موجوداتی که در غیاب اکسیژن قادر به دریافت انرژی هستند، بی هوازی نامیده می شوند. علاوه بر این، گروه بی‌هوازی‌ها هم شامل میکروارگانیسم‌ها (تک یاخته‌ها و گروهی از پروکاریوت‌ها) و هم درشت ارگانیسم‌ها می‌شود که شامل برخی جلبک‌ها، قارچ‌ها، حیوانات و گیاهان می‌شود. در مقاله ما نگاه دقیق تری به باکتری های بی هوازی خواهیم داشت که برای تصفیه فاضلاب در تصفیه خانه های فاضلاب محلی استفاده می شوند. از آنجایی که میکروارگانیسم های هوازی را می توان به همراه آنها در تصفیه خانه های فاضلاب استفاده کرد، به مقایسه این باکتری ها می پردازیم.
ما فهمیدیم که بی هوازی چیست. اکنون ارزش درک این را دارد که آنها به چه انواعی تقسیم می شوند. در میکروبیولوژی از جدول زیر برای طبقه بندی بی هوازی ها استفاده می شود:
- میکروارگانیسم های اختیاری. باکتری های بی هوازی اختیاری باکتری هایی هستند که می توانند مسیر متابولیک خود را تغییر دهند، یعنی می توانند تنفس را از بی هوازی به هوازی و بالعکس تغییر دهند. می توان استدلال کرد که آنها اختیاری زندگی می کنند.
- نمایندگان Capneistic گروهفقط در محیطی با محتوای اکسیژن کم و دی اکسید کربن بالا می توانند زندگی کنند.
- ارگانیسم های نسبتاً سختمی تواند در محیط های حاوی اکسیژن مولکولی زنده بماند. با این حال، در اینجا آنها قادر به تولید مثل نیستند. ماکروآئروفیل ها هم می توانند در محیط هایی با کاهش فشار جزئی اکسیژن زنده بمانند و هم تولید مثل کنند.
- میکروارگانیسم های تحمل کننده هواتفاوت آنها در این است که آنها نمی توانند اختیاری زندگی کنند، یعنی نمی توانند از تنفس بی هوازی به هوازی تغییر کنند. با این حال، آنها با گروه میکروارگانیسم های بی هوازی اختیاری تفاوت دارند زیرا در محیطی با اکسیژن مولکولی نمی میرند. این گروه شامل اکثر باکتری های اسید بوتیریک و برخی از انواع میکروارگانیسم های اسید لاکتیک است.
- باکتری های اجباریبه سرعت در محیطی حاوی اکسیژن مولکولی می میرند. آنها فقط می توانند در شرایط انزوای کامل از آن زندگی کنند. این گروه شامل مژک داران، تاژک داران، برخی از انواع باکتری ها و مخمرها است.
تاثیر اکسیژن بر باکتری ها
هر محیطی که حاوی اکسیژن باشد، تأثیر تهاجمی بر اشکال حیاتی ارگانیک دارد. موضوع این است که در طول زندگی اشکال مختلف زندگی یا به دلیل تأثیر انواع خاصی از پرتوهای یونیزان، گونه های اکسیژن فعال تشکیل می شود که سمی تر از مواد مولکولی هستند.
عامل اصلی تعیین کننده برای بقای یک موجود زنده در یک محیط اکسیژن، وجود یک سیستم عملکردی آنتی اکسیدانی است که قابلیت حذف را دارد. به طور معمول، چنین عملکردهای محافظتی توسط یک یا چند آنزیم ارائه می شود:
- سیتوکروم؛
- کاتالاز؛
- سوپراکسید دیسموتاز
علاوه بر این، برخی از باکتری های بی هوازی از گونه های اختیاری فقط یک نوع آنزیم - سیتوکروم را دارند. میکروارگانیسم های هوازی سه سیتوکروم دارند، بنابراین در یک محیط اکسیژن رشد می کنند. و بی هوازی های اجباری اصلاً سیتوکروم ندارند.
با این حال، برخی از موجودات بی هوازی می توانند بر محیط خود تأثیر بگذارند و پتانسیل ردوکس مناسب ایجاد کنند. به عنوان مثال، قبل از شروع به تولید مثل، میکروارگانیسم های خاصی اسیدیته محیط را از 25 به 1 یا 5 کاهش می دهند. این به آنها اجازه می دهد تا با یک مانع خاص از خود محافظت کنند. و موجودات بی هوازی متحمل هوازی که در طول فرآیندهای زندگی خود پراکسید هیدروژن آزاد می کنند، می توانند اسیدیته محیط را افزایش دهند.
مهم: برای ایجاد حفاظت آنتی اکسیدانی اضافی، باکتری ها آنتی اکسیدان هایی با وزن مولکولی کم را سنتز یا انباشته می کنند که شامل ویتامین های A، E و C و همچنین سیتریک و انواع دیگر اسیدها می شود.
بی هوازی ها چگونه انرژی می گیرند؟
- برخی از میکروارگانیسم ها از طریق کاتابولیسم ترکیبات اسید آمینه مختلف مانند پروتئین ها و پپتیدها و همچنین خود اسیدهای آمینه انرژی به دست می آورند. به طور معمول، این فرآیند آزادسازی انرژی، پوسیدگی نامیده می شود. و خود محیطی که در تبادل انرژی آن بسیاری از فرآیندهای کاتابولیسم ترکیبات اسید آمینه و خود اسیدهای آمینه مشاهده می شود، محیط پوسیده نامیده می شود.
- سایر باکتری های بی هوازی قادر به تجزیه هگزوزها (گلوکز) هستند. در این مورد می توان از مسیرهای تقسیم متفاوتی استفاده کرد:
- گلیکولیز پس از آن، فرآیندهای تخمیر در محیط رخ می دهد.
- مسیر اکسیداتیو؛
- واکنش های انتنر-دودروف که تحت شرایط اسید مانان، هگزورونیک یا گلوکونیک انجام می شود.
با این حال، فقط نمایندگان بی هوازی می توانند از گلیکولیز استفاده کنند. بسته به محصولاتی که پس از واکنش تشکیل می شوند، می توان آن را به چندین نوع تخمیر تقسیم کرد:
- تخمیر الکلی؛
- تخمیر اسید لاکتیک؛
- گونه های انتروباکتریوم اسید فرمیک؛
- تخمیر اسید بوتیریک؛
- واکنش اسید پروپیونیک؛
- فرآیندهای آزادسازی اکسیژن مولکولی؛
- تخمیر متان (مورد استفاده در مخازن سپتیک).
ویژگی های بی هوازی برای مخزن سپتیک
سپتیک تانک های بی هوازی از میکروارگانیسم هایی استفاده می کنند که قادر به پردازش فاضلاب بدون دسترسی به اکسیژن هستند. به عنوان یک قاعده، در محفظه ای که بی هوازی ها قرار دارند، فرآیندهای پوسیدگی فاضلاب به طور قابل توجهی تسریع می شود. در نتیجه این فرآیند، ترکیبات جامد به شکل رسوب به کف می ریزند. در عین حال، جزء مایع فاضلاب به طور کیفی از اجزای مختلف آلی تصفیه می شود.
در طول عمر این باکتری ها تعداد زیادی ترکیب جامد تشکیل می شود. همه آنها در پایین تصفیه خانه محلی قرار می گیرند، بنابراین نیاز به تمیز کردن منظم دارد. اگر نظافت به موقع انجام نشود، می توان عملکرد مؤثر و هماهنگ تصفیه خانه را کاملاً مختل و از کار انداخت.
توجه: لجن به دست آمده پس از تمیز کردن سپتیک تانک نباید به عنوان کود استفاده شود، زیرا حاوی میکروارگانیسم های مضر است که می تواند به محیط زیست آسیب برساند.
از آنجایی که نمایندگان بی هوازی باکتری ها در طول فرآیندهای زندگی خود متان تولید می کنند، تصفیه خانه های فاضلاب که با استفاده از این موجودات کار می کنند باید به یک سیستم تهویه موثر مجهز شوند. در غیر این صورت، بوی نامطبوع می تواند هوای اطراف را خراب کند.
مهم: راندمان تصفیه فاضلاب با استفاده از بی هوازی تنها 60-70٪ است.
معایب استفاده از بی هوازی در سپتیک تانک
نمایندگان بی هوازی باکتری ها که بخشی از محصولات بیولوژیکی مختلف برای مخازن سپتیک هستند دارای معایب زیر هستند:
- پسماندهایی که پس از فرآوری فاضلاب توسط باکتری ها ایجاد می شوند، به دلیل وجود میکروارگانیسم های مضر در آن، برای کوددهی خاک مناسب نیستند.
- از آنجایی که مقدار زیادی رسوب متراکم در طول عمر بی هوازی ها تشکیل می شود، حذف آن باید به طور منظم انجام شود. برای این کار باید با جاروبرقی ها تماس بگیرید.
- تصفیه فاضلاب با استفاده از باکتری های بی هوازی به طور کامل انجام نمی شود، بلکه حداکثر تا 70 درصد است.
- تصفیه خانه ای که با استفاده از این باکتری ها کار می کند می تواند بوی بسیار ناخوشایندی از خود متصاعد کند که به این دلیل است که این میکروارگانیسم ها در طول فرآیندهای زندگی خود متان منتشر می کنند.
تفاوت بین بی هوازی و هوازی
تفاوت اصلی بین هوازی و بی هوازی این است که هوازی ها قادر به زندگی و تولید مثل در شرایطی با محتوای اکسیژن بالا هستند. بنابراین چنین سپتیک تانک ها باید مجهز به کمپرسور و هواکش برای پمپاژ هوا باشند. به طور معمول، این تصفیه خانه ها در محل چنین بوی نامطبوعی منتشر نمی کنند.
در مقابل، نمایندگان بی هوازی (همانطور که جدول میکروبیولوژی شرح داده شده در بالا نشان می دهد) به اکسیژن نیاز ندارند. علاوه بر این، برخی از گونه های آنها می توانند با محتوای بالای این ماده بمیرند. بنابراین، چنین تانک های سپتیک نیازی به پمپاژ هوا ندارند. برای آنها فقط حذف متان حاصله مهم است.
تفاوت دیگر میزان رسوب تشکیل شده است. در سیستم های هوازی، میزان رسوب بسیار کمتر است، بنابراین ساختار را می توان با دفعات کمتری تمیز کرد. علاوه بر این، سپتیک تانک را می توان بدون تماس با جاروبرقی تمیز کرد. برای برداشتن رسوبات غلیظ از محفظه اول می توان یک توری معمولی گرفت و برای پمپاژ لجن فعال تشکیل شده در محفظه آخر کافی است از پمپ زهکشی استفاده کرد. علاوه بر این، لجن فعال از یک تصفیه خانه با استفاده از هوازی می تواند برای بارور کردن خاک استفاده شود.
موجودات بی هوازی
باکتری‌های هوازی و بی‌هوازی به طور مقدماتی در یک محیط غذایی مایع با توجه به گرادیان غلظت O 2 شناسایی می‌شوند:
1. ایروبیک را واجب کنیدباکتری (گرسنه اکسیژن). اغلبدر بالای لوله آزمایش جمع آوری می شود تا حداکثر اکسیژن را جذب کند. (استثناء: مایکوباکتریوم - رشد به صورت لایه ای روی سطح به دلیل غشای موم-لیپیدی.)
2. اجباری بی هوازیباکتری ها در پایین جمع می شوند تا از اکسیژن جلوگیری کنند (یا رشد نکنند).
3. اختیاریباکتری ها عمدتاً در قسمت بالایی جمع می شوند (مفیدترین نسبت به گلیکولیز)، اما آنها را می توان در سرتاسر محیط یافت، زیرا به O 2 وابسته نیستند.
4. میکروآئروفیل هادر قسمت بالایی لوله آزمایش جمع آوری می شوند، اما بهینه آنها غلظت کم اکسیژن است.
5. تحمل هوابی هوازی ها به غلظت اکسیژن پاسخ نمی دهند و به طور مساوی در سراسر لوله آزمایش توزیع می شوند.
بی هوازی ها- ارگانیسم هایی که در غیاب اکسیژن از طریق فسفوریلاسیون سوبسترا انرژی به دست می آورند؛ محصولات نهایی اکسیداسیون ناقص بستر را می توان برای تولید انرژی بیشتر به شکل ATP در حضور گیرنده پروتون نهایی توسط ارگانیسم هایی که فسفوریلاسیون اکسیداتیو انجام می دهند اکسید کرد.
بی هوازی ها گروه بزرگی از موجودات هستند، هم در سطح میکرو و هم در سطح کلان:
- میکروارگانیسم های بی هوازی- گروه بزرگی از پروکاریوت ها و برخی تک یاخته ها.
- درشت ارگانیسم ها - قارچ ها، جلبک ها، گیاهان و برخی از حیوانات (کلاس روزن داران، اکثر کرم ها (کلاس فلوک، کرم های نواری، کرم های گرد (به عنوان مثال، کرم های گرد)).
علاوه بر این، اکسیداسیون بی هوازی گلوکز نقش مهمی در عملکرد ماهیچه های مخطط حیوانات و انسان ایفا می کند (به ویژه در حالت هیپوکسی بافت).
طبقه بندی بی هوازی ها
طبق طبقه بندی ایجاد شده در میکروبیولوژی، موارد زیر وجود دارد:
- بی هوازی اختیاری
- بی هوازی ها و میکروآئروفیل های Capneistic
- بی هوازی های تحمل کننده هوا
- بی هوازی نسبتاً سخت
- بی هوازی اجباری
اگر ارگانیسمی بتواند از یک مسیر متابولیک به مسیر دیگر (مثلاً از تنفس بی هوازی به هوازی و برگشت) تغییر مکان دهد، به طور مشروط به عنوان طبقه بندی می شود. بی هوازی اختیاری .
تا سال 1991، در میکروبیولوژی کلاس وجود داشت بی هوازی کاپنینیاز به کاهش غلظت اکسیژن و افزایش غلظت دی اکسید کربن (بروسلا نوع گاوی - B. abortus)
یک موجود بی هوازی نسبتاً سخت در محیطی با O 2 مولکولی زنده می ماند، اما تولید مثل نمی کند. میکروآئروفیل ها می توانند در محیطی با فشار جزئی کم O 2 زنده بمانند و تولید مثل کنند.
اگر ارگانیسمی نتواند از تنفس بی هوازی به هوازی "تغییر" کند، اما در حضور اکسیژن مولکولی از بین نرود، به این گروه تعلق دارد. بی هوازی های مقاوم به هوا. به عنوان مثال، اسید لاکتیک و بسیاری از باکتری های اسید بوتیریک
موظف استبی هوازی ها در حضور اکسیژن مولکولی O2 می میرند - به عنوان مثال، نمایندگان جنس باکتری ها و باستانی ها: باکتریوئیدها, فوزوباکتریوم, بوتیریویبریو, متانوباکتریوم). چنین بی هوازی ها دائماً در محیطی فاقد اکسیژن زندگی می کنند. بی‌هوازی‌های اجباری شامل برخی از باکتری‌ها، مخمرها، تاژک‌داران و مژک‌داران هستند.
سمیت اکسیژن و اشکال آن برای موجودات بی هوازی
یک محیط حاوی اکسیژن نسبت به اشکال حیاتی آلی تهاجمی است. این به دلیل تشکیل گونه های فعال اکسیژن در طول زندگی یا تحت تأثیر اشکال مختلف پرتوهای یونیزان است که بسیار سمی تر از اکسیژن مولکولی O2 هستند. عاملی که زنده ماندن یک ارگانیسم را در یک محیط اکسیژن تعیین می کند، وجود یک سیستم آنتی اکسیدانی عملکردی است که قادر به حذف آنیون سوپراکسید (O2-)، پراکسید هیدروژن (H2O2)، اکسیژن منفرد (O.) است. و همچنین اکسیژن مولکولی (O 2) از محیط داخلی بدن. اغلب، چنین محافظتی توسط یک یا چند آنزیم ارائه می شود:
- سوپراکسید دیسموتاز، که آنیون سوپراکسید (O2-) را بدون فواید انرژی برای بدن از بین می برد.
- کاتالاز، پراکسید هیدروژن (H 2 O 2 ) را بدون فواید انرژی برای بدن از بین می برد
- سیتوکروم- آنزیمی که مسئول انتقال الکترون از NAD H به O2 است. این فرآیند مزایای انرژی قابل توجهی را برای بدن فراهم می کند.
ارگانیسم های هوازی اغلب حاوی سه سیتوکروم هستند، بی هوازی اختیاری - یک یا دو، بی هوازی اجباری حاوی سیتوکروم نیستند.
میکروارگانیسم های بی هوازی می توانند به طور فعال بر محیط تأثیر بگذارند و پتانسیل ردوکس مناسب محیط را ایجاد کنند (به عنوان مثال Cl. perfringens). برخی از کشت های تلقیح شده میکروارگانیسم های بی هوازی، قبل از شروع تکثیر، pH 20 را از مقدار به کاهش می دهند.
در عین حال، گلیکولیز فقط برای بی هوازی ها مشخص است که بسته به محصولات واکنش نهایی به چندین نوع تخمیر تقسیم می شود:
- تخمیر اسید لاکتیک - جنس لاکتوباسیلوس ,استرپتوکوک , بیفیدوباکتریومو همچنین برخی از بافت های حیوانات چند سلولی و انسان.
- تخمیر الکلی - ساکارومیست ها، کاندیدا (ارگانیسم های قلمرو قارچی)
- اسید فرمیک - خانواده انتروباکتریاسه ها
- اسید بوتیریک - برخی از انواع کلستریدیا
- پروپیونیک اسید - پروپیونوباکتری ها (به عنوان مثال، پروپیونی باکتریوم آکنه)
- تخمیر با آزادسازی هیدروژن مولکولی - برخی از گونه های کلستریدیا، تخمیر استیکلند
- تخمیر متان - به عنوان مثال متانوباکتریوم
در نتیجه تجزیه گلوکز، 2 مولکول مصرف می شود و 4 مولکول ATP سنتز می شود. بنابراین، کل بازده ATP 2 مولکول ATP و 2 مولکول NADH 2 است. پیرووات به دست آمده در طول واکنش بسته به نوع تخمیر آن به طور متفاوت توسط سلول مورد استفاده قرار می گیرد.
تضاد بین تخمیر و پوسیدگی
در روند تکامل، تضاد بیولوژیکی میکرو فلور تخمیری و پوسیدگی شکل گرفت و تثبیت شد:
تجزیه کربوهیدرات ها توسط میکروارگانیسم ها با کاهش قابل توجهی در محیط همراه است در حالی که تجزیه پروتئین ها و اسیدهای آمینه با افزایش (قلیایی شدن) همراه است. انطباق هر ارگانیسم با یک واکنش محیطی خاص نقش حیاتی در طبیعت و زندگی انسان دارد، به عنوان مثال، به لطف فرآیندهای تخمیر، از پوسیدگی سیلو، سبزیجات تخمیر شده و محصولات لبنی جلوگیری می شود.
پرورش موجودات بی هوازی
جداسازی یک کشت خالص بی هوازی به صورت شماتیک است
پرورش موجودات بی هوازی عمدتاً وظیفه میکروبیولوژی است.
برای کشت بی هوازی از روش های خاصی استفاده می شود که ماهیت آن حذف هوا یا جایگزینی آن با مخلوط گاز تخصصی (یا گازهای بی اثر) در ترموستات های مهر و موم شده است. - بی هواستات .
روش دیگر برای رشد بی هوازی ها (اغلب میکروارگانیسم ها) در محیط های غذایی افزودن مواد احیا کننده (گلوکز، سدیم اسید فرمیک و غیره) است که پتانسیل ردوکس را کاهش می دهد.
محیط کشت رایج برای موجودات بی هوازی
برای محیط عمومی ویلسون - بلرپایه آگار آگار با افزودن گلوکز، سولفیت سدیم و کلرید آهن است. کلستریدیا به دلیل احیای آنیون سولفیت به سولفید که با کاتیون های آهن (II) ترکیب می شود و نمک سیاهی تولید می کند، کلونی های سیاه رنگ روی این محیط تشکیل می دهند. به عنوان یک قاعده، کلنی های سیاه روی این محیط در اعماق ستون آگار ظاهر می شوند.
چهار شنبه کیتا - تاروزیشامل آب گوشت پپتون، 0.5 درصد گلوکز و تکه های جگر یا گوشت چرخ کرده برای جذب اکسیژن از محیط است. قبل از کاشت، محیط را در یک حمام آب جوش به مدت 20 تا 30 دقیقه گرم می کنند تا هوا از محیط خارج شود. پس از کاشت، محیط غذایی بلافاصله با یک لایه پارافین یا ژله نفتی پوشانده می شود تا از اکسیژن جدا شود.
روش های کشت عمومی برای موجودات بی هوازی
گازپاک- سیستم از نظر شیمیایی یک مخلوط گاز ثابت قابل قبول برای رشد اکثر میکروارگانیسم های بی هوازی را تضمین می کند. در یک ظرف در بسته، آب با بوروهیدرید سدیم و قرص های بی کربنات سدیم واکنش می دهد و هیدروژن و دی اکسید کربن تولید می کند. سپس هیدروژن با اکسیژن موجود در مخلوط گاز روی یک کاتالیزور پالادیوم واکنش می دهد و آب را تشکیل می دهد که سپس برای دومین بار در واکنش هیدرولیز بوروهیدرید واکنش نشان می دهد.
این روش توسط بروور و آلگار در سال 1965 پیشنهاد شد. توسعه دهندگان یک کیسه تولید کننده هیدروژن یک بار مصرف را معرفی کردند که بعداً آن را به کیسه های تولید کننده دی اکسید کربن که حاوی یک کاتالیزور داخلی بود، توسعه دادند.
روش زایسلربرای جداسازی کشت های خالص بی هوازی هاگ ساز استفاده می شود. برای این کار روی محیط کیت تاروزی تلقیح شده و به مدت 20 دقیقه در دمای 80 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود (تا شکل رویشی از بین برود)، محیط را با روغن وازلین پر کرده و به مدت 24 ساعت در ترموستات انکوبه می کنیم. سپس آنها را روی قند خون آگار تلقیح می کنند تا کشت های خالص بدست آید. پس از کشت 24 ساعته، کلنی های مورد نظر مورد مطالعه قرار می گیرند - آنها در محیط کیت تاروزی زیر کشت می شوند (به دنبال نظارت بر خلوص فرهنگ جدا شده).
روش فورتنر
روش فورتنر- تلقیح بر روی یک ظرف پتری با یک لایه ضخیم از محیط انجام می شود که توسط یک شیار باریک برش در آگار به نصف تقسیم شده است. یک نیمه با کشت باکتری های هوازی و دیگری با باکتری های بی هوازی تلقیح می شود. لبه های ظرف با پارافین پر شده و در ترموستات انکوبه می شود. در ابتدا رشد میکرو فلور هوازی مشاهده می شود و سپس (پس از جذب اکسیژن) رشد میکرو فلور هوازی به طور ناگهانی متوقف می شود و رشد بی هوازی آغاز می شود.
روش واینبرگبرای به دست آوردن کشت خالص بی هوازی های اجباری استفاده می شود. کشت های کشت شده روی محیط کیتا تاروزی به آبگوشت شکر منتقل می شوند. سپس با استفاده از پیپت پاستور یکبار مصرف، مواد را به داخل لوله های آزمایش باریک (ویگنال تیوب) با شکر گوشت پپتون آگار منتقل می کنند و پیپت را تا انتهای لوله آزمایش فرو می برند. لوله های تلقیح شده به سرعت سرد می شوند، که اجازه می دهد تا مواد باکتریایی در ضخامت آگار سخت شده ثابت شوند. لوله ها در یک ترموستات انکوبه می شوند و سپس کلنی های رشد یافته مورد بررسی قرار می گیرند. هنگامی که یک کلنی مورد علاقه پیدا می شود، یک برش در جای آن ایجاد می شود، مواد به سرعت انتخاب شده و روی محیط کیتا تاروزی (با کنترل بعدی خلوص کشت جدا شده) تلقیح می شود.
روش پرتز
روش پرتز- یک کشت از باکتری به شکر آگار-آگار ذوب شده و خنک شده اضافه می شود و در زیر شیشه ای که روی چوب پنبه (یا تکه های کبریت) در یک ظرف پتری قرار می گیرد، ریخته می شود. این روش از همه کمتر قابل اعتماد است، اما استفاده از آن بسیار ساده است.
رسانه های مغذی تشخیصی افتراقی
- چهارشنبه ها گیسا("ردیف متنوع")
- چهار شنبه Ressel(راسل)
- چهار شنبه پلوسکیروایا باکتواگار "J"
- بیسموت سولفیت آگار
رسانه هیس: به 1% آب پپتون، محلول 0.5% از یک کربوهیدرات خاص (گلوکز، لاکتوز، مالتوز، مانیتول، ساکارز و غیره) و نشانگر اسید-باز آندره را اضافه کنید، در لوله های آزمایشی بریزید که در آن شناور برای گرفتن گازها قرار داده شده است. محصولاتی که در طی تجزیه هیدروکربن ها ایجاد می شوند.
محیط راسل(راسل) برای مطالعه خواص بیوشیمیایی انتروباکتری ها (شیگلا، سالمونلا) استفاده می شود. حاوی مواد مغذی آگار آگار، لاکتوز، گلوکز و اندیکاتور (بروموتیمول بلو). رنگ محیط سبز چمنی است. معمولاً در لوله های آزمایش 5 میلی لیتری با سطح اریب تهیه می شود. کاشت با سوراخ کردن در عمق ستون و رگه زدن در امتداد سطح اریب انجام می شود.
چهارشنبه پلوسکیروا(باکتوآگار F) یک محیط تشخیصی افتراقی و انتخابی است، زیرا از رشد بسیاری از میکروارگانیسم ها جلوگیری می کند و باعث رشد باکتری های بیماری زا (عوامل ایجاد کننده تب حصبه، تب پاراتیفوئید، اسهال خونی) می شود. باکتری های لاکتوز منفی روی این محیط کلنی های بی رنگ تشکیل می دهند، در حالی که باکتری های لاکتوز مثبت کلنی های قرمز را تشکیل می دهند. محیط حاوی آگار، لاکتوز، سبز درخشان، نمک های صفراوی، نمک های معدنی، اندیکاتور (قرمز خنثی) است.
بیسموت سولفیت آگاربرای جداسازی سالمونلا به شکل خالص از مواد آلوده در نظر گرفته شده است. حاوی تریپتیک هیدرولیزات، گلوکز، فاکتورهای رشد سالمونلا، سبز برلیانت و آگار است. خواص متمایز محیط بر اساس توانایی سالمونلا در تولید سولفید هیدروژن و مقاومت آنها در برابر حضور سولفید، سبز درخشان و سیترات بیسموت است. مستعمرات با سولفید بیسموت به رنگ سیاه مشخص می شوند (تکنیک مشابه محیط است ویلسون - بلر).
متابولیسم موجودات بی هوازی
متابولیسم موجودات بی هوازی دارای چندین زیر گروه مختلف است:
متابولیسم انرژی بی هوازی در بافت ها شخصو حیوانات
تولید انرژی بی هوازی و هوازی در بافت های انسانی
برخی از بافت های حیوانی و انسانی در برابر هیپوکسی (به خصوص بافت ماهیچه ای) بسیار مقاوم هستند. در شرایط عادی، سنتز ATP به صورت هوازی اتفاق می افتد و در هنگام فعالیت شدید عضلانی، زمانی که تحویل اکسیژن به عضلات دشوار است، در حالت هیپوکسی، و همچنین در طی واکنش های التهابی در بافت ها، مکانیسم های بی هوازی بازسازی ATP غالب است. در عضلات اسکلتی، 3 نوع بی هوازی و تنها یک مسیر هوازی برای بازسازی ATP شناسایی شده است.
3 نوع مسیر بی هوازی برای سنتز ATP
بی هوازی ها عبارتند از:
- مکانیسم کراتین فسفاتاز (فسفوژنیک یا آلاکتات) - فسفوریلاسیون مجدد بین کراتین فسفات و ADP
- میوکیناز - سنتز (در غیر این صورت سنتز مجدد) ATP در واکنش ترانس فسفوریلاسیون 2 مولکول ADP (آدنیلات سیکلاز)
- گلیکولیتیک - تجزیه بی هوازی ذخایر گلوکز یا گلیکوژن خون، که منجر به تشکیل
باکتری ها در همه جا وجود دارند، تعداد آنها بسیار زیاد است، انواع متفاوت است. باکتری های بی هوازی- همان انواع میکروارگانیسم ها. آنها می توانند به طور مستقل رشد کرده و زندگی کنند، خواه در محیط تغذیه آنها اکسیژن وجود داشته باشد یا اصلا وجود نداشته باشد.
باکتری های بی هوازی از طریق فسفوریلاسیون سوبسترا انرژی دریافت می کنند. انواع اختیاری، اجباری و سایر انواع باکتری های بی هوازی وجود دارد.
گونه های اختیاری باکتری ها تقریباً در همه جا یافت می شوند. دلیل وجود آنها تغییر از یک مسیر متابولیک به مسیر کاملاً متفاوت است. این نوع شامل اشریشیا کلی، استافیلوکوک، شیگلا و غیره است. اینها باکتری های بی هوازی خطرناک هستند.
اگر اکسیژن آزاد وجود نداشته باشد، باکتری های اجباری می میرند.
ترتیب طبق کلاس:
- کلستریدیا- انواع باکتری های هوازی اجباری که می توانند هاگ تشکیل دهند. اینها عوامل ایجاد کننده بوتولیسم یا کزاز هستند.
- باکتری های بی هوازی غیر کلستریدیایی. انواع میکرو فلور موجودات زنده. آنها نقش بسزایی در ایجاد انواع بیماری های چرکی و التهابی دارند. انواع باکتری های غیر اسپورساز در حفره دهان و دستگاه گوارش زندگی می کنند. روی پوست و اندام تناسلی زنان.
- بی هوازی های کاپنیستی. آنها با تجمع بیش از حد دی اکسید کربن زندگی می کنند.
- باکتری های تحمل کننده هوا. در حضور اکسیژن مولکولی، این نوع میکروارگانیسم ها تنفس نمی کنند. اما او هم نمی میرد.
- انواع نسبتاً سخت بی هوازی. در محیطی با اکسیژن، آنها نمی میرند و تولید مثل نمی کنند. باکتری های این گونه برای زندگی به محیط غذایی با فشار کاهش یافته نیاز دارند.
بی هوازی - باکتریوئیدها
باکتری های هوازی مهم تری محسوب می شوند. آنها 50 درصد از انواع التهابی و چرکی را تشکیل می دهند. عوامل ایجاد کننده آنها باکتری های بی هوازی یا باکتریوئیدها هستند. اینها انواع باکتری های اجباری گرم منفی هستند.
میله‌هایی با رنگ‌آمیزی دوقطبی و اندازه‌های 0.5 تا 1.5، در مناطق تقریباً 15 میکرومتر. آنها می توانند آنزیم ها، سموم تولید کنند و باعث بیماریزایی شوند. بستگی به مقاومت آنتی بیوتیکی دارد. آنها ممکن است مقاوم یا به سادگی حساس باشند. همه میکروارگانیسم های بی هوازی بسیار مقاوم هستند.
تولید انرژی برای بی هوازی های اجباری گرم منفی در بافت های انسان رخ می دهد. برخی از بافت‌های موجودات زنده مقاومت بیشتری نسبت به کاهش سطح اکسیژن در محیط تغذیه دارند.
در شرایط استاندارد، سنتز آدنوزین تری فسفات فقط به صورت هوازی انجام می شود. این با افزایش تلاش فیزیکی، التهاب، جایی که بی هوازی ها عمل می کنند، رخ می دهد.
ATPآدنوزین تری فسفات یا اسیدی است که در طول تشکیل انرژی در بدن ظاهر می شود. تغییرات مختلفی در سنتز این ماده وجود دارد. یکی از آنها هوازی است یا سه نوع بی هوازی را تشکیل می دهد.
مکانیسم های بی هوازی برای سنتز آدنوزین تری فسفات:
- فسفوریلاسیون، که بین آدنوزین تری فسفات و کراتین فسفات رخ می دهد.
- تشکیل ترانس فسفوریلاسیون مولکول های آدنوزین تری فسفات.
- تجزیه بی هوازی اجزای خون گلوکز و گلیکوژن.
تشکیل بی هوازی
هدف میکروبیولوژیست ها پرورش باکتری های بی هوازی است. برای انجام این کار، میکرو فلور تخصصی و غلظت متابولیت ها مورد نیاز است. معمولاً در مطالعات انواع مختلف استفاده می شود.
روش های خاصی برای پرورش بی هوازی ها وجود دارد. زمانی اتفاق می افتد که هوا با مخلوط گاز جایگزین شود. عمل در ترموستات های مهر و موم شده انجام می شود. به این ترتیب بی هوازی ها رشد می کنند. روش دیگر کشت میکروارگانیسم ها با افزودن عوامل کاهنده است.
بخش مواد غذایی
یک رشته تغذیه با دید کلی یا تشخیص افتراقی وجود دارد. نوع اساسی برای گونه ویلسون بلر، آگار آگار است که حاوی مقداری گلوکز، کلرید آهن و سولفیت سدیم در میان اجزای تشکیل دهنده آن است. در میان آنها مستعمراتی وجود دارد که سیاه نامیده می شوند.
کره Ressel برای مطالعه کیفیت بیوشیمیایی باکتری هایی به نام سالمونلا یا شیگلا استفاده می شود. این محیط ممکن است حاوی گلوکز و آگار آگار باشد.
محیط Ploskirev به گونه ای است که می تواند از رشد برخی میکروارگانیسم ها جلوگیری کند. انبوهی را تشکیل می دهند. به همین دلیل برای اهداف تشخیص افتراقی استفاده می شود. پاتوژن های دیسانتریک، تب حصبه و سایر بی هوازی های بیماری زا را می توان با موفقیت در اینجا تولید کرد.
جهت اصلی محیط بیسموت سولفیت آگار این است که این روش برای جداسازی سالمونلا در نظر گرفته شده است. این امر با توانایی سالمونلا برای تولید سولفید هیدروژن انجام می شود.
در بدن هر فرد زنده، بی هوازی های زیادی زندگی می کنند. باعث ایجاد انواع بیماری های عفونی در آنها می شوند. عفونت تنها زمانی رخ می دهد که سیستم ایمنی ضعیف شده باشد یا میکرو فلورا مختل شود. احتمال ورود عفونت ها به موجود زنده از محیط آن وجود دارد. این می تواند در پاییز، در طول زمستان باشد. این بروز عفونت در تمام دوره های ذکر شده ادامه دارد. بیماری ایجاد شده گاهی باعث عوارض می شود.
عفونت های ناشی از میکروارگانیسم ها - باکتری های بی هوازی - به طور مستقیم با فلور غشاهای مخاطی افراد زنده مرتبط است. با اقامت بی هوازی ها. هر عفونت چندین پاتوژن دارد. تعداد آنها معمولاً به ده می رسد. تعداد مطلق بیماری هایی که باعث بی هوازی می شوند را نمی توان با دقت تعیین کرد.
با توجه به انتخاب دشوار مواد در نظر گرفته شده برای مطالعه حمل و نقل نمونه ها، تعیین باکتری ها. بنابراین، این نوع جزء اغلب فقط در موارد التهاب مزمن در انسان تشخیص داده می شود. این نمونه ای از بی توجهی به سلامتی است.
کاملاً همه افراد در سنین مختلف به طور دوره ای در معرض عفونت های بی هوازی هستند. در کودکان خردسال، درجه التهاب عفونی بسیار بیشتر از افراد در سنین دیگر است. بی هوازی ها اغلب باعث ایجاد بیماری در داخل جمجمه در انسان می شوند. آبسه، مننژیت، انواع دیگر بیماری ها. انتشار بی هوازی ها از طریق جریان خون انجام می شود.
اگر فردی یک بیماری مزمن داشته باشد، بی هوازی ها می توانند ناهنجاری هایی در گردن یا سر ایجاد کنند. به عنوان مثال: آبسه، اوتیت میانی یا لنفادنیت. باکتری ها برای دستگاه گوارش و ریه بیماران خطرناک هستند.
اگر یک زن بیماری های دستگاه تناسلی ادراری داشته باشد، خطر عفونت های بی هوازی وجود دارد. بیماری های مختلف پوست و مفاصل نیز از پیامدهای زندگی بی هوازی ها هستند. این روش یکی از اولین روش هایی است که وجود عفونت را نشان می دهد.
علل بیماری های عفونی
عفونت های انسانی در اثر فرآیندهایی ایجاد می شوند که در آن باکتری های بی هوازی پر انرژی وارد بدن می شوند. توسعه بیماری ممکن است با خون رسانی ناپایدار و ظهور نکروز بافت همراه باشد. این می تواند شامل صدمات انواع مختلف، تورم، تومورها و اختلالات عروقی باشد. ظهور عفونت در حفره دهان، بیماری در ریه ها، التهاب لگن، و بیماری های دیگر.
عفونت می تواند برای هر گونه متفاوت باشد. توسعه تحت تأثیر نوع عامل عفونی و سلامت بیمار است. تشخیص چنین عفونت هایی دشوار است. جدیت متخصصان تشخیص اغلب فقط بر اساس فرضیات است. تفاوت در ویژگی های عفونت های ناشی از بی هوازی های غیرکلستریدیایی وجود دارد.
اولین نشانه های عفونت تشکیل گاز، نوعی چروک و ظهور ترومبوفلبیت است. گاهی اوقات علائم ممکن است تومور یا نئوپلاسم باشد. آنها می توانند نئوپلاسم های دستگاه گوارش، رحم باشند. همراه با تشکیل بی هوازی. در این زمان ممکن است بوی نامطبوعی از فرد خارج شود. اما، حتی اگر بو وجود نداشته باشد، این بدان معنا نیست که بی هوازی ها، به عنوان عوامل بیماری زا برای عفونت، در این ارگانیسم وجود ندارند.
ویژگی های به دست آوردن نمونه
اولین معاینه برای عفونت های ناشی از بی هوازی، معاینه خارجی ظاهر عمومی و پوست او است. زیرا وجود بیماری های پوستی در فرد یک عارضه است. آنها فعالیت حیاتی باکتری ها را با حضور گازها در بافت های آلوده نشان می دهند.
هنگام انجام آزمایشات آزمایشگاهی برای تعیین تشخیص دقیق تر، لازم است نمونه ای از مواد آلوده به درستی تهیه شود. اغلب از تجهیزات تخصصی استفاده می شود. بهترین روش برای تهیه نمونه آسپیراسیون با استفاده از سوزن مستقیم است.
انواع نمونه هایی که با امکان ادامه آنالیز مطابقت ندارند:
- خلط حاصل از دفع خود؛
- آزمایشات برونکوسکوپی؛
- انواع اسمیر از طاق واژن؛
- ادرار از ادرار آزاد؛
- انواع مدفوع
نمونه های زیر مورد تحقیق قرار می گیرند:
- خون؛
- مایع جنب؛
- آسپیراسیون ترانس تراشه؛
- چرک گرفته شده از آبسه
- مایع پشت مغز؛
- ریه نقطه گذاری می کند
نمونه ها باید به سرعت به مقصد منتقل شوند. کار در یک ظرف تخصصی، گاهی اوقات در یک کیسه پلاستیکی انجام می شود.
باید برای شرایط بی هوازی طراحی شود. زیرا برهمکنش نمونه ها با اکسیژن اتمسفر می تواند باعث مرگ کامل باکتری ها شود. انواع مایع نمونه ها در لوله های آزمایش و گاهی مستقیماً به داخل سرنگ ها منتقل می شوند.
اگر تامپون ها برای تحقیق حمل می شوند، فقط در لوله های آزمایش حاوی دی اکسید کربن و گاهی اوقات با مواد از پیش آماده شده حمل می شوند.
بی هوازی ها باکتری هایی هستند که زودتر از سایر موجودات زنده روی سیاره زمین ظاهر شدند.
آنها نقش مهمی در اکوسیستم دارند، مسئولیت حیات موجودات زنده را بر عهده دارند و در فرآیند تخمیر و تجزیه شرکت می کنند.
در عین حال، بی هوازی ها باعث ایجاد بیماری های خطرناک و فرآیندهای التهابی می شوند.
بی هوازی چیست؟
بی هوازی ها معمولا به عنوان میکروارگانیسم هایی شناخته می شوند که قادر به زندگی در غیاب اکسیژن هستند. آنها انرژی را در نتیجه فرآیند فسفوریلاسیون سوبسترا به دست می آورند.
ایجاد و تولید مثل بی هوازی ها در کانون های چرکی-التهابی رخ می دهد و افراد با ایمنی ضعیف را تحت تاثیر قرار می دهد.
طبقه بندی بی هوازی ها
دو نوع از این باکتری ها وجود دارد:
- اختیاری، که قادر به زندگی، توسعه و تولید مثل در هر دو محیط اکسیژن و بدون اکسیژن هستند. چنین میکروارگانیسم هایی عبارتند از استافیلوکوک، E. coli، استرپتوکوک، شیگلا.
- حیوانات اجباری فقط در محیط هایی زندگی می کنند که اکسیژن وجود ندارد. اگر این عنصر در محیط ظاهر شود، مرگ بی هوازی های اجباری رخ می دهد.
به نوبه خود، بی هوازی های اجباری به دو گروه تقسیم می شوند:
- کلستریدیا باکتری هایی هستند که هاگ تشکیل می دهند. تحریک توسعه عفونت - بوتولیسم، زخم، کزاز.
- غیر کلستریدیایی - باکتری هایی که قادر به تشکیل هاگ نیستند. آنها در میکرو فلور انسان ها و حیوانات زندگی می کنند و برای موجودات زنده خطرناک نیستند. از جمله این باکتری ها می توان به یوباکتری ها، پیلونلا، پپتوکوک ها و باکتریودها اشاره کرد.
اغلب بی‌هوازی‌های غیرکلستریدیایی باعث ایجاد فرآیندهای چرکی و التهابی از جمله پریتونیت، ذات‌الریه، سپسیس، اوتیت میانی و غیره می‌شوند. تمام عفونت‌های ناشی از این نوع باکتری‌ها تحت تأثیر علل داخلی رخ می‌دهند. عامل اصلی در ایجاد عفونت ها کاهش ایمنی و مقاومت بدن در برابر عوامل بیماری زا است. این معمولاً پس از عمل، جراحات یا هیپوترمی رخ می دهد.
نمونه هایی از بی هوازی ها
پروکاریوت ها و میکروارگانیسم های تک یاخته ای. قارچ. جلبک دریایی. گیاهان. هلمینت ها - فلوک ها، کرم های نواری و کرم های گرد. عفونت ها - داخل شکمی، داخل جمجمه، ریوی، زخم، آبسه، در گردن و سر، بافت های نرم، مایع مغزی نخاعی. پنومونی آسپیراسیون. پریودنتیت.
عفونت هایی که توسط باکتری های بی هوازی تحریک می شوند باعث ایجاد نکروز، تشکیل آبسه، سپسیس و تشکیل گاز می شوند. بسیاری از بی هوازی ها آنزیم هایی را در بافت ها ایجاد می کنند که سموم فلج کننده تولید می کنند.
باکتری های بی هوازی باعث ایجاد بیماری های زیر می شوند: عفونت های دهان. سینوزیت. آکنه. التهاب گوش میانی. قانقاریا بوتولیسم کزاز. علاوه بر خطرات، بی هوازی ها برای انسان فوایدی نیز دارند. به ویژه، آنها قندهای مضر با منشا سمی را به آنزیم های مفید در روده بزرگ تبدیل می کنند.
تفاوت بین بی هوازی و هوازی
بی هوازی ها عمدتاً در محیطی زندگی می کنند که در آن اکسیژن وجود ندارد، در حالی که هوازی ها فقط در حضور اکسیژن قادر به زندگی، رشد و تولید مثل هستند. بی هوازی ها شامل پرندگان، قارچ ها، چندین نوع قارچ و حیوانات هستند. اکسیژن موجود در بی هوازی ها در تمام فرآیندهای زندگی شرکت می کند که به شکل گیری و تولید انرژی کمک می کند.
اخیراً دانشمندان هلندی کشف کرده اند که بی هوازی هایی که در کف مخازن زندگی می کنند می توانند متان را اکسید کنند. در این حالت نیترات ها و نیتریت ها کاهش می یابند که نیتروژن مولکولی آزاد می کنند. آرکئوباکتری ها و یوباکتری ها در تشکیل این ماده شرکت دارند.
میکروبیولوژیست ها میکروارگانیسم های بی هوازی را پرورش می دهند. این فرآیند به میکرو فلور خاص و درجه خاصی از غلظت متابولیت ها نیاز دارد.
کشت بی هوازی بر روی مواد مغذی - گلوکز، سولفات سدیم، کازئین رخ می دهد.
بی‌هوازی‌ها متابولیسم‌های متفاوتی دارند که باعث می‌شود چندین زیر گروه از باکتری‌ها را بر اساس این ویژگی تشخیص دهیم. اینها موجوداتی هستند که از تنفس بی هوازی، انرژی خورشیدی و کاتابولیسم ترکیبات مولکولی بالا استفاده می کنند.
فرآیندهای بی هوازی برای تجزیه و ضد عفونی لجن فاضلاب برای تخمیر قندها برای تولید الکل اتیلیک استفاده می شود.
نتیجه گیری
بی هوازی ها می توانند برای انسان، حیوانات و گیاهان هم سود و هم ضرر داشته باشند. اگر شرایطی برای توسعه فرآیندهای بیماری زا ایجاد شود، بی هوازی ها باعث ایجاد عفونت ها و بیماری هایی می شوند که می توانند کشنده باشند. در صنعت و میکروبیولوژی، دانشمندان در تلاشند تا از خواص بی هوازی باکتری ها برای به دست آوردن آنزیم های مفید و تصفیه آب و خاک استفاده کنند.
غنی ترین گروه از موجودات از نظر تعداد و تنوع مسیرهای متابولیک پروکاریوت ها هستند. برخی از آنها، به منظور سنتز ATP («ارز» انرژی اصلی سلول)، از الگوی تنفس هوازی، معمولی بیشتر یوکاریوت ها، استفاده می کنند. میکروارگانیسم هایی که این مکانیسم را ندارند، بی هوازی نامیده می شوند. این باکتری ها قادرند از ترکیبات شیمیایی بدون مشارکت اکسیژن انرژی دریافت کنند.
طبقه بندی بی هوازی ها
در رابطه با اکسیژن، دو گروه از باکتری های بی هوازی متمایز می شوند:
- اختیاری - می تواند انرژی را هم با و هم بدون اکسیژن دریافت کند، انتقال از یک نوع متابولیسم به دیگری بستگی به شرایط محیطی دارد.
- اجباری - هرگز از O 2 استفاده نکنید.
برای بی‌هوازی‌های اختیاری، نوع متابولیسم بدون اکسیژن دارای اهمیت تطبیقی است و باکتری‌ها زمانی که وارد یک محیط بی‌هوازی می‌شوند، تنها به عنوان آخرین راه‌حل به آن متوسل می‌شوند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که تنفس اکسیژن از نظر انرژی بسیار مفیدتر است.
گروه دیگری از بی هوازی ها فاقد مکانیسم بیوشیمیایی برای استفاده از O2 برای اکسید کردن ترکیبات هستند و وجود این عنصر در محیط نه تنها مفید نیست، بلکه سمی نیز هست.
انواع مختلفی از بی هوازی های اجباری وجود دارد که در مقاومت آنها در برابر حضور اکسیژن مولکولی متفاوت است:
- سختگیرها حتی در غلظت های کم O 2 می میرند.
- نسبتاً سخت با مقاومت متوسط یا زیاد در برابر حضور اکسیژن مشخص می شوند.
- aerotolerant - گروه خاصی از پروکاریوت ها که نه تنها می توانند زنده بمانند، بلکه در هوا نیز رشد می کنند.
رابطه یک باکتری خاص با اکسیژن را می توان با ماهیت رشد آن در ضخامت محیط غذایی تعیین کرد.
میکروارگانیسم های تحمل کننده هوا شامل باکتری های اسید لاکتیک هستند. برخی از گونه ها (به عنوان مثال کلستریدیوم) به دلیل تشکیل اندوسپورها می توانند در برابر غلظت بالای اکسیژن تحمل کنند.
متابولیسم انرژی بی هوازی
همه بی‌هوازی‌ها شیمی‌تروف‌های معمولی هستند، زیرا از انرژی پیوندهای شیمیایی به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند. در این حالت، اهداکنندگان انرژی می توانند هم مواد آلی (کیموارگانوتروفی) و هم مواد معدنی (کمیولیتوتروفی) باشند.
باکتری های بی هوازی دو نوع متابولیسم بدون اکسیژن دارند: تنفس و تخمیر. تفاوت اساسی بین آنها در مکانیسم جذب انرژی نهفته است.
بنابراین، در طی تخمیر، انرژی ابتدا به شکل فسفاژن (به عنوان مثال به شکل فسفونولپیرووات) ذخیره می شود و سپس فسفوریلاسیون سوبسترای ADP با مشارکت دهیدروژنازهای سیتوزولی رخ می دهد. در این حالت، الکترون‌ها به یک گیرنده درون‌زا یا برون‌زا منتقل می‌شوند که محصول فرعی فرآیند می‌شود.
با نوع متابولیسم تنفسی، انرژی در یک ترکیب خاص - Pmf ذخیره می شود که یا بلافاصله برای فرآیندهای سلولی استفاده می شود یا وارد زنجیره انتقال الکتریکی متمرکز روی غشاء می شود، جایی که ATP سنتز می شود. فقط بر خلاف تنفس هوازی، گیرنده الکترون نهایی اکسیژن نیست، بلکه ترکیب دیگری است که می تواند هم ماهیت آلی و هم غیرآلی داشته باشد.
انواع تنفس بی هوازی
وظیفه اصلی که یک باکتری بی هوازی با نوع متابولیسم تنفسی حل می کند، یافتن جایگزینی برای اکسیژن مولکولی است. بازده انرژی واکنش به این بستگی دارد. بسته به ماده ای که به عنوان گیرنده نهایی عمل می کند، انواع زیر از تنفس بی هوازی متمایز می شود:
- نیترات؛
- اهن؛
- فومارات؛
- سولفات؛
- گوگرد؛
- کربنات
تنفس بی هوازی کارایی کمتری نسبت به تنفس هوازی دارد، اما در مقایسه با تخمیر انرژی خروجی بسیار بیشتری تولید می کند.
جامعه مخرب بی هوازی باکتری ها
این نوع میکروبیوتا در طاقچه های اکولوژیکی غنی از مواد آلی تشکیل می شود که در آنها اکسیژن تقریباً به طور کامل مصرف می شود (خاک های غرقابی، سیستم های هیدرولیک زیرزمینی، رسوبات سیلت و غیره). در اینجا، تجزیه گام به گام ترکیبات آلی رخ می دهد که توسط دو گروه از باکتری ها انجام می شود:
- بی هوازی های اولیه مسئول اولین مرحله از جذب مواد آلی هستند.
- بی هوازی های ثانویه میکروارگانیسم هایی با متابولیسم نوع تنفسی هستند.
در بین بی هوازی های اولیه، هیدرولیتیک ها و دیسیپوتروف ها متمایز می شوند که توسط فعل و انفعالات تغذیه ای با یکدیگر مرتبط هستند. هیدرولیتیک ها بیوفیلم هایی را روی سطح بسترهای جامد تشکیل می دهند و اگزونزیم های هیدرولیتیک تولید می کنند که ترکیبات آلی پیچیده را به الیگومرها و مونومرها تجزیه می کنند.
سوبسترای مغذی حاصل در درجه اول توسط خود هیدرولیت ها و همچنین توسط دیسیپوتروف ها استفاده می شود. دومی معمولا کمتر همکاری می کنند و مقادیر قابل توجهی اگزونزیم آزاد نمی کنند و محصولات نهایی هیدرولیز بیوپلیمر را جذب می کنند. نماینده معمولی دیسیپوتروف ها باکتری های جنس Syntrophomonas هستند.
کشت
الزامات ویژه کشت فقط برای باکتری های بی هوازی اجباری اعمال می شود. فاکولتاتیوها به خوبی در محیط اکسیژن تولید مثل می کنند.
روش های کشت میکروارگانیسم های بی هوازی به سه دسته شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی تقسیم می شوند. وظیفه اصلی آنها کاهش یا حذف کامل وجود اکسیژن در محیط غذایی است. درجه غلظت مجاز O 2 با سطح تحمل یک بی هوازی خاص تعیین می شود.
روش های فیزیکی
ماهیت روش های فیزیکی حذف اکسیژن از هوایی است که کشت با آن در تماس است، یا کاملاً از بین بردن تماس باکتری ها با هوا. این گروه شامل فناوری های کشت زیر است:
- رشد در میکروآئرواستات - دستگاه خاصی که در آن یک مخلوط گاز مصنوعی به جای هوای اتمسفر ایجاد می شود.
- کشت عمیق - کاشت باکتری نه در سطح، بلکه در یک لایه بالا یا در ضخامت محیط به طوری که هوا در آنجا نفوذ نکند.
- استفاده از محیط های چسبناک که در آن انتشار O 2 با افزایش چگالی کاهش می یابد.
- رشد در یک شیشه بی هوازی؛
- پر کردن سطح محیط با ژله نفتی یا پارافین؛
- استفاده از انکوباتور CO 2؛
- استفاده از ایستگاه بی هوازی SIMPLICITY 888 (مدرن ترین روش).
بخش اجباری روش های فیزیکی، جوشاندن اولیه محیط غذایی برای حذف اکسیژن مولکولی از آن است.
استفاده از مواد شیمیایی
ترکیبات شیمیایی مورد استفاده برای رشد بی هوازی به 2 گروه تقسیم می شوند:
- جذب کننده های اکسیژن مولکول های O2 را جذب می کنند ظرفیت جذب به نوع ماده و حجم فضای هوا در محیط بستگی دارد. متداول ترین آنها پیروگالول (محلول قلیایی)، آهن فلزی، کلرید مس و دی تیونیت سدیم هستند.
- عوامل کاهنده (سیستئین، دی تیوتریتول، اسید اسکوربیک و غیره) پتانسیل ردوکس محیط را کاهش می دهند.
نوع خاصی از روش های شیمیایی استفاده از سیستم های مولد گاز است که شامل عواملی است که هیدروژن و دی اکسید کربن تولید می کنند و O 2 توسط کاتالیزور پالادیوم جذب می شود. چنین سیستم هایی در ظروف در بسته برای رشد استفاده می شود (آنارواستات، کیسه های پلاستیکی و غیره).
روش های بیولوژیکی
روش های بیولوژیکی شامل کشت مشترک بی هوازی و هوازی است. دومی اکسیژن را از محیط خارج می کند و شرایطی را برای رشد "همزمانان" خود ایجاد می کند. از باکتری های بی هوازی اختیاری نیز می توان به عنوان جاذب استفاده کرد.
دو اصلاح در این روش وجود دارد:
- کاشت دو کشت در نیمه های مختلف یک ظرف پتری، که سپس با یک درب پوشانده می شود.
- تلقیح با استفاده از "لیوان ساعت" حاوی محیط حاوی باکتری های هوازی. از این لیوان برای پوشاندن ظرف پتری با کشت بی هوازی در لایه پیوسته استفاده می شود.
گاهی اوقات از میکروارگانیسم های هوازی در مرحله تهیه یک محیط غذایی مایع برای تلقیح بی هوازی ها استفاده می شود. هنگامی که اکسیژن باقیمانده حذف شد، هوازی (به عنوان مثال E. colli) در اثر حرارت از بین می رود و سپس در محصول مورد نظر بذر می شود.
انزوای فرهنگ ناب
کشت خالص جمعیتی از میکروارگانیسم‌های متعلق به یک گونه است که دارای خواص یکسانی هستند و از یک سلول به دست می‌آیند. برای به دست آوردن گروهی از باکتری‌ها با چنین ویژگی‌هایی معمولاً از روش‌های رقیق‌سازی محدود و نازک‌سازی استفاده می‌شود، اما کار با بی‌هوازی‌ها فرآیند خاصی است که نیاز به اجتناب از تماس با اکسیژن در هنگام بدست آوردن کلنی‌های جدا شده دارد.
راه های مختلفی برای جداسازی کشت خالص بی هوازی ها وجود دارد. این شامل:
- روش زایسلر - کاشت با یک رگه نازک بر روی ظروف پتری با ایجاد شرایط بی هوازی و انکوباسیون بعدی در ترموستات (از 24 تا 72 ساعت).
- روش واینبرگ جداسازی بی‌هوازی‌ها در کشت با استفاده از قند آگار (کاشت با ستون بالا) است که باکتری‌ها توسط یک مویرگی مهر و موم شده منتقل می‌شوند. ابتدا مواد را در یک لوله آزمایش با محلول ایزوتونیک (مرحله رقیق سازی) و سپس در یک لوله آزمایش با آگار با دمای 45-40 درجه قرار می دهند که در آن کاملاً با محیط مخلوط می شود. پس از این، کاشت مجدد متوالی در 2 لوله آزمایش دیگر انجام می شود که آخرین آنها در زیر آب جاری خنک می شود.
- روش پرتز - ماده رقیق شده در یک محلول ایزوتونیک در یک ظرف پتری ریخته می شود تا فضای زیر صفحه شیشه ای که در کف آن قرار دارد را پر کند که رشد روی آن باید شروع شود.
در هر سه روش، مواد حاصل از کلنی های جدا شده روی محیط کنترل عقیمی (SCM) یا محیط کیت تاروزی زیر کشت می شوند.