се из једне ћелије. Да би се добила група бактерија са таквим карактеристикама, обично се употребљавају методе реза и лимитирајућих разблажења, али рад са анаеробима је посебан процес који захтева искључивање контакта са кисеоником приликом добијања изолованих колонија.

Постоји неколико начина да се изолује чиста анаеробна култура. Оне укључују:

• Зеисслер-овом методом се сија ред за стањивање Петријеве посуде уз стварање анаеробних услова и накнадну инкубацију у термостату (од 24 до 72 сата).
• Веинбергова метода - додељивање анаероба у култури коришћењем шећерног агара (сејање високе колоне), бактерије се преносе затвореном капиларом. Прво, материјал се ставља у епрувету са изотоничним раствором (корак разблаживања), затим у епрувету са агаром који има температуру од 40-45 степени, у којој се темељито помеша са подлогом. Након тога, сукцесивни трансфери се врше у још 2 епрувете, од којих се последња хлади под млазом воде.
• Перетз-ова метода - материјал разблажен у изотоничном раствору сипа се у Петријеву посуду тако да попуњава простор испод стаклене плоче на његовом дну, на којем треба да почне раст.

У сва три поступка, материјал из добијених изолованих колонија се преноси у медиј за контролу стерилности (СЦС) или Китт-Тароззи медијум.