AEROBNÍ BAKTERIE: CHARAKTERISTIKA, PŘÍKLADY, KULTURY, NEMOCI - BIOLOGIE - 2025

V aerobní bakterie jsou široká skupina baktérií, které se vyznačují potřebují kyslík pro své metabolické procesy. Tyto bakterie používají kyslík k rozkladu organických sloučenin na jednodušší sloučeniny procesem známým jako buněčné dýchání.

Mnoho odborníků tvrdí, že výskyt tohoto typu bakterií je přímým důsledkem procesu fotosyntézy. V důsledku toho se hladiny atmosférického kyslíku zvýšily a byly zpočátku toxické pro mnoho živých bytostí. Z tohoto důvodu se mnoho organismů muselo přizpůsobit a začít používat kyslík.

Mycobacterium tuberculosis, aerobní bakterie. Zdroj: Fotografický kredit: Janice CarrContent Poskytovatelé: CDC / Dr. Ray Butler; Janice Carr

Existuje mnoho druhů, které jsou zahrnuty do skupiny aerobních bakterií. Nejreprezentativnější jsou rody Bacillus, Mycobacterium a Nocardia. Podobně mnoho z těchto bakterií jsou známé lidské patogeny, dokonce způsobují patologie, které mohou způsobit smrt.

vlastnosti

Hlavní charakteristikou aerobních bakterií je to, že pro jejich vývoj nezbytně vyžadují prostředí, ve kterém je dostatek kyslíku, protože v rámci svého metabolismu provádějí proces buněčného dýchání.

Při tomto procesu používají kyslík k rozkladu molekul organických sloučenin, jako je glukóza, k jednodušším sloučeninám, jako je oxid uhličitý a voda, s následným získáním energie ve formě ATP.

Podobně většina druhů, které tvoří tuto skupinu, nemá schopnost syntetizovat katalázový enzym, takže nemohou rozdělit molekulu peroxidu vodíku na vodu a kyslík.

Druhy aerobních bakterií

Obecně se rozumí, že aerobní bakterie jsou ty, které pro vývoj a růst vyžadují přítomnost kyslíku. Potřeba tohoto chemického prvku u bakterií v této skupině však není stejná pro všechny. V tomto smyslu existuje několik typů aerobních bakterií: obligátní aerobní, fakultativní anaerobní a mikroaerofilní.

Povinné aerobní bakterie

Jsou to bakterie, které nutně vyžadují vývoj kyslíku. Vyžadují, aby tento prvek prováděl proces buněčného dýchání.

Fakultativní anaerobní bakterie

Jedná se o bakterie, které mají z evolučního hlediska určitou výhodu, protože mohou přežít jak v prostředích, ve kterých je přítomna kyslík, tak v těch prostředích, ve kterých není přítomna.

Důvodem je skutečnost, že ve svém buněčném stroji mají nezbytné prvky k provádění anaerobních procesů, kterými mohou získat energii. Tímto způsobem, že v nepřítomnosti kyslíku tyto bakterie neumírají, ale provádějí jiné metabolické procesy.

Mikroaerofilní bakterie

Jedná se o velmi zvláštní druh bakterií. Používají kyslík jako primární prvek k provádění procesu buněčného dýchání. Avšak atmosférické koncentrace tohoto plynu (přibližně 21%) jsou pro tyto bakterie toxické.

Druhy aerobních bakterií

Bakterie rodu

Rod Bacillus je tvořen velkým množstvím druhů, které se vyznačují tím, že mají tvar tyče a jsou grampozitivní. Jednou z nejvýraznějších vlastností těchto bakterií je to, že když se podmínky prostředí stanou nepřátelskými, generují ve svých buňkách spory. Jsou velmi odolné a jejich účelem je zajistit, aby bakterie přežily ve škodlivých podmínkách prostředí.

V tomto rodu jsou bakterie, které jsou přísně aerobní, zatímco existují i ​​jiné, které jsou považovány za fakultativní aerobní. Mezi druhy bakterií rodu Bacillus patří mimo jiné: Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis a Bacillus thuringiensis.

Bacil

Je to dobře známá a studovaná bakterie ve světě mikrobiologie, protože se díky svému potenciálu a evidentní patogenitě používá jako biologická zbraň. Jeho spory jsou velmi toxické a snadno pronikají do lidského těla, dýchacími cestami inhalací, požitím kontaminované potravy nebo kontaktem s otevřenou ránou.

Již v těle způsobuje infekci, která je obecně známa pod názvem antrax, který může být kožní, plicní nebo gastrointestinální.

Bacillus cereus

Je to fakultativní aerobní bakterie, která je dobře známá pro produkci toxinů. Tyto toxiny mohou u lidí způsobovat různé patologie, jako je emetický syndrom a průjmový syndrom, a to jak na gastrointestinální úrovni. Stejně tak může ovlivnit jiné orgány, jako jsou oči, ve kterých může způsobit keratitidu a endoftalmitidu.

Bacillus subtilis

Je to pravděpodobně nejstudovanější druh rodu Bacillus. Tolik, že se považuje za „typový druh“. Stejně jako jiné druhy Bacillus produkuje spory, konkrétně endospory, které se nacházejí ve středu bakteriální buňky.

Je to neškodná bakterie pro člověka, s výjimkou některých velmi ojedinělých případů otravy kontaminovaným jídlem. Kromě toho přináší celou řadu výhod, jako je syntéza fungicidních a antibiotických látek, stejně jako aplikace v průmyslové oblasti.

Nocardia

Je to rod grampozitivních bakterií, které jsou tvarovány jako bacily. Mezi jeho nejvýznamnější vlastnosti lze uvést, že mají důsledky, z nichž mnohé jsou v pravém úhlu.

Tyto bakterie jsou rovněž dobře známými lidskými patogeny. Zejména dva ze svých druhů, Nocardia asteroides a Nocardia brasiliensis, byly dostatečně studovány jako látky způsobující plicní nocardiózu a aktinomykotický mycetom.

Lactobacillus

Jsou to gram-pozitivní bakterie, které se vyznačují fakultativní aerobií, mají tvar bacilu a neprodukují spory. Tyto bakterie jsou obecně považovány za neškodné a neškodné pro člověka.

Naopak, oni jsou slavní pro výhody, které poskytují, mezi které můžeme zdůraznit: přispívají k uchování potravin, pomáhají kontrolovat některé nemoci - jako je rakovina tlustého střeva - a jsou součástí syntézy určitých sloučenin, jako vitamíny B.

Stafylokok

Jedná se o kokosové (kulaté) bakterie, které mají sklon tvořit shluky buněk, které vypadají jako hrozen. Bakterie tohoto rodu jsou považovány za fakultativní aerobní, což znamená, že se mohou vyvíjet v přítomnosti i v nepřítomnosti kyslíku.

Mnoho druhů v tomto rodu jsou známé lidské patogeny. Mezi nimi je nejvíce virulentní Staphylococcus aureus, který produkuje určité toxiny: hemolysin, enterotoxin, toxin syndromu toxického šoku a exfoliativní toxin. Tyto toxiny způsobují onemocnění, jako je průjem, pseudomembranózní kolitida a syndrom obarvení kůže.

Rozdíl mezi aerobními a anaerobními bakteriemi

Anaerobní bakterie se objevily na planetě dlouho před aerobními bakteriemi. Je to proto, že v první éře pozemského života nebyl kyslík významnou součástí atmosféry, takže živé bytosti, které existovaly, jej poté nepoužívaly pro své metabolické procesy.

Později, jak se na planetě vyvíjel život a stabilizovaly se hladiny atmosférických plynů, se objevily aerobní organismy, které začaly používat kyslík jako hlavní prvek v procesech výroby energie.

Hlavní rozdíl mezi oběma typy bakterií je v tom, že aerobní bakterie vyžadují, aby elementární kyslík prováděl různé buněčné procesy, z nichž nejcharakterističtější je buněčné dýchání. Tímto procesem získávají velké množství energie.

Anaerobní bakterie na druhé straně nepoužívají kyslík pro žádný proces. I pro některé z těchto bakterií je kyslík vysoce toxický. Díky tomu provádějí další procesy, aby získaly energii, kterou buňka potřebuje.

Mezi tyto procesy patří fermentace, při které dochází k degradaci určitých sloučenin, jako jsou uhlohydráty, za účelem získání dalších organických sloučenin, jako je kyselina mléčná.

Další rozdíl, který lze zmínit mezi těmito dvěma typy bakterií, je stanoviště, ve kterém je lze nalézt. Anaerobní bakterie se často vyskytují v místech, kde je málo kyslíku, například v zubním kameni, který zakrývá zuby, zatímco aerobní bakterie se daří v lokalitách, kde je dostatek kyslíku, například v půdě.

Kultura aerobních bakterií

Když se v laboratoři bude provádět kultivace aerobních bakterií, je třeba mít na paměti, že tyto typy bakterií vyžadují dostatečné množství kyslíku. V tomto smyslu je známo, že stejné atmosférické podmínky jsou ideální. Existují však některé bakterie, které vyžadují zvláštní provzdušnění.

V těchto případech je možné intenzivně protřepat baňkou nebo bublinkovým sterilizovaným vzduchem médium. V případě, že je kultivace poměrně rozsáhlá, doporučuje se zvýšit expozici média atmosféře. Toho je dosaženo vrstvením média, které je mělké.

Kultura Staphylococcus aureus. Zdroj: Microrao

Nyní, co se týče složení kultivačního média, které má být použito pro aerobní bakterie, bude to záviset na kultivovaném bakteriálním druhu. Například pro pěstování Staphylococcus aureus jsou nejčastěji používanými kultivačními médii 5% krevní agar, tryptikázový sójový agar a BHI Brain Heart Infusion Broth. Bacillus bakterie se také úspěšně kultivují ve výše uvedených kultivačních médiích.

Je důležité si uvědomit, že BHI Brain Heart Infusion Broth je celosvětově doporučován pro pěstování aerobních bakterií. Jeho složení zahrnuje infuzi mozku lýtka a infuze hovězího srdce, jakož i pepton, chlorid sodný a glukózu, mezi dalšími složkami.

Metody počítání destiček

Počet destiček je standardní postup, který se provádí v laboratořích, aby se dosáhlo přibližného počtu bakterií, které tvoří specifickou kulturu.

Tato technika je založena na počtu tzv. Kolonotvorných jednotek a umožňuje získat přibližný počet bakterií. Je důležité zdůraznit, že tento postup musí být prováděn s pečlivostí a důsledností, která je vyžadována, protože jakákoli chyba, bez ohledu na to, jak malá, může výrazně ovlivnit výsledky.

K provedení počtu desek lze použít několik technik. Dva z nich budou vysvětleny zde.

Technika lití desek

První věc, kterou musíte udělat, je připravit ideální kultivační médium pro typ bakterií, které chcete pěstovat. Později se na čistém a čistém místě umístí Petriho misky, do nichž bude umístěna kultura.

Do každé Petriho misky musíte přidat 1 ml odpovídajícího ředění a přibližně 20 ml kultivačního média, které je roztaveno. Poté by se pohyby s Petriho miskou měly provádět následujícím způsobem: 6 zprava doleva, 6 ve směru hodinových ručiček, 6 proti směru hodinových ručiček a 6 zezadu dopředu. Nakonec se očekává, že médium ztuhne.

Petriho misky se inkubují za vhodných teplotních podmínek (37 ° C) po dobu 24 až 48 hodin. Po uplynutí této doby by se měl spočítat počet vyvinutých kolonií.

Technika šíření povrchu na desce

Aby se provedl počet pomocí této techniky, Petriho misky s kultivačním médiem by měly být umístěny na stůl řádným způsobem, aby se zabránilo chybám. Dále se do každé kapsle naočkuje 1 ml každého ředění.

Rovněž pomocí skleněné tyčinky by mělo být inokulum rozprostřeno homogenně po celém povrchu kultivačního média. To musí být provedeno kroucením.

Jakmile je inokulum absorbováno kultivačním médiem, jsou kapsle inkubovány po dobu potřebnou podle kultivovaného mikroorganismu. Nakonec se musí spočítat všechny kolonie, které se vyvinuly na vybraných destičkách.

Způsobené nemoci

Jak již bylo zmíněno dříve, je známo, že některé z rodů, které tvoří skupinu aerobních bakterií, způsobují onemocnění u lidí. Některé z těchto nemocí s jejich příznaky a léčbou jsou uvedeny níže.

Nokardióza

Nokardióza je nemoc, která se může projevovat akutně nebo chronicky. Podle studovaných klinických případů se nejčastěji projevují příznaky pneumonie. Avšak občas, namísto infikování dýchacích cest, může přímo ovlivnit kůži a způsobit charakteristické léze.

Příznaky pozorované u plicní nocardiózy jsou:

• Vysoká horečka
• Chromický kašel, který nic nezbavuje
• Obtížné dýchání
• Obecné nepohodlí

Na druhou stranu, když bakterie rodu Nocardia napadnou kůži, může se vyvinout tzv. Aktinomycetom. Jedná se o chronickou, granulomatózní infekci, která je velmi vzácná a obvykle se vyskytuje u lidí, kteří mají oslabený imunitní systém. Mezi jeho příznaky patří:

• Horečka
• Nodulární léze, která představuje centrální pustulu, skrze kterou může odčerpat krvavý materiál.
• Kožní nebo podkožní absces.
• Obecná nevolnost

Antrax

Toto je jméno dané infekcím způsobeným bakteriemi Basillus anthracis. Je to způsobeno přímým kontaktem člověka se spóry uvedených bakterií. Anthrax může ovlivnit plíce a kůži. Plicní je nejnebezpečnější, s úmrtností vyšší než 90%.

Před několika lety se tato bakterie proslavila, protože byly zaslány obálky obsahující výtrusy, které výrazně ovlivnily ty, kdo je přijaly, a způsobily smrt.

Nejprve se příznaky antraxu v plicích podobají příznakům nachlazení, ale jak časem plyne, vyvinou se na kompromitovanější klinický obraz:

• Přetrvávající horečka
• Obtížné dýchání
• Zvýšená srdeční frekvence.

Nakonec se pacient zhorší a dojde k septickému šoku, po kterém ve většině případů dojde k úmrtí pacienta.

Pokud jde o kožní antrax, je první známkou léze podobná skusům komárů, která se stává chronickou a vyvíjí se v nekrotický eschar.

Zvyšuje se také tělesná teplota a celková nevolnost. Tento klinický obraz se často řeší příznivě a zanechává pouze jizvu. Není však moudré být nedbalý, protože se může šířit a způsobit bakterémii.

Tuberkulóza

Je to patologie, která ovlivňuje dýchací cesty a je způsobena přísnou aerobní bakterií, Mycobacterium tuberculosis. Bakterie se nacházejí v sekrecích těch, kteří touto nemocí trpí, konkrétně v tom, které vyloučí, když kašlí. Kontakt s těmito sekrecemi je nejčastější cestou infekce.

Příznaky tuberkulózy jsou:

• Neustálý kašel s krvavým sputem
• Horečka
• Obecné nepohodlí
• Bolest na hrudi, zejména při kašli a dýchání
• Silné pocení v noci.

Malomocenství

Jde o známé onemocnění způsobené další bakterií rodu Mycobacterium, Mycobacterium leprae. Je to nemoc, která po staletí byla pohromou, protože ti, kteří ji trpěli, byli popraveni ze společnosti a byli nuceni žít odděleně.

Nejběžnějšími příznaky lepry jsou:

• Světle zbarvené léze na kůži
• Nárazy nebo uzlíky na kůži
• Ztráta citlivosti v určitých oblastech
• Zhušťování kůže

V průběhu času se klinický obraz zhoršuje, což způsobuje, že jedinec ztratí funkčnost svých horních a dolních končetin, znetvoření způsobené kožními lézemi a nepohodlí na úrovni kůže, jako je neustálý pocit pálení na kůži.

Reference

1. Camacho, A., Giles, M., Ortegón, M., Palao, M., Serrano, B. a Velásquez, O. (2009) Techniky pro mikrobiologickou analýzu potravin. UNAM Mexico 2. vydání.
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. a Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw a Hill. 27. vydání
3. Dorronsoro, I. a Torroba L. Mikrobiologie tuberkulózy. (2007). Annals of Navarra Health System. 30 (2).
4. González, P. a Cona, E. (2006). Nocardia asteroides. Chilský žurnál infektologie. 2. 3. 4).
5. Hernández, P., Mayorga, J. a Pérez, E. (2010). Actinomycetoma kvůli Nocardia brasiliensis. Pediatrické anály. 73 (4). 159-228
6. Ryan, K. a Ray, C. (2004). Sherris Medical Microbiology. Mc Graw Hill. 4. vydání.