BAKTERIE BEZTLENOWE: CHARAKTERYSTYKA, TYPY, GATUNKI, KULTURA - BIOLOGIA - 2026

Te bakterie beztlenowe są te, które nie używają tlenu w procesach metabolicznych. W rzeczywistości wiele z tych bakterii nie może przetrwać w środowiskach, w których obecny jest ten pierwiastek, ponieważ jest dla nich toksyczny.

Jednym z procesów metabolicznych prowadzonych przez tego typu bakterie, który został najszerzej zbadany, jest fermentacja. Jest to proces mający wiele zastosowań na poziomie przemysłowym, związany m.in. z produkcją napojów alkoholowych, jogurtów i octu.

Bacteroides, rodzaj bakterii beztlenowych. Źródło: rząd USA

Podobnie, wiele z tych bakterii ma swoje naturalne środowisko w ludzkim ciele, występując głównie w przewodzie pokarmowym. Niektóre są nieszkodliwe, ale inne powodują różne patologie w ciele, z których wiele może prowadzić do śmierci.

cechy

Bakterie beztlenowe są jednymi z pierwszych żywych organizmów, które pojawiły się na planecie. Co ważne, tysiące lat temu, kiedy zaczęły się pojawiać pierwsze formy życia, poziom tlenu w atmosferze był naprawdę niski. Z tego powodu pierwsze opracowane organizmy miały inne mechanizmy komórkowe pozyskiwania energii.

W rzeczywistości dla wielu gatunków należących do grupy bakterii beztlenowych tlen jest wysoce toksyczny. To dlatego niektóre bakterie występują w siedliskach, w których nie ma tlenu.

Podobnie istnieją bakterie beztlenowe, które wspierają życie w obecności bardzo małych ilości tlenu, dzięki czemu mogą znajdować się w bardziej różnorodnych środowiskach. Niektóre z tych bakterii wchodzą w skład normalnej flory bakteryjnej człowieka, zwłaszcza na poziomie jamy ustnej i przewodu pokarmowego.

Z drugiej strony bakterie te prowadzą fermentację. Jest to proces kataboliczny, w którym związki organiczne są rozkładane do prostszych pod nieobecność tlenu. Przeprowadzają go głównie bakterie beztlenowe.

Podobnie nie ma jednego rodzaju fermentacji. W zależności od uzyskanego produktu wyróżnia się kilka jego rodzajów, m.in. fermentację octową, mlekową i alkoholową.

W tych bakteriach różne układy enzymatyczne działają doskonale przy braku tlenu. Dzieje się tak, ponieważ jako akceptory elektronów używają innych związków, takich jak fumaran, azotan lub siarczan.

Należy wspomnieć, że wiele bakterii beztlenowych stanowi ludzkie patogeny. Wśród najlepiej poznanych i przebadanych można wymienić m.in. gatunki z rodzajów Porphyromonas, Clostridium i Prevotella.

Rodzaje bakterii beztlenowych

Wiele bakterii beztlenowych nie może oprzeć się przebywaniu w środowisku, w którym jest tlen, ponieważ jest dla nich toksyczny. Są jednak i takie, które pomimo braku tlenu mogą przetrwać w środowiskach, w których występują różne stężenia tego gazu.

Mając to na uwadze, bakterie beztlenowe można podzielić na trzy typy: bezwzględne beztlenowe, tlenotolerancyjne i fakultatywne beztlenowe.

Beztlenowce obowiązkowe

Znane są również jako bakterie ścisłe beztlenowe. To takie, które nie wykorzystują tlenu do żadnego procesu metabolicznego. Twoja tolerancja na ten gaz jest zmienna. Zgodnie z tym bakterie bezwzględnie beztlenowe dzieli się na:

- Ścisły: toleruje tylko stężenia tlenu poniżej 0,5%.

- Umiarkowane: tolerują stężenia tlenu od 2 do 8%.

Aerotolerancyjne beztlenowce

Są to bakterie, które chociaż nie używają tlenu do przeprowadzania jakichkolwiek procesów komórkowych, mogą żyć w siedliskach, w których jest on obecny. Klasycznym przykładem tego typu bakterii jest Pronibacterium acnespio, który powoduje wiele przypadków trądziku.

Fakultatywne beztlenowce

Fakultatywnie beztlenowe bakterie nie wykorzystują tlenu do swoich procesów metabolicznych, ale mogą żyć w jego obecności, ponieważ nie jest on dla nich toksyczny. Przeprowadzają głównie proces fermentacji w celu uzyskania niezbędnej energii. Do najbardziej znanych fakultatywnych bakterii beztlenowych należą Escherichia coli i Staphylococcus aureus.

Gatunki bakterii beztlenowych

Aby ułatwić badanie bakterii beztlenowych, można je pogrupować według ich kształtu i barwienia na: ziarniaki Gram-ujemne, ziarniaki Gram-dodatnie, pałeczki Gram-ujemne i pałeczki Gram-dodatnie.

-Gram ujemne kokosy

W tej grupie jest kilka rodzajów, takich jak Veillonella i Megasphaera.

Veillonella

Jest to rodzaj bakterii Gram-ujemnych, który jest dobrze znany ze swojego potencjału fermentacyjnego. Bakterie te fermentują mleczan do octanu i propionianu na drodze metabolicznej znanej jako szlak metylomalonylo-CoA.

Podobnie stanowią integralną część mikroflory pewnych części ciała, takich jak jama ustna i przewód pokarmowy.

-Gram pozytywne kokosy

Są to bakterie o okrągłym kształcie, które po zabarwieniu gramowym pigmentem przyjmują charakterystyczny fioletowy kolor.

Anaerococcus

Bakterie z tego rodzaju występują jako część flory bakteryjnej organizmu człowieka. Jednak możliwe, że jest przyczyną pewnych procesów patologicznych. Bakterię tę wyizolowano z wydzieliny z pochwy, ropni jajnika i niektórych ran przewlekłych.

Podobnie, w różnych badaniach przypadków klinicznych ustalono, że gatunki z tego rodzaju mogą wywoływać szeroki zakres infekcji dróg moczowych, a także krwi.

Pepto-streptococcus

Jest to rodzaj bakterii, które często powodują rozwój patologii u ludzi. Ponadto wchodzą one w skład mikrobioty niektórych błon śluzowych organizmu, takich jak jama ustna i gardło oraz układ moczowo-płciowy.

-Gram-ujemne pałeczki

Są to bakterie o wydłużonym kształcie pałeczki, które po poddaniu barwieniu metodą Grama charakteryzują się nabyciem koloru fuksji. Ta grupa bakterii beztlenowych obejmuje kilka rodzajów.

Prevotella

Jest to rodzaj bakterii, które często występują jako składniki flory bakteryjnej jamy ustnej, przewodu pokarmowego i jamy pochwy. Mimo to, gdy zmieniają się normalne warunki organizmu, bakterie te rozmnażają się w sposób niekontrolowany.

W takim przypadku Prevotella powoduje rozwój określonych infekcji, z których najczęściej występują na poziomie błony śluzowej przyzębia. Wyizolowano je również od pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów.

-Gram dodatnie pałeczki

Do tej grupy należą bakterie w kształcie pałeczek, które mają grubą warstwę peptydoglikanu w ścianie komórkowej, która zatrzymuje cząsteczki barwnika gram, nadając mu fioletowy kolor. Ta grupa obejmuje szeroką gamę gatunków, które powodują różne choroby i patologie u ludzi.

Clostridium botulinum

Jest to bakteria Gram-dodatnia, która charakteryzuje się wytwarzaniem zarodników, które stanowią czynnik zakaźny dla człowieka. W ten sam sposób bakteria ta syntetyzuje i uwalnia określone toksyny, których główną funkcją jest paraliż mięśni.

Wśród chorób wywoływanych przez tę bakterię można wymienić botulizm pokarmowy, który atakuje przewód pokarmowy, oraz botulizm niemowlęcia, który dotyka małe dzieci i jest spowodowany bezpośrednim spożyciem zarodników.

Clostridium tetani

Bakteria ta jest dobrze znana w medycynie i była przedmiotem wielu badań nad skutkami, jakie wywołuje w organizmie. Podobnie jak pozostałe bakterie z rodzaju Clostridium, bakteria ta wytwarza przetrwalniki, które są bardzo odporne na składniki środowiska.

Clostridium tetani. Źródło: Dostawcy treści: CDC

Podobnie bakteria ta powoduje u ludzi patologię znaną jako tężec. Choroba ta jest spowodowana przedostaniem się do organizmu zarodników, które kiełkują i zaczynają syntetyzować i uwalniać toksyny tego gatunku.

Kiedy tak się dzieje, zarodniki zakłócają przekazywanie impulsów nerwowych, powodując bolesny skurcz mięśni.

Różnice w stosunku do bakterii tlenowych

Główna różnica między bakteriami beztlenowymi i tlenowymi dotyczy wykorzystania tlenu i zdolności do rozwoju w obecności lub braku tego pierwiastka.

W tym sensie bakterie beztlenowe nie wykorzystują tlenu do żadnego ze swoich wewnętrznych procesów produkcji energii. Wręcz przeciwnie, bakterie tlenowe wykorzystują go jako akceptor elektronów w procesie oddychania komórkowego, za pomocą którego rozkładają cząsteczki związków organicznych, takich jak glukoza, uzyskując dużą ilość energii.

Podobnie istnieją bakterie beztlenowe, które poza tym, że nie wykorzystują tlenu w swoich różnych procesach, nie mogą przebywać w środowiskach bogatych w tlen, ponieważ ten pierwiastek jest dla nich silnie toksyczny. Zamiast oddychania komórkowego prowadzą fermentację.

Inna znacząca różnica między tymi dwoma typami komórek ma związek z ich środowiskiem. Bakterie tlenowe występują w środowiskach, w których tlen jest szeroko dostępny, podczas gdy bakterie aneroidowe przeżywają w środowiskach, w których jest całkowity brak tlenu lub gdzie stężenie tlenu jest bardzo niskie.

Kultura bakterii beztlenowych

Hodowla bakterii beztlenowych to proces, w którym należy przestrzegać wszystkich niezbędnych środków ostrożności, aby uniknąć popełnienia błędu. W tym miejscu należy pamiętać, że niektóre gatunki bakterii beztlenowych nie mogą mieć żadnego kontaktu z tlenem, ponieważ może to być dla nich czynnik toksyczny.

Jednym z elementów, które należy wziąć pod uwagę podczas wykonywania posiewów w laboratorium, jest pożywka, która powinna być użyta. Każda grupa bakterii ma określone wymagania.

Media kulturowe

Obecnie istnieje wiele pożywek hodowlanych, które można wykorzystać do wysiewu dowolnego rodzaju bakterii. W specyficznym przypadku bakterii beztlenowych, pożywka hodowlana wymaga dodania środka redukującego, takiego jak tioglikolan lub cysteina.

Podobnie, aby zoptymalizować oczekiwane wyniki, można dodać wskaźnik redoks, który pokazuje możliwą obecność tlenu, takiego jak resazurin.

Najpowszechniej stosowanymi i zalecanymi pożywkami hodowlanymi do wysiewu bakterii beztlenowych są:

- Agar z krwią na anerobi: zawiera m.in. wyciąg z mięsa, ekstrakt drożdżowy, NaCl, glukozę i pepton.

- Agar czekoladowy: nie jest powszechnie stosowany do hodowli bakterii beztlenowych. Jednak dzięki jego składnikom można je tam uprawiać.

- Agar z alkoholem etylofenylowym i krwią: podłoże to jest szeroko stosowane do prawidłowego izolowania bakterii beztlenowych.

- agar Columbia z kolistyną i kwasem nalidyksowym.

- Tioglikolan: jest generalnie wzbogacony L-cystyną, heminą i witaminą K.

- Agar KVLB (kanamycyna, wankomycyna, lakierowana krew): specjalnie dla pałeczek Gram-ujemnych.

Proces

Po wybraniu pożywki hodowlanej, która ma być użyta, zgodnie z hodowanymi bakteriami, można rozpocząć procedurę. W tym sensie należy stworzyć całkowicie beztlenowe środowisko, w którym nie ma tlenu. Aby to osiągnąć, można zastosować dwie procedury:

- Metoda z wodorotlenkiem sodu - kwasem pirogalicznym: metoda ta polega na uzyskaniu środowiska beztlenowego w wyniku reakcji chemicznej z zastosowaniem zamiast czynnika redukującego katalizatora. Jest to delikatna i potencjalnie niebezpieczna procedura.

- Stosowanie kolb beztlenowych: ten typ kolb jest bardzo przydatny do hodowli organizmów beztlenowych. Jednak jest stosowany tylko w przypadku organizmów, które mogą wytrzymać lekki kontakt z niewielkimi poziomami tlenu.

Podobnie, aby kontynuować kultywację, należy stworzyć rodzaj próżni. Można to zrobić na kilka sposobów: zastępując tlen innymi gazami, absorbując tlen metodami chemicznymi lub biologicznymi lub stosując środki redukujące.

Kultura Clostridium perfringens. Źródło: Zdjęcie Źródło: Dostawcy treści: CDC / Dr. Stuart E. Starr

Po wykonaniu tych czynności przeprowadza się inokulację w celu inkubacji kultury i odczekania odpowiedniego czasu na zbadanie uzyskanych kolonii. Czas oczekiwania będzie zależał od uprawianego gatunku.

Istnieją gatunki szybko rosnące (18-24 godzin), takie jak Clostridium perfringens i inne, które mają powolny wzrost (5-7 dni), takie jak Propionibacterium.

Metody liczenia płytek

Metody te służą do ustalenia przybliżonej liczby mikroorganizmów występujących w kulturze. W przypadku bakterii beztlenowych istnieje kilka technik, które pozwalają zliczać.

Jednakże, ponieważ wiele z tych bakterii nie może wejść w bezpośredni kontakt z tlenem, ponieważ jest on toksyczny, należy zachować szczególną ostrożność podczas wykonywania tych technik.

W tym sensie zostaną tutaj opisane dwie metody: najbardziej prawdopodobna liczba (dla ścisłego aerobiku) i metoda rozprzestrzeniania się płytki nazębnej (dla beztlenowców fakultatywnych i mikroaerofilnych).

Najprawdopodobniej metoda liczbowa

Technika ta opiera się na określeniu obecności lub braku mikroorganizmów w próbce. Odbywa się to w powtórzeniach kolejnych rozwiązań. Zasada tej metody polega na tym, że pojedyncza żywa komórka może się rozwinąć, tworząc mętną kulturę.

Aby przeprowadzić ten proces, konieczne jest wykonanie serii seryjnych rozpuszczeń próbki kultury. W tym celu ważne jest, aby używać płynnej pożywki hodowlanej spełniającej wymagania żywieniowe. Po wykonaniu tej czynności probówki są inkubowane w oczekiwaniu na wzrost mikroorganizmów.

Po upływie rozsądnego czasu probówki, do których zaszczepiono jedną lub więcej komórek bakteryjnych, będą mętne.

W miarę przeglądu probówek, w których rośnie współczynnik rozpuszczania, stają się one stopniowo mniej mętne, ponieważ zawierają coraz mniej komórek bakteryjnych. Dzieje się tak do momentu, gdy zostanie osiągnięty punkt, w którym nie będzie już żadnego lub tylko jednego mikroorganizmu.

Wreszcie, oszacowanie gęstości zaludnienia uzyskuje się na podstawie wzorca występowania w rozwiązaniach seryjnych oraz przy użyciu standardowej tabeli probabilistycznej, która została zaprojektowana w tym celu.

Metoda wysiewu płytowego

Jest to dość prosta metoda. Najpierw należy uporządkować kilka szalek Petriego z pożywką hodowlaną. Następnie do każdej kapsułki wstrzykuje się 1 ml roztworu. Należy zauważyć, że roztwory zawierają drobnoustrój, który ma być policzony.

Następnie za pomocą szklanej pałeczki zaszczepiony materiał rozprowadza się równomiernie na całej powierzchni pożywki.

Na koniec szalki Petriego inkubuje się w warunkach wymaganych przez czas niezbędny dla każdego rodzaju mikroorganizmu. Na koniec zlicza się wygenerowane kolonie.

Choroby spowodowane

Wiele bakterii beztlenowych to znane patogeny dla człowieka, które powodują choroby i patologie, które mogą nawet zagrozić życiu jednostki.

Infekcje na poziomie jamy ustnej

Jama ustna jest idealnym środowiskiem dla wielu bakterii beztlenowych, które namnażają się tam i generują określone patologie, takie jak między innymi zapalenie przyzębia, martwicze zapalenie dziąseł i ropnie.

Większość z tych infekcji objawia się bólem, zmianami w błonie śluzowej i ropieniem ropy, aw konsekwencji podwyższeniem temperatury ciała.

Spośród bakterii wywołujących chorobę najczęściej izolowaną w tych zmianach jest Porphyromonas gingivalis.

Infekcje jelitowe

Jedną z dróg zakażenia tego typu bakterii jest spożycie zarodników (w przypadku bakterii zarodnikowych) lub skażonej żywności i wody.

W takich przypadkach bakterie zakotwiczają się w jelicie i zaczynają powodować uszkodzenie błony śluzowej jelit, wywołując objawy takie jak: gorączka, ból brzucha, płynne stolce, wzdęcia, nudności i ogólne złe samopoczucie.

Bakterie beztlenowe, które mogą generować ten obraz kliniczny, to między innymi Clostridium difficile i Escherichia coli.

Infekcje skóry

Niektóre z tych bakterii, gdy wejdą w kontakt z otwartą raną, mogą ją zarazić. W takim przypadku mogą powstać ciężkie infekcje skóry, takie jak zgorzel gazowa, której czynnikiem sprawczym jest Clostridium perfringes.

Objawy zgorzeli gazowej obejmują między innymi: pęcherze wypełnione krwawym płynem, rozedmę podskórną, silny ból i wysoką gorączkę.

Inną patologią wywoływaną przez bakterie beztlenowe na poziomie skóry jest martwicze zapalenie powięzi, w którym infekcja rozprzestrzenia się poza tkankę skórną, dotykając nawet powięzi otaczającej mięśnie.

Objawy obejmują ostry ból, silny rumień, pęcherze i najczęściej gangrenę. Wśród czynników sprawczych tej patologii jest Staphylococcus aureus.

Bibliografia

1. Brook I. (2016) Choroby wywoływane przez bakterie beztlenowe nie tworzące przetrwalników. W: Goldman L, Schafer AI, red. Goldman-Cecil Medicine. 25th ed. Filadelfia, PA
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. Corrales, L., Antolinez, D., Bohórquez, J. and Corredor, A. (2015). Bakterie beztlenowe: procesy, które prowadzą i przyczyniają się do zrównoważonego rozwoju życia na planecie. NOVA 13 (23) 55-81
4. Curtis, H., Barnes, S., Schneck, A. and Massarini, A. (2008). Biologia. Artykuł redakcyjny Médica Panamericana. 7. edycja.
5. Holt, J. (1994) Bergey's Manuał of Determinative Bacteriology. Williams & Wilkins. 9. edycja.
6. Mc Faddin (1985) Pożywki do izolacji-hodowli-identyfikacji-utrzymania bakterii medycznych. Vol 1. Baltimore.
7. Quintero, L. (2009). Beztlenowe zakażenia bakteryjne: kryteria postępowania klinicznego i mikrobiologiczne procedury diagnostyczne. Logos, Science & Technology Magazine. 1 (1) 121-136