Анаэробные условия это что такое
Аэробная и анаэробная среда
При выполнении гематологических исследований используются два типа организмов аэробные и анаэробные. Они отличаются потребностью в наличии кислорода в окружающей среде. Аэробные микроорганизмы могут функционировать только при наличии кислорода, в то время, как анаэробные в нем совсем не нуждаются.
Классификация этих видов проводится на основе реакции на наличие или отсутствие кислорода. Из-за этого аэробные и анаэробные микроорганизмы по-разному выполняют свои функции в процессе клеточного дыхания.
Особенности аэробных микроорганизмов
Аэробные микроорганизмы не могут существовать без кислорода. Он необходим им для роста, развития и участвует в процессах размножения. Благодаря кислороду они способны окислять моносахариды, например, глюкозу.
Генерация энергии в этих микроорганизмах происходит при гликолизе. После него следует цикл Кребса и цепь переноса электронов. Среды, насыщенные кислородом – отличная питательная среда для таких микроорганизмов. Примеры аэробов – бациллы и нокардии.
Типы аэробов
Аэробные микроорганизмы классифицируют по уровню необходимого для жизнедеятельности кислорода:
Бактерии, нуждающиеся в кислороде для выживания, легко выделяются при культивировании в жидкой среде. Так для полноценной жизнедеятельности им необходим кислород, то чтобы выжить они всплывают на поверхность.
Особенности анаэробов
В процессе энергетического обмена эти микроорганизмы не используют кислород. Для этого им необходимы марганец, сера, кобальт, азот, метал или железо. В процессе образования энергии анаэробные микроорганизмы подвергаются ферментации. Для выживания они используют энергию, производимую при анаэробных процессах брожения:
Классификация анаэробных микроорганизмов также определяется по уровню токсичности кислорода:
Анаэробы не способны выживать в среде, богатой кислородом. Для облигатных разновидностей он токсичен, а вот факультативным видам он не вредит.
Сходства между аэробами и анаэробами
Различия аэробов и анаэробов
Отличительные особенности микроорганизмов представлены в таблице.
Анаэробные организмы
Анаэробы — организмы, получающие энергию при отсутствии доступа кислорода путем субстратного фосфорилирования, конечные продукты неполного окисления субстрата при этом могут быть окислены с получением большего количества энергии в виде АТФ в присутствии конечного акцептора протонов организмами, осуществляющими окислительное фосфорилирование.
Анаэробы — обширная группа организмов, как микро-, так и макроуровня:
Помимо этого анаэробное окисление глюкозы играет важную роль в работе поперечно-полосатой 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 протонов 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.
Содержание
Степень аэробности среды
Для измерения потенциала среды М. Кларк предложил использовать величину pH2 0 — 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 19, факультативные анаэробы 5, а облигатные — при наиболее низком 1. [2]
Классификация анаэробов
Согласно устоявшейся в микробиологии классификации, различают:
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 O2 гибнут — например, представители рода бактерий и архей: Bacteroides, Fusobacterium, Butyrivibrio, Methanobacterium). Такие анаэробы постоянно живут в лишенной кислорода среде. К облигатным анаэробам относятся некоторые бактерии, дрожжи, жгутиковые и инфузории.
Токсичность кислорода и его форм для анаэробных организмов
Аэробные организмы содержат чаще всего три цитохрома, факультативные анаэробы — один или два, облигатные анаэробы не содержат цитохромов.
Дополнительная антиоксидантная защита может обеспечиваться синтезом или накоплением низкомолекулярных антиоксидантов: витамина С, А, E, лимонной и других кислот.
Получение энергии путем субстратного фосфорилирования. Брожение. Гниение.
При этом характерным только для анаэробов является гликолиз, который в зависимости от конечных продуктов реакции разделяют на несколько типов брожению:
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.
Антагонизм брожения и гниения
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 определенной реакции среды играет важнейшую роль в природе и жизни человека, например, благодаря бродильным процессам предотвращается загнивание силоса, заквашенных овощей, молочных продуктов.
Культивирование анаэробных организмов
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.
Другим способом выращивания анаэробов(чаще всего микроорганизмов) на питательных средах — добавление содержащих редуцирующие вещества (глюкозу, муравьинокислый натрий и др.), уменьшающие окислительно-восстановительный потенциал.
Общие питательные среды для анаэробных организмов
Для общей среды Вильсона — Блера базой является агар-агар с добавлением глюкозы, сульфита натрия и двуххлористого железа. Клостридии образуют на этой среде колонии чёрного цвета за счет восстановления сульфита до сульфид — аниона, который соединяясь с катионами железа (II) дает соль чёрного цвета. Как правило, черные на этой среде образования колонии, появляются в глубине агарового столбика. [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
GasPak — система химическим путем обеспечивает постоянство газовой смеси, приемлемой для роста большинства анаэробных микроорганизмов. В герметичном контейнере, в результате реакции воды с таблетками боргидрида натрия и бикарбоната натрия образуется водород и диоксид углерода. Водород затем реагирует с кислородом газовой смеси на палладиевом катализаторе с образованием воды, уже вторично вступающей в реакцию гидролиза боргидрида.
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 — посевы производят на чашку Петри с утолщенным слоем среды, разделённым пополам узкой канавкой, вырезанной в агаре. Одну половину засевают культуру аэробных бактерий, на другую — анаэробных. Края чашки заливают парафином и инкубируют в термостате. Первоначально наблюдают рост аэробной микрофлоры, а затем (после поглощения кислорода) — рост аэробной резко прекращается и начинается рост анаэробной.
Метод Вейнберга используется для получения чистых культур облигатных анаэробов. Культуры, выращенные на среде Китта-Тароцци, переносят в сахарный бульон. Затем одноразовой пастеровской пипеткой материал переносят в узкие пробирки (трубки Виньяля) с сахарным мясо-пептонным агаром, погружая пипетку до дна пробирки. Засеянные пробирки быстро охлаждают, что позволяет фиксировать бактериальный материал в толще затвердевшего агара. Пробирки инкубируют в термостате, а затем изучают выросшие колонии. При обнаружении интересующей колонии на её месте делают распил, материал быстро отбирают и засеивают на среду Китта-Тароцци (с последующим контролем чистоты выделенной культуры).
Метод Перетца — в расплавленный и охлаждённый сахарный агар-агар вносят культуру бактерий и заливают под стекло, помещённое на пробковых палочках(или фрагментах спичек) в чашку Петри. Метод наименее надежен из всех, но достаточно прост в применении.
Дифференциально — диагностические питательные среды
Среды Гисса: К 1 % пептонной воде добавляют 0,5 % раствор определенного углевода (глюкоза, лактоза, мальтоза, маннит, сахароза и др.) и кислотно-щелочной индикатор Андреде, разливают по пробиркам, в которые помещают поплавок для улавливания газообразных продуктов, образующихся при разложении углеводородов.
Среда Ресселя (Рассела) применяется для изучения биохимических свойств энтеробактерий(шигелл, сальмонелл). Содержит питательный агар-агар, лактозу, глюкозу и индикатор (бромтимоловый синий). Цвет среды травянисто-зелёный. Обычно готовят в пробирках по 5 мл со скошенной поверхностью. Посев осуществляют уколом в глубину столбика и штрихом по скошенной поверхности.
Среда Плоскирева (бактоагар Ж) — дифференциально-диагностическая и селективная среда, поскольку подавляет рост многих микроорганизмов, и способствует росту патогенных бактерий (возбудителей брюшного тифа, паратифов, дизентерии). Лактозоотрицательные бактерии образуют на этой среде бесцветные колонии, а лактозоположительные — красные. В составе среды — агар, лактоза, бриллиантовый зелёный, соли желчных кислот, минеральные соли, индикатор (нейтральный красный).
Висмут-сульфитный агар предназначен для выделения сальмонелл в чистом виде из инфицированного материала. Содержит триптический гидролизат, глюкозу, факторы роста сальмонелл, бриллиантовый зелёный и агар. Дифференциальные свойства среды основаны на способности сальмонелл продуцировать сероводород, на их устойчивости к присутствию сульфида, бриллиантового зелёного и лимоннокислого висмута. Маркируются колонии в чёрный цвет сернистого висмута (методика схожа со средой Вильсона — Блера).
Метаболизм анаэробных организмов
Метаболизм анаэробных организмов имеет несколько различных подгрупп:
Анаэробный энергетический обмен в тканях человека и животных [12]
Некоторые ткани животных и человека отличаются повышенной устойчивостью к гипоксии (особенно мышечная ткань). В обычных условиях синтез АТФ идет аэробным путем, а при напряженной мышечной деятельности, когда доставка кислорода к мышцам затруднена, в состоянии гипоксии, а также при воспалительных реакциях в тканях доминируют анаэробные механизмы регенерации АТФ. В скелетных мышцах выявлены 3 вида анаэробных и только один аэробный путь регенерации АТФ.
К анаэробным относятся:
Необходимо отметить, что прямым следствием гликолиза является критическое снижение рН тканей — ацидоз. Это ведет к снижению эффективного транспорта кислорода гемоглобином, и формирует положительную обратную связь.
Каждый механизм имеет свое время удержания максимальной мощности и оптимум энергообеспечения тканей. Наибольшая мощность и наименьшее время удержания:
💩 Аэробные и анаэробные процессы
Кислород очень важен для всех живых организмов. Полноценное развитие 🌷 растений, их корней возможно при достаточном количестве воздуха в грунте. При недостаточном его проникновении растения замедляют рост и погибают 🥀. Почвенный воздух необходим и для процесса жизнедеятельности простейших организмов и бактерий, которые разлагаются и превращаются в органические остатки в почве. Благоприятные условия для культурных растений возможны только при одновременном развитии и сочетании аэробного и анаэробного процессов
📆 Процессы в почве
В почве непрерывно совершаются процессы, обусловленные жизнедеятельностью микроорганизмов:
Они имеют большое санитарно-гигиеническое значение.
Добиться плодородности почвы, ее насыщению питательными микроэлементами можно как естественным путем, так и вермикультивированием.
естественный способ избавления верхнего слоя земли от губительных, вредных веществ
👉 В результате самостоятельного очищения все неорганические вещества переходят в органические, которые благоприятны для почвы.
Процесс самоочищения почвы состоит из следующих этапов:
🤓 Условия почвообразования
Аэробные условия
Аэробные условия созданы для ускоренного разрушения органических веществ. А именно благоприятствует этому процессу достаточное количество влаги 💧, умеренный объём кислорода и благоприятная температура 🌡️.
В таких условиях накапливается много элементов зольного и азотного питания растений и интенсивно идет минерализация почвы.
Окислительные процессы происходят с образованием конечных продуктов разложения:
При самостоятельном очищении почвы в аэробных условиях органические вещества распадаются до конечных продуктов.
Анаэробные условия
Анаэробные условия подразумевают постоянный избыток влаги и недостаток кислорода 🥴, а также низкую температуру 🥶, при которых процесс гумусообразования замедляется.
При анаэробных условиях под влиянием гнилостных микробов, микроорганизмов брожения и других организмов, находящихся в почве, происходят восстановительные процессы с образованием не окислённых, зловонных продуктов гниения:
Часть же органических веществ превращается в гумус.
Аэробные процессы
Аэробные процессы протекают при наличии кислорода, который растворен в поверхностных слоях почвы.
Аэробный процесс идет по схеме окисления и приводит к полной минерализации белковых соединений с образованием конечных продуктов – СО2, Н2О и так далее.
Если кислорода достаточно в почве, то наблюдается ускоренный рост растительности и нормализуется процесс дыхания корневой системы растений и почвенных 🐛 животных. Содержание кислорода в почве может меняться в зависимости от самой почвы (например, ее рыхлости) и от количества микроорганизмов, использующих кислород для дыхания.
В этом случае хорошо развивается аэробная микрофлора, микробы которой участвуют в процессах почвообразования, развития плодородия и самоочищения почвы.
Анаэробные процессы
Анаэробные процессы протекают без участия воздуха, как правило, в глубоких слоях почвы. В бескислородной среде живут анаэробные 🦠 бактерии. Они получают энергию в результате брожения.
Брожение – процесс, основанный на окислительно-восстановительных превращениях органических соединений в анаэробных условиях. То есть подразумевает процесс разложения органических веществ без использования кислорода. Микроорганизмы используют продукты брожения для биосинтеза.
🌿 Культивирование аэробных и анаэробных микроорганизмов
Одним способом улучшить состояние почвы является – вермикультивирование, промышленное разведение дождевых червей.
Развитие этого направления связано с возможностью решения многих задач:
В качестве источников корма для червей используют различные органические материалы. Подкормка червей осуществляется каждые 10 дней. Необходимость в добавлении свежего корма определяется визуально, земля становится рыхлой и однородной, появляется приятный земельный запах.
Дождевые черви способны к ускоренной и более качественной переработке различных органических отходов 🥦 сельскохозяйственных 🌽 и промышленных 🛢️ в биогумус (отходы животных, птиц, растительных остатков, осадков сточных вод очистительных сооружений и отходов предприятий).
Тесты на червях позволяют точно и оперативно определить, насколько токсины, содержащиеся в почве, угрожают состоянию окружающей среды и человека.
🔖 Вывод
Самостоятельное очищение почвы, также как и вермикультивирование необходимо для того, чтобы почва становилась пористой и увеличивался воздухообмен, а также для избавления от вредных веществ в грунте.
👀 В аэробных условиях разложение органических веществ идет быстро, в анаэробных — медленно.
⭕ Аэробный процесс сопровождается выделением большого количества тепловой энергии.
⭕ Анаэробный протекает без заметного повышения температуры.
При очищении сохраняются свойства грунта и повышается его плодородность.
В почве имеются вода, питательные вещества, воздух, которые обеспечивают ❤️ жизнь растениям.
Загрязнение почвы может не только повлиять на уменьшение урожайности, но и привести к масштабной экологической 🛑 катастрофе.
Аэробные и анаэробные способы очищения почвы могут предотвратить загрязнение окружающей среды.
Нужно понимать, что у природы нет границ и поэтому сохранить ее можно только сообща.
Анаэробные и аэробные микроорганизмы (бактерии): в чем их различие?
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
Именно анаэробные микроорганизмы вызывают воспалительно-гнойные заболевания различных видов:
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
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.
Как попадают бактерии в автономную канализацию
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.
Анаэробы
14.05.2021, 17:09 Бактерии
Автор: admin
бактерии Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. удовлетворяют свои потребности в энергии за счет сопряженных окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых водород переносится от донатора к акцептору. У анаэробов Анаэробы – это микроорганизмы, в том числе бактерии, энергетические процесс. акцепторами водорода являются промежуточные продукты расщепления углеводов и белков, а у аэробов Аэробы – организмы, в том числе микроорганизмы,в том числе бактерии, для жизнеде. акцептором водорода может быть кислород. Эти реакции протекают ступенчато от системы более высокого окислительно-восстановительного потенциала к системе с более низким потенциалом. Перенос водорода от донатора к акцептору осуществляется четырьмя дегидрогеназами, причем в трех случаях в этом переносе в качестве акцепторов водорода участвуют пиридиннуклеотиды и только в случае сукцинатдегидрогеназы водород непосредственно переносится на флавопротеид (ФАД).
Роль кислорода в жизнедеятельность анаэробов
Анаэробы Анаэробы – это микроорганизмы, в том числе бактерии, энергетические процесс. в окислительных реакциях в качестве акцепторов электронов водорода используют нитраты, сульфаты и другие окислительные соединения. Молекулярный кислород они не используют. Более того, для широкого круга таких бактерий молекулярный кислород токсичен.
Группы анаэробов по отношению к кислороду
Анаэробные организмы делят на две группы:
Кроме того, выделяют группу факультативных анаэробов – микроорганизмов, способных переключаться с аэробного на анаэробный тип метаболизма в зависимости от условий окружающей среды.