Аэробная и анаэробная среда. Чем аэробы отличаются от анаэробов

На основании количества клеток различают моноциты, колонии и многоклеточные организмы. Клетки каждого организма содержат подобные органоиды, которые выполняют функции, связанные с метаболизмом и обменными процессами на внутриклеточном уровне.

Анаэробы. Не ругательство, но честь

В научной литературе все чаще появляются статьи о микроорганизмах и их применении в медицине, промышленности и сельском хозяйстве. Однако термины «аэробный» и «анаэробный» сгруппированы в параграфах, описывающих и классифицирующих микробные культуры. Почему это произошло, объясняется двусмысленностью таких традиционных названий.

Анаэробные (если от греческого — отрицательные частицы, греческого air — «воздух», греческого bios — «жизнь») — это общее собирательное название для организмов, которые могут жить при частичном или полном отсутствии кислорода. Многие из них получают энергию не через окислительно-восстановительные реакции кислорода, а путем специфического окисления субстратов (неорганических соединений, органических веществ и минералов). Так, существуют серные, азотные и железные бактерии, которые используют для дыхания окисление соединений серы, азота и железа соответственно.

История вопроса

Как термин «анаэробный» вошел в широкое употребление?

Луи Пастер, отец микробиологии, был ведущим. В 1861 году он экспериментировал с ферментацией, выделил участвующие в ней микроорганизмы и обнаружил, что маслянистые бактерии (SO -Calclued ‘bacterial’ bacteria, такие как Clostridium) собираются на дне пробирок, где они свободно увлажняются, как пульпа. Они селятся на стенах или концентрируются на поверхности. Последующие эксперименты Пастера и его учеников привели к созданию классификации микроорганизмов в зависимости от их устойчивости к кислороду.

Старое разделение, основанное на опыте, было следующим Аэробные и анаэробные бактерии предварительно попадают в жидкие питательные среды благодаря тенденции изменения концентрации O2.1 Вынужденные аэробные бактерии в основном концентрируются в верхней части пробирки и поглощают наибольшее количество кислорода. (Исключение: микобактерии — образуют пленку на поверхности благодаря мембране восковой оболочки). 2. основные анаэробные бактерии обогащаются на дне (или не развиваются), чтобы избежать воздействия кислорода. 3.Факультативные бактерии в основном обогащаются в верхней части (окислительное фосфорилирование более выгодно, чем гликолиз), но являются O2-независимыми и могут быть найдены по всей среде. 4. микрососуды будут концентрироваться в верхней части пробирки, но оптимальной для них является низкая концентрация O2. 5. авиация — соглашающиеся анаэробы не реагируют на концентрацию кислорода и равномерно распределены по всей пробирке.

Современная сортировка выглядит следующим образом.

Восточные анаэробы: аэробное или анаэробное развитие с кислородом или без него.

Аэробный нефтяной надзиратель.

Анаэробный всплеск: неспособны к аэробному метаболизму, но толерантны к разной степени кислорода.

Эссенциальные анаэробы — это организмы, которые погибают в присутствии молекулярного кислорода (свободного O2). Строгих анаэробов мало — некоторые бактерии, некоторые пастбища, некоторые плети, некоторые виды инфузорий и древние виды. Большинство анаэробов исчезло миллионы лет назад, когда на планете было достаточно свободного кислорода. Многие из них сейчас живут глубоко в земле, на дне аквариумов и внутри других организмов (паразиты и инфекционные бактерии). Многие из них являются частью нормальной флоры слизистых оболочек человека и животных, включая симбиотические бактерии желудочно-кишечного тракта.

Минутка интересных фактов

В начале прошлого века стали популярны теории анаэробной эволюционной стадийности. Они считали, что древние архаичные организмы были старше и что анаэробные жрецы эволюционировали во времени до появления насыщенной кислородом атмосферы Земли. Позже, в связи с изменением условий на Земле, некоторые из них превратились в аэробику. Аэробные реакции протекают быстрее и «дешевле» для более энергоэффективных организмов. Во время ферментации общая производительность АТФ составляет 4 молекулы АТФ и 2 молекулы NAD*H2, а общее количество составляет 30 молекул АТФ. Поэтому аэробика получает эволюционное преимущество.

Однако с открытием анаэробных истинных, включая анаэробные многоядерные клетки, эта теория частично утратила свои позиции. Генетический анализ вызвал дополнительные вопросы. Было показано, что многие вынужденные анаэробы никак не связаны друг с другом. Более того, у них нет общего предка. Еще один интересный момент заключается в том, что некоторые вторичные анаэробы (не путать с вторичными анаэробами ферментации), как выяснилось, частично или полностью утратили свою кислородно-кислородную способность в процессе кондиционирования. Так, например, Zymomonas Mobilis и спины произошли от организмов, содержащих цитохром (т.е. предположительно аэробов).

Сходство в структуре Zymomonas и теста, живущих в сходных средах, и ферментации

Аэробным бактериям жизненно необходим кислород, анаэробным бактериям он не нужен, а некоторые анаэробные бактерии смертельно опасны, поскольку питаются углекислым газом. Кстати, анаэробные бактерии существуют в двух разновидностях.

Особенности аэробных микроорганизмов

Аэробные микроорганизмы не могут существовать без кислорода. Он нужен им для увеличения, роста и размножения. Они могут окислять кислородом моносахариды, такие как глюкоза.

Производство энергии в этих микроорганизмах происходит в процессе гликолиза. Цикл Кребса и цепь переноса электронов выглядят следующим образом. Насыщенная кислородом среда является высокопитательным средством для этих микроорганизмов. Примерами аэробов являются Bacillus и Nocardia.

Типы аэробов

Аэробные микроорганизмы сортируются в зависимости от уровня кислорода, который им необходим.

• Облигатные аэробы или аэрофилы. В обязательном порядке нуждаются в кислороде. Они используют его для клеточного дыхания и окисления органических веществ – сахаров и жиров, из которых получают энергию. Примеры облигатных аэробных микроорганизмов — Nocardia, Mycobacterium tuberculosis и Vibrio cholerae.
• Микроаэрофильные аэробы. Обладают способностью выживать при малых концентрациях кислорода (около 10 процентов). Пример – Хеликобактер пилори.

Бактерии, которым для выживания необходим кислород, легко уничтожаются при выращивании в жидкой среде. Для полноценной жизни им необходим кислород, поэтому они всплывают на поверхность, чтобы выжить.

Особенности анаэробов

Эти микроорганизмы не используют кислород в процессе энергетического метаболизма. Им необходимы марганец, сера, кобальт, азот, металлы или железо. Анаэробные микроорганизмы ферментируют в процессе производства энергии. Они выживают, используя энергию, вырабатываемую в процессе анаэробной ферментации.

Сортировка анаэробных микроорганизмов также определяется уровнем токсичности кислорода.

• Аэротолерантные. Для выживания кислород им не требуется, а его присутствие не наносит им вреда. Пример – лактобациллы.
• Облигатные. Для таких микроорганизмов кислород губителен. Они живут и растут только при полном его отсутствии в среде. Пример – клостридии, метаносарцины.
• Факультативные. На их развитие и жизнедеятельность не влияет наличие кислорода. Они могут жить как при его наличии, так и при отсутствии. Пример – кишечная палочка.

Анаэробы не могут выжить в среде, богатой кислородом. Они токсичны для вынужденных видов, но не для факультативных видов.

Сходства между аэробами и анаэробами

• Являются прокариотическими микроорганизмами.
• Их начальная стадия клеточного дыхания – гликолиз.
• Их основу составляют патогенные болезнетворные микроорганизмы.
• Применяются в различных сферах промышленности.

Характеристики микроорганизмов приведены в таблице.

Параметр сравнения	Аэробы	Анаэробы
Условия выживания	Нуждаются в кислороде, так как он конечный акцептор электронов в их клеточном дыхании	Для клеточного дыхания им не нужен кислород
Конечные электронные акцепторы	Кислород	Сера, метан, азот, железо
Процессы, участвующие в клеточном дыхании	Гликолиз, Цикл Кребса, Цепь переноса электронов	Гликолиз, Ферментация
Разновидности	Облигатные, Микроаэрофильные, Факультативные, Аэротолерантные	Облигатные, Факультативные
Среда для роста	Богатые уровнем кислорода среды	Среды, в которых отсутствует кислород
Токсичность кислорода	Нетоксичен	Токсичен
Кислородные детоксифицирующие ферменты	Присутствуют	Отсутствуют
Уровень производства энергии	Высокая эффективность производства энергии	Низкая эффективность производства энергии
Примеры	Сенная палочка (Bacillus spp), Синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa), Палочка Коха (Mycobacterium tuberculosis)	Актиномицеты (Actinomyces), Бактероиды (Bacteroides), Пропионовокислые бактерии (Propionibacterium), Вейлонелла (Veillonella), Пептострепококки (Peptostreptococcus), Порфиромонас (Porphyromonas), Клостридии (Clostridium spp)

Аэробам и анаэробам для выживания требуются разные питательные вещества. Аэробным микроорганизмам кислород необходим для энергетического метаболизма, в то время как анаэробные микроорганизмы его не используют. Вместо этого они используют нитраты, серу и метан. Поэтому основное различие между этими микроорганизмами заключается в конечном типе электронов, которые разрешено использовать для клеточного дыхания.

Предупреждение. Medica Group продает флаконы с автоматическими микробиологическими анализаторами и питательными веществами, ноуслуги, она не предоставляет сбор или интерпретация образцов крови.

Бактерии появились 3,5 миллиарда лет назад и были первыми организмами на нашей планете. Они представляли собой вид аэробных и анаэробных бактерий, которые дали начало жизни на Земле.

Что такое Анаэробные микроорганизмы?

Анаэробные микроорганизмы являются незаменимыми анаэробами. Они не используют кислород для энергетического метаболизма (как конечный электронный приемник). Вместо этого они используют такие субстраты, как азот, метан, железо, марганец, кобальт и сера. К этой категории относятся такие ткани, как Clostridium Sporogenes. Анаэробная — это ферментация для получения энергии. Существует два основных типа процессов анаэробного брожения: молочнокислое брожение и брожение этанола. Благодаря этим процессам анаэробы производят энергию (АТФ). Это необходимо для выживания.

Классификация.

Анаэробные микроорганизмы включают факультативные анаэробы, аэробные анаэробы и вынужденные анаэробы. Основой этой классификации является уровень кислородной токсичности этих микроорганизмов, которые также являются аэробными.

• Аэротолерантные анаэробы — им не требуется кислород для выживания. Присутствие кислорода не вредит этим микроорганизмам. Примером данного микроорганизма является бактерии Лактобациллы.
• Облигатные анаэробы — это микроорганизмы, которые живут и растут только при отсутствии кислорода в окружающей среде, так как он губителен для них. Примером данного микроорганизма является Клостридии (Clostridium butyricum) и Метаносарцины (Methanosarcina barkeri).
• Факультативные анаэробы — эти микробы могут выживать как в присутствии, так и в отсутствии кислорода. Примером данного микроорганизма является бактероид Кишечная палочка.

Примером анаэробной бактерии является кишечная палочка.

Анаэробные микроорганизмы не могут выжить в среде, богатой кислородом, поскольку кислород токсичен для основных анаэробов. Напротив, избыток кислорода не является токсичным для факультативных анаэробов.

Каковы сходства между Аэробными и Анаэробными микроорганизмами?

• По своей природе как аэробные, так и анаэробные микроорганизмы являются прокариотическими.
• Оба этих микроба подвергаются гликолизу, который является первой стадией клеточного дыхания.
• Аэробные и анаэробные состоят из патогенных болезнетворных микроорганизмов.
• Оба типа микробов используются в различных сферах промышленности.

Аэробные против Анаэробных микроорганизмов
Аэробные микроорганизмы — это организмы, которым для выживания необходим кислород, поскольку он является конечным акцептором электронов в их клеточном дыхании	Анаэробные микроорганизмы — это микробы, которым не требуется кислород для клеточного дыхания
Конечные Электронные Акцепторы
Кислород является конечным акцептором электронов аэробных микроорганизмов	Сера, Азот, Метан, Железо являются конечными акцепторами электронов анаэробных микроорганизмов
Процессы, вовлеченные в клеточное дыхание
Гликолиз, цикл Кребса и цепь переноса электронов — три стадии клеточного дыхания	Гликолиз и ферментация являются стадиями анаэробного дыхания
Типы
Облигатный, факультативный, аэротолерантный и микроаэрофильный	Облигатные и факультативные анаэробы
Необходимая среда для роста микробов
Облигационные аэробы требуют богатых кислородом сред	Облигатные анаэробы требуют сред, лишенных кислорода
Токсичность кислорода
Для аэробов кислород нетоксичен	Анаэробные микроорганизмы очень токсичны для кислорода
Наличие кислородных детоксифицирующих ферментов
Присутствует в аэробах	Отсутствует в анаэробах
Эффективность производства энергии
Производство энергии высоко в аэробах	Производство энергии в анаэробах низкое
Примеры
Сенная палочка (Bacillus spp), Синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa), Палочка Коха (Mycobacterium tuberculosis)	Актиномицеты (Actinomyces), Бактероиды (Bacteroides), Пропионовокислые бактерии (Propionibacterium), Вейлонелла (Veillonella), Пептострептококки (Peptostreptococcus), Порфиромонас (Porphyromonas), Клостридии (Clostridium spp)

В научной литературе все чаще появляются статьи о микроорганизмах и их применении в медицине, промышленности и сельском хозяйстве. Однако термины «аэробный» и «анаэробный» сгруппированы в параграфах, описывающих и классифицирующих микробные культуры. Почему это произошло, объясняется двусмысленностью таких традиционных названий.

Аэробы и анаэробы

Большинству живых организмов для жизни необходим кислород, но некоторым — нет. Живые организмы делятся в зависимости от их потребности в кислороде.

1. Облигатных аэробов, которым важно клеточное дыхание за счет кислорода. Это растения и большинство животных;
2. Микроаэрофилов, нуждающихся в 2% кислорода. К ним относятся некоторые виды бактерий.
3. Факультативные анаэробы, способные обходится без кислорода и по потребности переключаться на окислительные процессы и кислородное дыхание. Это маслянокислые и молочнокислые бактерии, грибки-дрожжи.
4. Облигатные анаэробы, которые не выживают в кислородной среде. Это представители хемосинтезирующих бактерий (окисляют неорганические вещества и запасают Е) и археи.

• На заметку: Анаэробные бактерии нужны в круговороте веществ, поскольку они усваивают и перестраивают неорганические соединения, вовлекая их в другие процессы и делая доступными для организмов. С биологической точки зрения анаэробный способ получения энергии менее эффективен по сравнению с кислородным дыханием.

Разнообразие живых организмов на Земле поражает не только благодаря их строению и питанию, но и благодаря их адаптации к окружающей среде и уникальным характеристикам. Существует множество форм жизни, которые не соответствуют традиционным формам или современным классификациям.

В зависимости от объема очищаемого резервуара, органические составы должны применяться в строго определенных количествах, а колонии полезных бактерий должны быть больше, чем сообщества опасных бактерий.

Ускоренное созревание компоста

Преимущества хорошего компоста известны всем садоводам. Однако для созревания хорошего навоза при нормальных условиях требуется несколько лет. Здесь на помощь снова могут прийти бактерии, значительно ускоряя процесс.

При добавлении биологических ускорителей в компостную кучу можно размещать практически все виды отходов (органических) без измельчения. Основными аэробными условиями для ускорения процесса являются чередование садовых и кухонных отходов и постоянный доступ кислорода. Этот вид компоста помогает сократить время, необходимое для многократной подготовки навоза, и облегчить труд садовода (сокращение отходов и отсутствие необходимости делать много компоста).

Уход за водоемами

Еще одно применение анаэробных или аэробных бактерий — очистка озер, особенно садовых. В отличие от больших природных озер, где биологическое равновесие может восстанавливаться естественным путем, маленькие садовые озера требуют тщательного ухода. Чрезмерное количество органических веществ в воде может быстро привести к помутнению и плесени. И того, и другого можно избежать, добавив в озеро микробный фактор.

В результате специальные факторы сначала собирают загрязняющие вещества в крокодилы, а затем садятся на дно. Здесь бактерии, содержащиеся в том же составе, обещают расщеплять органические вещества. В этом случае «чистильщик» впадает в зимнюю спячку и снова начинает работать весной.

Все эти процедуры совершенно безвредны для человека и всех обитателей озера. Главное, о чем следует помнить, это то, что микроорганизмы более эффективно работают только в закрытых озерах (без входа и выхода воды).

Очистка колодцев и траншей для сточных вод

Рано или поздно все колодцы, в которых собираются сточные воды, покрываются грязью. Микробные препараты (те же аэробные бактерии) также способствуют его очистке. Конечно, совсем избежать обхода не удастся, но срок хранения скважины можно увеличить во много раз.

На всех наших станциях используется только аэробная активность (живые и натуральные бактерии). Дороже сказать, что они появляются и размножаются в автономной канализации, потому что постоянно загружены кислородом.