BAKTERIE TLENOWE: CHARAKTERYSTYKA, PRZYKŁADY, KULTURY, CHOROBY - BIOLOGIA - 2026

Te bakterie tlenowe stanowią szeroką grupę bakterii, które charakteryzują się zapotrzebowania na tlen w procesach metabolicznych. Bakterie te wykorzystują tlen do rozkładania związków organicznych na prostsze związki w procesie znanym jako oddychanie komórkowe.

Wielu specjalistów twierdzi, że pojawienie się tego typu bakterii jest bezpośrednią konsekwencją procesu fotosyntezy. Z tego powodu poziom tlenu w atmosferze wzrósł i był początkowo toksyczny dla wielu żywych istot. Z tego powodu wiele organizmów musiało dostosować się i zacząć używać tlenu.

Mycobacterium tuberculosis, bakterie tlenowe. Źródło: Zdjęcie Źródło: Janice CarrContent Dostawcy: CDC / Dr. Ray Butler; Janice Carr

Istnieje wiele gatunków zaliczanych do grupy bakterii tlenowych. Najbardziej reprezentatywne są gatunki z rodzajów Bacillus, Mycobacterium i Nocardia. Podobnie, wiele z tych bakterii to znane ludzkie patogeny, powodujące nawet patologie, które mogą powodować śmierć.

cechy

Główną cechą bakterii tlenowych jest to, że aby się rozwijać, koniecznie potrzebują środowiska, w którym jest dostateczna dostępność tlenu, ponieważ w ramach swojego metabolizmu przeprowadzają proces oddychania komórkowego.

W tym procesie wykorzystują tlen do rozkładania cząsteczek związków organicznych, takich jak glukoza, na prostsze związki, takie jak dwutlenek węgla i woda, uzyskując w konsekwencji energię w postaci ATP.

Podobnie większość gatunków, które tworzą tę grupę, nie ma zdolności do syntezy enzymu katalazy, więc nie mogą rozszczepić cząsteczki nadtlenku wodoru na wodę i tlen.

Rodzaje bakterii tlenowych

Ogólnie rozumie się, że bakterie tlenowe to te, które wymagają obecności tlenu w celu rozwoju i wzrostu. Jednak zapotrzebowanie na ten pierwiastek chemiczny u bakterii z tej grupy nie jest jednakowe dla wszystkich. W tym sensie istnieje kilka rodzajów bakterii tlenowych: tlenowe obligatoryjne, fakultatywnie beztlenowe i mikroaerofilne.

Oczyszcza bakterie tlenowe

Są to bakterie, które do rozwoju z konieczności potrzebują tlenu. Potrzebują tego pierwiastka do przeprowadzenia procesu oddychania komórkowego.

Fakultatywne bakterie beztlenowe

Są to bakterie, które z ewolucyjnego punktu widzenia mają pewną przewagę, ponieważ mogą przetrwać zarówno w środowiskach, w których występuje tlen, jak i w środowiskach, w których go nie ma.

Wynika to z faktu, że w swojej maszynerii komórkowej posiadają elementy niezbędne do przeprowadzania procesów beztlenowych, dzięki którym mogą pozyskiwać energię. W taki sposób, że przy braku tlenu bakterie te nie umierają, ale przeprowadzają inne procesy metaboliczne.

Bakterie mikroaerofilne

To bardzo szczególny rodzaj bakterii. Wykorzystują tlen jako podstawowy pierwiastek do przeprowadzenia procesu oddychania komórkowego. Jednak stężenia tego gazu w atmosferze (około 21%) są toksyczne dla tych bakterii.

Gatunki bakterii tlenowych

Bakterie z rodzaju

Rodzaj Bacillus składa się z wielu różnych gatunków, które charakteryzują się kształtem pałeczki i są gram-dodatnie. Jedną z najwybitniejszych cech tych bakterii jest to, że gdy warunki środowiskowe stają się wrogie, wytwarzają zarodniki w swoich komórkach. Są bardzo odporne i mają zapewnić bakteriom przetrwanie w szkodliwych warunkach środowiskowych.

W obrębie tego rodzaju znajdują się bakterie ściśle tlenowe, podczas gdy inne są uważane za fakultatywnie tlenowe. Wśród gatunków bakterii z rodzaju Bacillus możemy wymienić m.in. Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis i Bacillus thuringiensis.

Bakcyl

Jest to bakteria dobrze znana i przebadana w świecie mikrobiologii, gdyż ze względu na swój potencjał i ewidentną patogenność została wykorzystana jako broń biologiczna. Jej zarodniki są bardzo toksyczne i łatwo przenikają do organizmu człowieka przez drogi oddechowe poprzez wdychanie, spożycie skażonej żywności lub kontakt z otwartą raną.

Już w organizmie powoduje infekcję, która ogólnie znana jest pod nazwą wąglika, która może być skórna, płucna lub żołądkowo-jelitowa.

Bacillus cereus

Jest to fakultatywna bakteria tlenowa, która jest dobrze znana z wytwarzania toksyn. Te toksyny mogą powodować różne patologie u ludzi, takie jak zespół wymiotny i zespół biegunkowy, zarówno na poziomie żołądkowo-jelitowym. Podobnie może wpływać na inne narządy, takie jak oczy, w których może powodować zapalenie rogówki i zapalenie wnętrza gałki ocznej.

Bacillus subtilis

Jest to chyba najlepiej zbadany gatunek z rodzaju Bacillus. Do tego stopnia, że ​​jest uważany za „gatunek typowy”. Podobnie jak inne gatunki Bacillus, wytwarza zarodniki, w szczególności przetrwalniki, które znajdują się w środku komórki bakteryjnej.

Jest to nieszkodliwa bakteria dla ludzi, z wyjątkiem bardzo pojedynczych przypadków zatrucia skażoną żywnością. Oprócz tego niesie ze sobą szeroki wachlarz korzyści, takich jak synteza substancji przeciwgrzybiczych i antybiotykowych, a także zastosowanie w przemyśle.

Nocardia

Jest to rodzaj bakterii Gram-dodatnich, które mają kształt pałeczek. Wśród jego najwybitniejszych cech można wymienić, że mają one konsekwencje, z których wiele jest pod kątem prostym.

Podobnie bakterie te są dobrze znanymi ludzkimi patogenami. W szczególności dwa z jej gatunków, Nocardia asteroides i Nocardia brasiliensis, zostały dostatecznie zbadane jako powodujące odpowiednio nokardiozę płucną i grzybicę promieniowcową.

Lactobacillus

Są to bakterie Gram-dodatnie, które charakteryzują się fakultatywną aerobowością, mają kształt pałeczki i nie produkują zarodników. Bakterie te są ogólnie uważane za nieszkodliwe i nieszkodliwe dla ludzi.

Wręcz przeciwnie, słyną z korzyści, jakie zapewniają, wśród których możemy wyróżnić: przyczyniają się do konserwacji żywności, pomagają kontrolować niektóre choroby - takie jak rak okrężnicy - i są częścią syntezy niektórych związków, jak witaminy z grupy B.

Staphylococcus

Są to bakterie w kształcie kokosa (okrągłe), które mają tendencję do tworzenia skupisk komórek, które wyglądają jak kiść winogron. Bakterie z tego rodzaju są uważane za fakultatywne tlenowe, co oznacza, że ​​mogą rozwijać się zarówno w obecności, jak i przy braku tlenu.

Wiele gatunków tego rodzaju to znane ludzkie patogeny. Wśród nich najbardziej zjadliwy jest Staphylococcus aureus, który wytwarza pewne toksyny: hemolizynę, enterotoksynę, toksynę zespołu wstrząsu toksycznego i toksynę złuszczającą. Te toksyny powodują choroby, takie jak biegunka, rzekomobłoniaste zapalenie jelita grubego i zespół oparzonej skóry.

Różnica między bakteriami tlenowymi i beztlenowymi

Bakterie beztlenowe pojawiły się na planecie na długo przed bakteriami tlenowymi. Dzieje się tak, ponieważ w pierwszych epokach życia na Ziemi tlen nie stanowił istotnej części atmosfery, tak że istoty żyjące wtedy nie wykorzystywały go do swoich procesów metabolicznych.

Później, wraz z ewolucją życia na planecie i stabilizacją poziomu gazów atmosferycznych, pojawiły się organizmy tlenowe, które zaczęły wykorzystywać tlen jako główny element procesów produkcji energii.

Teraz główna różnica między oboma typami bakterii polega na tym, że bakterie tlenowe wymagają tlenu pierwiastkowego do przeprowadzania różnych procesów komórkowych, z których najbardziej charakterystycznym jest oddychanie komórkowe. Dzięki temu procesowi uzyskują dużą ilość energii.

Z drugiej strony bakterie beztlenowe nie używają tlenu do żadnego procesu. Nawet dla niektórych z tych bakterii tlen jest silnie toksyczny. Z tego powodu przeprowadzają inne procesy, aby uzyskać energię potrzebną komórce.

Wśród tych procesów jest fermentacja, w wyniku której następuje degradacja niektórych związków, np. Węglowodanów, do innych związków organicznych, np. Kwasu mlekowego.

Inną różnicą, o której można wspomnieć między tymi dwoma typami bakterii, jest środowisko, w którym można je znaleźć. Bakterie beztlenowe często występują w miejscach, w których jest mało tlenu, na przykład w kamieniu nazębnym pokrywającym zęby, podczas gdy bakterie tlenowe rozwijają się w siedliskach, w których jest wystarczająca ilość tlenu, takich jak gleba.

Kultura bakterii tlenowych

Kiedy w laboratorium będzie prowadzona hodowla bakterii tlenowych, pierwszą rzeczą, o której należy pamiętać, jest to, że te typy bakterii wymagają odpowiedniej ilości tlenu. W tym sensie te same warunki atmosferyczne są znane jako idealne. Istnieją jednak bakterie, które wymagają dodatkowego napowietrzenia.

W takich przypadkach, co można zrobić, to energicznie wstrząsnąć kolbą lub powietrzem wysterylizowanym pęcherzykami przez medium. W przypadku, gdy uprawa jest dość rozległa, zaleca się zwiększenie ekspozycji pożywki na działanie atmosfery. Osiąga się to poprzez nakładanie warstw medium, które jest płytkie.

Kultura Staphylococcus aureus. Źródło: Microrao

Teraz, jeśli chodzi o skład pożywki hodowlanej, która ma być stosowana dla bakterii tlenowych, będzie to zależało od hodowanych gatunków bakterii. Na przykład do uprawy Staphylococcus aureus najczęściej używanymi pożywkami hodowlanymi są 5% agar z krwią, agar z tryptykazą sojową i bulion BHI Brain Heart Infusion Broth. Bakterie Bacillus są również z powodzeniem hodowane na wyżej wymienionych pożywkach hodowlanych.

Należy zauważyć, że bulion BHI Brain Heart Infusion Broth jest zalecany na całym świecie do hodowli bakterii tlenowych. W jego składzie znajduje się wlew do mózgu cielęcia i wlew z serca wołowego, a także między innymi pepton, chlorek sodu i glukoza.

Metody liczenia płytek

Liczenie drobnoustrojów to standardowa procedura przeprowadzana w laboratoriach w celu ustalenia przybliżonej liczby bakterii tworzących określoną kulturę.

Technika ta polega na zliczaniu tzw. Jednostek tworzących kolonie i pozwala na uzyskanie przybliżonej liczby bakterii. Należy podkreślić, że procedura ta musi być przeprowadzona z wymaganą dokładnością i rygorem, ponieważ każdy błąd, nieważne jak mały, może mieć duży wpływ na wyniki.

Istnieje kilka technik, które można zastosować do liczenia bakterii. Dwa z nich zostaną wyjaśnione tutaj.

Technika zalewania blach

Pierwszą rzeczą do zrobienia jest przygotowanie idealnej pożywki hodowlanej dla rodzaju bakterii, które chcesz hodować. Później w czystym i czystym miejscu umieszcza się szalki Petriego, na których zostanie umieszczona kultura.

Do każdej szalki Petriego należy dodać 1 ml odpowiedniego rozcieńczenia, a także około 20 ml stopionej pożywki hodowlanej. Następnie należy wykonać ruchy szalką Petriego w następujący sposób: 6 od prawej do lewej, 6 zgodnie z ruchem wskazówek zegara, 6 przeciwnie do ruchu wskazówek zegara i 6 od tyłu do przodu. W końcu oczekuje się, że pożywka zestali się.

Szalki Petriego inkubuje się w odpowiednich warunkach temperaturowych (37 ° C) przez 24-48 godzin. Po upływie tego czasu należy policzyć liczbę kolonii, które się rozwinęły.

Technika rozprowadzania powierzchniowego na płycie

Aby przeprowadzić zliczanie tą techniką, szalki Petriego z pożywką należy umieścić na stole w sposób uporządkowany, aby uniknąć błędów. Następnie do każdej kapsułki zaszczepia się 1 ml każdego rozcieńczenia.

Podobnie, przy pomocy szklanej pałeczki, inokulum należy rozprowadzić równomiernie na całej powierzchni pożywki hodowlanej. Należy to zrobić poprzez ruchy skręcające.

Gdy inokulum zostanie wchłonięte przez pożywkę hodowlaną, kapsułki inkubuje się przez czas wymagany dla hodowanego mikroorganizmu. Na koniec należy policzyć wszystkie kolonie, które rozwinęły się na wybranych płytkach.

Choroby spowodowane

Jak wspomniano wcześniej, niektóre rodzaje wchodzące w skład grupy bakterii tlenowych powodują choroby u ludzi. Poniżej wymieniono niektóre z tych chorób wraz z ich objawami i leczeniem.

Nocardiosis

Nocardiosis to choroba, która może objawiać się ostro lub przewlekle. Zgodnie z badanymi przypadkami klinicznymi, przez większość czasu występują u nich objawy zapalenia płuc. Jednak czasami, zamiast infekować drogi oddechowe, może oddziaływać bezpośrednio na skórę, powodując charakterystyczne zmiany.

Objawy obserwowane w nokardiozie płuc to:

• Wysoka gorączka
• Chromiczny kaszel, którego nic nie łagodzi
• Trudności w oddychaniu
• Ogólny dyskomfort

Z drugiej strony, gdy bakterie z rodzaju Nocardia zaatakują skórę, może rozwinąć się tak zwane promieniowce. Jest to przewlekła infekcja ziarniniakowa, która jest bardzo rzadka i zwykle występuje u osób z osłabionym układem odpornościowym. Jego objawy obejmują:

• Gorączka
• Zmiana guzkowa, która przedstawia centralną krostę, przez którą mógł odpłynąć krwawy materiał.
• Ropień skórny lub podskórny.
• Ogólne złe samopoczucie

Wąglik

Tak nazywa się infekcje wywoływane przez bakterie Basillus anthracis. Jest to spowodowane bezpośrednim kontaktem człowieka z zarodnikami wspomnianych bakterii. Wąglik może wpływać na płuca i skórę. Płuc jest najbardziej niebezpieczny, a śmiertelność przekracza 90%.

Kilka lat temu ta bakteria stała się sławna, ponieważ wysyłano koperty zawierające zarodniki, co bardzo wpłynęło na tych, którzy je otrzymali, powodując śmierć.

Początkowo objawy wąglika w płucach przypominają objawy przeziębienia, jednak z biegiem czasu ewoluują do bardziej zaburzonego obrazu klinicznego:

• Uporczywa gorączka
• Trudności w oddychaniu
• Zwiększone tętno.

Ostatecznie stan pacjenta się pogarsza i pojawia się wstrząs septyczny, po którym w większości przypadków następuje śmierć pacjenta.

W przypadku wąglika skórnego pierwszym objawem jest zmiana podobna do ukąszenia komara, która staje się chroniczna i przekształca się w martwiczego strupa.

Występuje również wzrost temperatury ciała i ogólne złe samopoczucie. Ten obraz kliniczny często ustępuje pozytywnie, pozostawiając jedynie bliznę. Jednak nie należy być nieostrożnym, ponieważ może się on rozprzestrzeniać i powodować bakteriemię.

Gruźlica

Jest to patologia, która atakuje drogi oddechowe i jest wywoływana przez ściśle tlenową bakterię Mycobacterium tuberculosis. Bakterie znajdują się w wydzielinach osób cierpiących na tę chorobę, zwłaszcza w tej, którą wydalają podczas kaszlu. Kontakt z tymi wydzielinami jest najczęstszą drogą infekcji.

Objawy gruźlicy to:

• Ciągły kaszel z krwawą plwociną
• Gorączka
• Ogólny dyskomfort
• Ból w klatce piersiowej, szczególnie podczas kaszlu i oddychania
• Obfite pocenie się w nocy.

Trąd

Jest to dobrze znana choroba wywoływana przez inną bakterię z rodzaju Mycobacterium, Mycobacterium leprae. Jest to choroba, która od wieków jest plagą, ponieważ ci, którzy na nią cierpieli, zostali straceni przez społeczeństwo i zmuszeni do życia oddzielnie.

Najczęstsze objawy trądu to:

• Jasne zmiany na skórze
• Guzki lub guzki na skórze
• Utrata czucia w niektórych obszarach
• Pogrubienie skóry

Z biegiem czasu obraz kliniczny pogarsza się, powodując utratę funkcjonalności kończyn górnych i dolnych, zniekształcenia spowodowane zmianami skórnymi i dyskomfort na poziomie skóry, taki jak ciągłe pieczenie na skórze.

Bibliografia

1. Camacho, A., Giles, M., Ortegón, M., Palao, M., Serrano, B. and Velásquez, O. (2009) Techniques for the microbiological analysis of food. Druga edycja UNAM Mexico.
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. and Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw i Hill. 27 edycja
3. Dorronsoro, I. i Torroba L. Microbiology of Tuberculosis. (2007). Roczniki systemu opieki zdrowotnej Navarra. 30 ust. 2.
4. González, P. i Cona, E. (2006). Nocardia asteroides. Chilijski dziennik infectology. 2. 3. 4).
5. Hernández, P., Mayorga, J. and Pérez, E. (2010). Promienica wywołana przez Nocardia brasiliensis. Annals of Pediatrics. 73 ust. 4. 159-228
6. Ryan, K. i Ray, C. (2004). Sherris Medical Microbiology. Mc Graw Hill. Wydanie 4.