معلومة

الكائن اللاهوائي الاختياري

الكائن اللاهوائي الاختياري


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

بينما كنت أدرس التنفس الخلوي: حصاد الطاقة الكيميائيةوجدت هذا السؤال:

تم اكتشاف كائن حي يستهلك كمية كبيرة من السكر ، لكنه لا يكتسب الكثير من الوزن عند حرمانه من الهواء. من الغريب أن استهلاك السكر يزداد مع إزالة الهواء من بيئة الكائن الحي ، ولكن يبدو أن الكائن الحي يزدهر حتى في غياب الهواء. عند إعادته إلى الهواء الطبيعي ، فإن الكائن الحي يعمل بشكل جيد. أي مما يلي يصف الكائن الحي بشكل أفضل؟

أ) يجب استخدام جزيء غير الأكسجين لقبول الإلكترونات من سلسلة نقل الإلكترون.

ب) هو كائن طبيعي حقيقي النواة.

ج) من الواضح أن الكائن الحي يفتقر إلى دورة حامض الستريك وسلسلة نقل الإلكترون.

د) وهو كائن حي لا هوائي.

هـ) إنها لاهوائية اختيارية.

الجواب: E.

أتساءل لماذا الجواب هو E وليس D. كيف يمكنني أن أعرف أنه لا هوائي اختياري؟ هل تموت الكائنات اللاهوائية في الهواء؟


هناك كائنات حية ذات استقلاب لاهوائي تتحمل الأكسجين: اللاهوائية اللاهوائية. يشير مصطلح "اللاهوائية" إلى نظام التمثيل الغذائي. لا يمكنك التأكد من تحمل الأكسجين بناءً على نظام التمثيل الغذائي فقط.

العوامل التي تؤثر على تحمل البكتيريا اللاهوائية للأكسجين

هذا هو السبب في أن هذا هو اللاهوائية الاختيارية.

هذا الكائن الحي لا يكتسب وزنًا عند حرمانه من الهواء. يستنتج المرء أن التمثيل الغذائي له أقل كفاءة.

الغريب أن استهلاك السكر يزداد مع إزالة الهواء من بيئة الكائن الحي

يستخدم التمثيل الغذائي اللاهوائي السكر بكفاءة أقل من التمثيل الغذائي الهوائي في الكائنات الحية التي يمكن أن تستخدم كلا الطريقتين. هذا يعني أن التمثيل الغذائي المؤكسد هو الطريقة المفضلة.

لذلك: هذا هو اللاهوائي الاختياري لأنه يمكن الحصول عليه باستخدام الأيض اللاهوائي ، لكن معلومتين تظهران أنه بالنسبة للكائن الحي ، يكون الوضع اللاهوائي أقل كفاءة من التمثيل الغذائي الهوائي. خميرة برور هي كائن حي.


نعم ، (تلزم) اللاهوائية تموت في وجود الأكسجين (عند مستويات الغلاف الجوي). ليس لديهم إنزيمات إزالة السموم التي تحول المنتجات الأيضية السامة مثل مركبات الهيدروكسيل أو الأنيونات الفائقة إلى H غير سام.2O أو O2. هذه الإنزيمات الموجودة في الكائنات اللاهوائية الهوائية والاختيارية هي ديسموتاز فوق أكسيد, بيروكسيداز، من بين أمور أخرى.

المرجعي:

أ هنتجز دي جي. اللاهوائية: الخصائص العامة. في: Baron S ، محرر. علم الأحياء الدقيقة الطبية. الطبعة الرابعة. جالفيستون (تكساس): فرع جامعة تكساس الطبي في جالفيستون ؛ 1996. الفصل 17. متاح من: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK7638/


الفرق بين اللاهوائية الصارمة واللاهوائية الاختيارية واللاهوائية اللاهوائية


الكائنات اللاهوائية هي تلك التي لا تحتاج إلى الأكسجين للعيش والنمو والتكاثر. بالنسبة لهذه الكائنات ، قد يكون الأكسجين غير ضار ، لكنه قد يكون سامًا وضارًا ، بل وقاتلًا.

على الرغم من أن البكتيريا اللاهوائية هي الأكثر شيوعًا ، إلا أن هناك العديد من الأنواع الأخرى من الكائنات الحية اللاهوائية ، مثل الفطريات والعتائق وحتى بعض اللافقاريات المائية. بالطبع ، عند الحديث عن اللاهوائية الصارمة أو الملزمة ، اللاهوائية الاختيارية والتسامح الهوائي ، عادة ما نتحدث عن الكائنات الحية الدقيقة ، البكتيريا دائمًا تقريبًا.

بتعبير أدق ، الكائن الحي اللاهوائي هو الذي لا يستخدم الأكسجين الجزيئي (O 2) في استقلاب الطاقة. لتجميع ATP يستخدمون أنواعًا مختلفة من التخمر والتنفس اللاهوائي الذي لا يتدخل فيه الأكسجين.

يميز تصنيف الأكثر شيوعًا للكائنات اللاهوائية ثلاث مجموعات:

1- التقيد أو الإلزام اللاهوائي:

الأكسجين الجزيئي سام. هناك من يقوم بالتخمير وهناك من يقوم بنوع من التنفس اللاهوائي. على سبيل المثال ، Acitomyces أو Clostridium أو Porphyromonas أو Propionibacterium.
2- اللاهوائية اللاهوائية:

لا يحتاجون إلى الأكسجين ولكن هذا ليس ضارًا أيضًا. جميع المواد المسببة للرطوبة المعروفة هي كائنات حية تخمر. على سبيل المثال ، Streptococcus mutans.

3-اللاهوائية الاختيارية:

يفضل استخدام التنفس الهوائي في وجود الأكسجين ، ولكن لديهم القدرة أو القدرة ، ومن هنا الاسم ، على إجراء التخمر أو نوع من التنفس اللاهوائي إذا لم يكن لديهم أكسجين. على سبيل المثال ، Escherichia coli أو Salmonella أو Listeria أو Staphylococcus.


أنواع الكائنات الحية: بناءً على متطلبات الطاقة

بناءً على الحاجة الماسة للأكسجين البيئي ، يمكن تصنيف الكائنات الحية إلى الفئات التالية:

أيروبي ملزم

تحتاج هذه الكائنات بشكل إلزامي إلى الأكسجين الجزيئي (O2) من أجل بقائهم ونموهم. تستمد هذه الكائنات الحية الطاقة عن طريق التنفس الهوائي حيث تستخدم O2 كمتقبل نهائي للإلكترون. الأمثلة السل الفطري, كويكبات نوكارديا، إلخ. بناءً على تحمل كمية الأكسجين ، يمكن تصنيف اللاهوائية الملزمة على النحو التالي:

  • صارم: تلك التي لا تتحمل سوى ≤ 0.5٪ أكسجين
  • معتدل: أولئك الذين يمكنهم تحمل 2 إلى 8٪ أكسجين
  • أيروتولرانت إلزام اللاهوائية: تلك التي يمكنها تحمل الأكسجين الجزيئي الجوي لفترة محدودة فقط

تلتزم اللاهوائية (تسمى أحيانًا الأيروفونات)

لا تحتاج هذه الكائنات الحية تمامًا ولا تستخدم O2. في الواقع ، بالنسبة لهذه الكائنات الحية ، O2 سامة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى تثبيط كامل لهذه الكائنات أو قتلها. تستمد هذه الكائنات طاقتها الكاملة من التخمر أو التنفس اللاهوائي أو التمثيل الضوئي البكتيري أو تكوين الميثان. الشعيات ، والبكتيرويد ، والمطثية ، وما إلى ذلك هي بعض من البكتيريا اللاهوائية.

اللاهوائية الاختيارية

إذن ، ما هي اللاهوائية الاختيارية؟

علم الأحياء الاختياري للتعريف اللاهوائي - تُعرف الكائنات الحية التي يمكن أن تعيش في كل من البيئة المؤكسجة وكذلك البيئة غير المؤكسجة باسم اللاهوائيات الاختيارية. هذه هي الكائنات الحية الأكثر قابلية للتكيف التي لديها القدرة على التبديل بين أنواع التنفس الهوائية واللاهوائية. في الظروف اللاهوائية (أي ، O2 بيئة قاصرة) تعيش هذه الكائنات وتنمو إما عن طريق التخمر أو التنفس اللاهوائي ، بينما في البيئة المؤكسجة تتحول هذه الكائنات إلى التنفس الهوائي. الإشريكية القولونية, الزائفة الزنجارية, المكورات العنقودية النيابة., الليستيريا النيابة., السالمونيلا هي بعض البكتيريا الاختيارية.

اللاهوائية الهوائية

هذه هي البكتيريا التي تعيش بالكامل على نوع من التمثيل الغذائي اللاهوائي (التخمير) ومع ذلك ، فإن وجود O2 لا يؤثر على هذه الكائنات الحية. وبالتالي ، يمكن القول أن هذه الكائنات غير حساسة أو متسامحة لوجود O2. تستمد هذه الكائنات الطاقة تمامًا من التخمير وحده بغض النظر عن وجود O البيئية2. الأمثلة هي- العطيفة الصائميةوالعصيات اللبنية والمكورات العقدية.

Microaerophile

تلك الكائنات الحية التي تحتاج إلى كمية قليلة من O2 من أجل بقائهم على قيد الحياة ، أي تركيز أكسجين أقل مما هو موجود في الغلاف الجوي (أقل من 21 ٪). تختلف هذه الكائنات عن الكائنات التي تتحمل الهواء لأن هذه الكائنات تحتاج إلى الأكسجين من أجل بقائها ، ولكن بكميات منخفضة للغاية. تعتبر البيئة التي تحتوي على 8-10٪ من ثاني أكسيد الكربون و 5-10٪ من الأكسجين من الكائنات الحية الدقيقة. بعض الأمثلة الشائعة هي الشعيات, المطثية, Propionibacterium, Bifidobacterium, باكتيرويدس, المغزلية, بريفوتيلا، إلخ.


في وجود الأكسجين:

يمر التنفس اللاهوائي بمرحلتين أخريين تشمل دورة حمض الكربوكسيليك (TCA) وسلسلة نقل الإلكترون. البيروفات ، التي لا تزال تحتوي على كميات كبيرة من الطاقة الكيميائية ، يتم تفعيلها بعد ذلك بواسطة إنزيم البيروفات ديهيدروجينيز لإنتاج أسيتيل- CoA (أسيتيل أنزيم أ).

في دورة حمض الكربوكسيل (TCA) ، يتأكسد الأسيتيل (Acetyl-CoA) في ثماني خطوات إنزيمية لإنتاج جزيئات تعرف باسم NADH (نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد). هنا ، يتم تكسير كل جزيء من جزيئات البيروفات لتحرير أربعة من هذه الجزيئات.

يلعب NADH دورًا مهمًا كعامل مختزل من حيث أنه يعمل كمانح للإلكترون للأكسجين ، والذي يعمل كمستقبل إلكتروني نهائي. في هذه العملية ، يتم تقليل الأكسجين إلى ماء.

في النهاية ، تؤدي عملية الانهيار الكامل للجلوكوز في التنفس الهوائي إلى إنتاج 36 جزيءًا من ATP لكل وحدة من الجلوكوز.

* يُعرف TCA أيضًا باسم دورة كريبس لدورة حمض الستريك.

* تحدث دورة TCA في الميتوكوندريا.

يمكن تقديم التنفس الهوائي على النحو التالي: 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATPàC6H12O6 + 6 O2

في حالة عدم وجود الأكسجين ، يتعين على البكتيريا مثل الإشريكية القولونية استخدام عملية أخرى لإنتاج الطاقة. يتضمن هذا تحويل البيروفات من أجل تجديد NAD +.

* يمكن استخدام مستقبلات الإلكترون مثل الكبريتات والنترات والفومارات وغيرها.

هنا ، يتبرع NADH بالإلكترونات لهذه المركبات نظرًا لعدم وجود الأكسجين كمستقبل للإلكترون. ومع ذلك ، نظرًا لحقيقة أن مستقبلات الإلكترونات هذه لديها تقارب أقل للإلكترونات مقارنة بالأكسجين ، يتم إنتاج كمية أقل من الطاقة أثناء التنفس اللاهوائي.

في بعض الحالات ، تكون البدائل المذكورة أعلاه (النترات والكبريتات والكبريت والفومارات) والأكسجين غائبة تمامًا. لهذا السبب ، تستخدم اللاهوائية الاختيارية مثل العصيات اللبنية التخمير كوسيلة لإنتاج الطاقة.

بعد تحلل السكر ، الذي يقسم السكر إلى بيروفات ، قد يتم تفكيك جزيئات البيروفات الناتجة بشكل أكبر عن طريق إنزيمات معينة تؤدي إلى إنتاج منتجات معينة. قد يؤدي وجود نازعة هيدروجين اللاكتات إلى إنتاج اللاكتات بينما قد يؤدي وجود بيروفات فورمات لياز إلى تكسير البيروفات لتكوينه.

كذلك ، فإن هيدروجيناز البيروفات يكسر البيروفات إلى أسيتيل CoA. ثم يتم تفكيك هذه المنتجات بشكل أكبر من خلال العمل الأنزيمي المعتمد على الكائن الحي. يتم تقسيم Acetyl-CoA إلى أسيتات بواسطة فوسفات أسيتيل ترانسفيراز أو قد ينتهي به الأمر إلى أن يتحلل إلى إيثانول بواسطة نازعة هيدروجين الكحول وأسيتالديهيد ديهيدروجينيز.

ينتج عن عمل الإنزيم الإضافي السكسينات الذي يتم تحويله إلى أحماض وينتهي به الأمر إزالته من الخلية كنفايات. بينما يُفرز الإيثانول مباشرةً ، يتحلل الفورمات إلى ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين اللذين يجب إزالتهما من الخلية.

على الرغم من أن عملية التخمير تنتج طاقة ، فإن كمية الطاقة أقل بكثير مقارنة بالكمية المنتجة أثناء التنفس الهوائي.

* في عملية التخمير ، يتم إنتاج جزيئين من ATP لكل وحدة من الجلوكوز.

يمكن تقديم التخمير على النحو التالي:

حمض البيروفيك + NADH ↔ حمض اللاكتيك + NAD +

بصرف النظر عن هذه الخاصية (القدرة على النمو الهوائي واللاهوائي) ، تتميز اللاهوائية الاختيارية بالخاصيتين التاليتين:

استخدام تفضيلي للتنفس - على الرغم من أن بعض اللاهوائيات الاختيارية قد ثبت أنها تقوم بإيقاف عمل إنزيمات الجهاز التنفسي لاستخدام التخمر ، على الرغم من انخفاض إنتاجية الطاقة ، يفضل التنفس من قبل غالبية هذه الكائنات نظرًا لأنه يوفر إنتاجية عالية من الطاقة.

انهيار السكر - أخيرًا ، نظرًا لكميات الطاقة التي تنتجها الآليات المختلفة ، هناك معدل أقل لتكسير السكر في داء الهوائيات مقارنة بالداء اللاهوائي.


المفاهيم الأساسية والملخص

  • يمكن العثور على البيئات الهوائية واللاهوائية في منافذ متنوعة في جميع أنحاء الطبيعة ، بما في ذلك مواقع مختلفة داخل وعلى جسم الإنسان.
  • تختلف الكائنات الدقيقة في متطلباتها من الأكسجين الجزيئي. نموذج تعهد يعتمد على التنفس الهوائي ويستخدم الأكسجين كمتقبل طرفي للإلكترون. لا يمكنهم النمو بدون أكسجين.
  • تلتزم اللاهوائية لا يمكن أن تنمو في وجود الأكسجين. يعتمدون على التخمر والتنفس اللاهوائي باستخدام متقبل إلكتروني نهائي غير الأكسجين.
  • اللاهوائية الاختيارية يظهر نموًا أفضل في وجود الأكسجين ولكنه أيضًا سينمو بدونه.
  • بالرغم ان اللاهوائية الهوائية لا تقوم بالتنفس الهوائي ، يمكن أن تنمو في وجود الأكسجين. اختبار معظم اللاهوائيات الهوائية سلبية للإنزيم الكاتلاز.
  • الميكرويروفيليون بحاجة إلى الأكسجين لتنمو ، وإن كان بتركيز أقل من 21٪ أكسجين في الهواء.
  • تركيز الأكسجين الأمثل بالنسبة للكائن الحي هو مستوى الأكسجين الذي يعزز أسرع معدل نمو. ال الحد الأدنى من تركيز الأكسجين المسموح به و ال الحد الأقصى لتركيز الأكسجين المسموح به هي ، على التوالي ، أدنى وأعلى مستويات الأكسجين التي سيتحملها الكائن الحي.
  • بيروكسيداز, ديسموتاز فوق أكسيد، و الكاتلاز هي الإنزيمات الرئيسية المشاركة في إزالة السموم من أنواع الاكسجين التفاعلية. عادة ما يوجد ديسموتاز الفائق في خلية يمكنها تحمل الأكسجين. عادة ما يمكن اكتشاف جميع الإنزيمات الثلاثة في الخلايا التي تقوم بالتنفس الهوائي وتنتج المزيد من أنواع الأكسجين التفاعلية.
  • أ كابنوفيل هو كائن يتطلب تركيزًا أعلى من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 ينمو.

الإجراءات

مرق ثيوجليكولات

  1. يجب غلي مرق الثيوجليكولات أولاً قبل التلقيح أو تم صنعه مؤخرًا بحيث يكون محتوى الأكسجين منخفضًا جدًا. (سيخبرك مدربك ما إذا كان يجب غليها).
  2. قم بتلقيح أنبوب من مرق الثيوجليكولات بالبكتيريا غير المعروفة: تأكد من أن الحلقة أو الإبرة تنزل إلى أسفل المرق (لا تحصل على حامل معدني في المرق المعقم).
  3. احتضان عند 25 أو 37 درجة مئوية حسب التوجيهات.

لوحات TSA في 3 بيئات أكسجين مختلفة

  1. ضع ملصقًا على 3 أطباق للجدول - جرة شمع ، وهواء محيط ، ووعاء جاسباك اللاهوائي.
  2. قسّم الألواح الثلاثة إلى أقسام ، واحدة لكل كائن حي و mdashyour غير معروف ، و airobe صارم ، و anaerobe صارم.
  3. تلقيح المقطع عن طريق وضع خط مستقيم أو متعرج (كما هو موضح أدناه). ومع ذلك ، تأكد من تلقيح جميع الأطباق الثلاثة باستخدام نفس الأسلوب.
  4. تأكد من أن الجرة بها شريط مؤشر أزرق ميثيلين (كما هو موضح أعلاه) بالداخل. يتحول لون أزرق الميثيلين إلى اللون الأزرق عندما يتأكسد ، ولكنه يكون عديم اللون عند تقليله. قبل فتح البرطمان ، يجب فحص الشريط للتأكد من أنه عديم اللون.
  5. احتضان عند 30 أو 37 درجة مئوية

ما هو اللاهوائي الملتزم؟

تشير كلمة "التزام" إلى صارم أو يجب. اللاهوائية الملزمة هي كائن يحتاج إلى بيئة خالية من الأكسجين بشكل صارم. في وجود الأكسجين ، يتم قتل اللاهوائية بسبب التسمم بالأكسجين. تفتقر إلى الإنزيمات مثل ديسموتاز الفائق والكتلاز الضرورية لتحويل الأكسيد الفائق القاتل المتكون بسبب وجود الأكسجين. في حالة وجود الأكسجين ، تتوقف جميع وظائف اللاهوائية الملزمة. هذه الكائنات الحية لا تتطلب الأكسجين للتنفس. بدلا من ذلك ، فإنها تظهر التنفس اللاهوائي أو التخمر لإنتاج الطاقة. تستخدم اللاهوائية الملزمة أنواعًا مختلفة من الجزيئات مثل الكبريتات أو النترات أو الحديد أو المنغنيز أو الزئبق أو أول أكسيد الكربون كمستقبلات إلكترونية للتنفس. من أمثلة البكتيريا اللاهوائية الملزمة: الشعيات ، Bacteroides ، المطثية spp ، المغزلية spp ، البورفيروموناس spp ، بريفوتيلا spp ، Propionibacterium spp و فيلونيلا النيابة.

الشكل 01: الالتزام اللاهوائي

تعيش هذه الكائنات الحية فقط في البيئات اللاهوائية مثل الرواسب العميقة للتربة ، والمياه الراكدة ، وفي قاع المحيط العميق ، والمسالك المعوية للحيوانات ، والينابيع الساخنة ، وما إلى ذلك ، يصعب دراسة اللاهوائية الملزمة في ظل ظروف معملية. يحتاجون إلى معدات خاصة للدراسة. الجرة اللاهوائية هي واحدة من أكثر المعدات استخدامًا للدراسات اللاهوائية الملزمة. يزيل هذا الجهاز الأكسجين من البيئة الداخلية ويملأها بثاني أكسيد الكربون.


متطلبات الأكسجين للكائنات الدقيقة

لا تزال العديد من النظم البيئية خالية من الأكسجين الجزيئي. تم العثور على بعضها في أماكن متطرفة ، مثل أعماق المحيط أو في قشرة الأرض ، والبعض الآخر جزء من مناظرنا الطبيعية اليومية ، مثل المستنقعات والمستنقعات والمجاري. داخل أجسام البشر والحيوانات الأخرى ، توفر المناطق التي تحتوي على القليل من الأكسجين أو لا تحتوي على أكسجين بيئة لاهوائية للكائنات الحية الدقيقة (الشكل 1).

الشكل 1. لا تزال البيئات اللاهوائية شائعة على الأرض. وهي تشمل بيئات مثل (أ) مستنقع حيث تكون الرواسب الكثيفة غير المضطربة خالية فعليًا من الأكسجين ، و (ب) الكرش (الجزء الأول من معدة البقرة) ، الذي يوفر حاضنة خالية من الأكسجين لمسببات الميثان والبكتيريا اللاهوائية الأخرى. (الائتمان أ: تعديل العمل عن طريق ائتمان National Park Service b: تعديل العمل بواسطة وزارة الزراعة الأمريكية)

يمكننا بسهولة ملاحظة المتطلبات المختلفة للأكسجين الجزيئي عن طريق نمو البكتيريا فيها ثقافات أنبوب ثيوجليكولات. تبدأ ثقافة أنبوب الاختبار بتعقيمها وسط ثيوغليكولات تحتوي على نسبة منخفضة من أجار للسماح للبكتيريا المتحركة بالحركة في جميع أنحاء الوسط. يتميز Thioglycolate بخصائص اختزال قوية ويقوم التعقيم بالتخلص من معظم الأكسجين. يتم تلقيح الأنابيب بالمزارع البكتيرية لفحصها واحتضانها عند درجة حرارة مناسبة. بمرور الوقت ، ينتشر الأكسجين ببطء في جميع أنحاء ثقافة أنبوب الثيوجليكولات من الأعلى. تزداد كثافة البكتيريا في المنطقة التي يكون فيها تركيز الأكسجين هو الأنسب لنمو هذا الكائن الحي بعينه.

يوضح الشكل 2 نمو البكتيريا بمتطلبات أكسجين مختلفة في أنابيب ثيوجليكولات. البكتيريا تلزم (صارمة) الأيروبس لا يمكن أن ينمو بدون إمدادات وفيرة من الأكسجين. يبدو الأنبوب B عكس الأنبوب A. تنمو البكتيريا في قاع الأنبوب B. تلك هي تلزم اللاهوائيةالتي يقتلها الأكسجين. يُظهر الأنبوب C نموًا كثيفًا في الجزء العلوي من الأنبوب ونموًا في جميع أنحاء الأنبوب ، وهي نتيجة نموذجية مع اللاهوائية الاختيارية. اللاهوائية الاختيارية هي كائنات حية تزدهر بوجود الأكسجين ولكنها تنمو أيضًا في غيابها بالاعتماد على التخمر أو التنفس اللاهوائي ، إذا كان هناك متقبل إلكترون مناسب غير الأكسجين وكان الكائن الحي قادرًا على إجراء التنفس اللاهوائي. ال اللاهوائية الهوائية في الأنبوب D غير مبالين بوجود الأكسجين. إنهم لا يستخدمون الأكسجين لأن لديهم عادة التمثيل الغذائي المتخمر ، لكنهم لا يتضررون من وجود الأكسجين كما هو الحال مع اللاهوائية. يظهر أنبوب E على اليمين ثقافة & # 8220Goldilocks & # 8221. يجب أن يكون مستوى الأكسجين مناسبًا تمامًا للنمو ، ليس كثيرًا وليس قليلًا جدًا. هؤلاء الميكرويروفيليس هي بكتيريا تتطلب حدًا أدنى من الأكسجين للنمو ، حوالي 1٪ -10٪ ، أقل بكثير من 21٪ الموجودة في الغلاف الجوي.

ومن أمثلة التمارين الهوائية الملزمة السل الفطري، العامل المسبب لمرض السل و ميكروكوكس لوتس، وهي بكتيريا موجبة الجرام تستعمر الجلد. النيسرية السحائية، العامل المسبب الشديد التهاب السحايا الجرثومي، و N. السيلان، العامل المسبب للأمراض المنقولة جنسيا السيلان، هي أيضا الهوائية الملزمة.

الشكل 2. رسم تخطيطي لتوزيع الخلايا البكتيرية في أنابيب ثيوجليكولات.

تم العثور على العديد من اللاهوائية الملزمة في البيئة حيث توجد الظروف اللاهوائية ، مثل الرواسب العميقة للتربة ، والمياه الساكنة ، وفي قاع المحيط حيث لا توجد حياة ضوئية. توجد أيضًا الظروف اللاهوائية بشكل طبيعي في الأمعاء للحيوانات. تلتزم اللاهوائية بشكل أساسي الجراثيم، تمثل جزءًا كبيرًا من الميكروبات في الأمعاء البشرية. توجد الظروف اللاهوائية العابرة عندما لا يتم تزويد الأنسجة بالدورة الدموية فإنها تموت وتصبح أرضًا خصبة لتكاثر اللاهوائية الملزمة. هناك نوع آخر من اللاهوائية الملزمة التي توجد في جسم الإنسان وهي موجبة الجرام ، على شكل قضيب المطثية النيابة. تسمح لهم قدرتها على تكوين الأبواغ الداخلية بالبقاء على قيد الحياة في وجود الأكسجين. أحد الأسباب الرئيسية للعدوى المكتسبة من الصحة هو جيم صعب، المعروف باسم C. diff. يزيد الاستخدام المطول للمضادات الحيوية للعدوى الأخرى من احتمال إصابة المريض بالعدوى الثانوية جيم صعب عدوى. يعطل العلاج بالمضادات الحيوية توازن الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء ويسمح باستعمار الأمعاء عن طريق جيم صعب، مما يسبب التهاب القولون.

تشمل المطثيات الأخرى المسؤولة عن العدوى الخطيرة C. tetani، وكيل التيتانوس ، و C. بيرفرينجنز، والذي يسبب الغرغرينا الغازية. في كلتا الحالتين ، تبدأ العدوى في الأنسجة الميتة (الأنسجة الميتة التي لا يتم إمدادها بالأكسجين عن طريق الدورة الدموية). هذا هو سبب ارتباط الجروح العميقة بالتيتانوس. عندما يصاحب موت الأنسجة نقص في الدورة الدموية ، تكون الغرغرينا دائمًا خطرًا.

تتطلب دراسة اللاهوائية الملزمة معدات خاصة. يجب أن تنمو البكتيريا اللاهوائية الملزمة في ظروف خالية من الأكسجين. النهج الأكثر شيوعًا هو الثقافة في جرة لاهوائية (الشكل 3). تحتوي الجرار اللاهوائية على عبوات كيميائية تزيل الأكسجين وتطلق ثاني أكسيد الكربون (CO2). ان غرفة لاهوائية هو صندوق مغلق يتم إزالة كل الأكسجين منه. تسمح القفازات المغلقة بالفتحات الموجودة في الصندوق بالتعامل مع الثقافات دون تعريض الثقافة للهواء (الشكل 3).

الشكل 3. (أ) تم تصوير جرة لاهوائية تحتوي على تسع لوحات بتري تدعم ثقافات. (ب) الفتحات الموجودة في جانب الصندوق اللاهوائي محكمة الغلق بأكمام تشبه القفازات تسمح بمعالجة الثقافات داخل الصندوق. (الائتمان أ: تعديل العمل من قبل مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها الائتمان ب: تعديل العمل من قبل NIST)

المكورات العنقودية و المعوية هي أمثلة على اللاهوائية الاختيارية. توجد المكورات العنقودية على الجلد والجهاز التنفسي العلوي. توجد بكتيريا Enterobacteriaceae بشكل أساسي في القناة الهضمية والجهاز التنفسي العلوي ولكنها قد تنتشر أحيانًا إلى المسالك البولية ، حيث تكون قادرة على التسبب في التهابات. ليس من غير المعتاد رؤية عدوى بكتيرية مختلطة حيث تستهلك اللاهوائيات الاختيارية الأكسجين ، مما يخلق بيئة تزدهر فيها اللاهوائيات.

تشمل الأمثلة على اللاهوائية اللاهوائية العصيات اللبنية والمكورات العقدية ، وكلاهما موجود في الكائنات الحية الدقيقة عن طريق الفم. العطيفة الصائمية، الذي يسبب التهابات الجهاز الهضمي ، هو مثال على الميكرويروفيل وينمو في ظروف منخفضة الأكسجين.

ال تركيز الأكسجين الأمثل، كما يوحي الاسم ، هو التركيز المثالي للأكسجين لكائن حي دقيق معين. يسمى أقل تركيز للأكسجين يسمح بالنمو بـ الحد الأدنى من تركيز الأكسجين المسموح به. أعلى تركيز للأكسجين يمكن تحمله هو الحد الأقصى لتركيز الأكسجين المسموح به. لن ينمو الكائن الحي خارج نطاق مستويات الأكسجين الموجودة بين الحد الأدنى والأقصى لتركيزات الأكسجين المسموح بها.

فكر في الأمر

  • هل تتوقع أن تكون السلالات البكتيرية الأقدم هوائية أو لاهوائية؟
  • ما هي البكتيريا التي تنمو في الجزء العلوي من أنبوب ثيوجليكولات ، والتي تنمو في قاع الأنبوب؟

Anerobe غير مرحب به

الشكل 4. هذه الصورة السريرية تصور القرحة على قدم مريض السكري. يمكن أن توفر الأنسجة الميتة المتراكمة في القرحة بيئة نمو مثالية للجراثيم اللاهوائية C. بيرفرينجنز، عامل مسبب للغرغرينا الغازية. (الائتمان: شيجيو كونو ، ريكو ناكاجاواشي ، جون أراتا ، بنيامين إيه ليبسكي)

تشارلز سائق حافلة متقاعد طور النوع 2 داء السكري منذ أكثر من 10 سنوات. منذ تقاعده ، أصبح أسلوب حياته مستقرًا جدًا وقد زاد وزنه بشكل كبير. على الرغم من أنه يشعر بوخز وخدر في قدمه اليسرى لفترة من الوقت ، إلا أنه لم يقلق لأنه يعتقد أن قدمه كانت ببساطة & # 8220 تنام. & # 8221 مؤخرًا ، لا يبدو أن خدش قدمه يشفى وهو أصبحت قبيحة بشكل متزايد. نظرًا لأن القرحة لم تزعجه كثيرًا ، فقد اعتقد تشارلز أنه لا يمكن أن يكون خطيرًا حتى لاحظت ابنته تلونًا أرجوانيًا ينتشر على الجلد وينز (الشكل 4). عندما رآه طبيبه أخيرًا ، نُقل تشارلز إلى غرفة العمليات. القرحة المفتوحة أو القرحة ناتجة عن أ القدم السكرية.

القلق هنا هو ذلك الغرغرينا الغازية قد يكون قد تماسك في الأنسجة الميتة. العامل الأكثر احتمالا للغرغرينا الغازية هو المطثية الحاطمة، وهي بكتيريا تشكل بوغًا موجبة الجرام. وهو عبارة عن مادة لاهوائية ملزمة تنمو في أنسجة خالية من الأكسجين. نظرًا لأن الجهاز الدوري لم يعد يزود الأنسجة الميتة بالأكسجين ، فإن الأنسجة الميتة توفر جيوبًا من البيئة المثالية لنمو C. بيرفرينجنز.

يفحص الجراح القرحة والصور الشعاعية لقدم تشارلز ويقرر أن العظم لم يصاب بعد. يجب إزالة الجرح جراحيًا (يشير التنضير إلى إزالة الأنسجة الميتة والمصابة) وإرسال عينة لتحليلها في المختبر الميكروبيولوجي ، ولكن لن يضطر تشارلز إلى بتر قدمه. كثير من مرضى السكري ليسوا محظوظين. في عام 2008 ، فقد ما يقرب من 70 ألف مريض بالسكري في الولايات المتحدة قدمًا أو طرفًا بسبب البتر ، وفقًا لإحصاءات من مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها. [1]


تحديد كائنات المياه العادمة

معظم البكتيريا التي تمتص المادة العضوية في نظام معالجة مياه الصرف هي ذات طبيعة اختيارية. هذا يعني أنها قابلة للتكيف من أجل البقاء والتكاثر في الظروف اللاهوائية أو الهوائية. تعتمد طبيعة البكتيريا الفردية على البيئة التي تعيش فيها. عادة ، ستكون البكتيريا الاختيارية لاهوائية ما لم يكن هناك نوع من العمليات الميكانيكية أو البيوكيميائية المستخدمة لإضافة الأكسجين إلى مياه الصرف الصحي. عندما تكون البكتيريا في طور الانتقال من بيئة إلى أخرى ، فإن التحول من حالة لاهوائية إلى حالة هوائية (والعكس صحيح) يحدث في غضون ساعتين.

البكتيريا اللاهوائية

تعيش البكتيريا اللاهوائية وتتكاثر في غياب الأكسجين الحر. يستخدمون مركبات مثل الكبريتات والنترات للحصول على الطاقة ويتم تقليل عملية التمثيل الغذائي بشكل كبير. من أجل إزالة كمية معينة من المواد العضوية في نظام المعالجة اللاهوائية ، يجب تعريض المادة العضوية لكمية أعلى بكثير من البكتيريا و / أو احتجازها لفترة زمنية أطول. سيكون الاستخدام النموذجي للبكتيريا اللاهوائية في خزان للصرف الصحي. يفرض التمثيل الغذائي الأبطأ للبكتيريا اللاهوائية أن يتم الاحتفاظ بالمياه العادمة عدة أيام من أجل تحقيق انخفاض اسمي بنسبة 50 ٪ في المواد العضوية. هذا هو السبب في أن خزانات الصرف الصحي تتبع دائمًا نوعًا من معالجة النفايات السائلة وعملية التخلص منها. ميزة استخدام العملية اللاهوائية هي أن المعدات الكهروميكانيكية غير مطلوبة. تطلق البكتيريا اللاهوائية كبريتيد الهيدروجين وكذلك غاز الميثان ، وكلاهما يمكن أن يخلق ظروفًا خطرة. حتى عندما يبدأ العمل اللاهوائي في خطوط التجميع في نظام الصرف الصحي ، يمكن أن يتراكم كبريتيد الهيدروجين القاتل أو غاز الميثان المتفجر ويهدد الحياة.

البكتيريا الهوائية

تعيش البكتيريا الهوائية وتتكاثر في وجود الأكسجين الحر. تحقق البكتيريا الاختيارية دائمًا حالة هوائية عند وجود الأكسجين. بينما يشير اسم "الهوائية" إلى تنفس الهواء ، فإن الأكسجين المذاب هو المصدر الأساسي للطاقة للبكتيريا الهوائية. التمثيل الغذائي للأيروبس أعلى بكثير منه في اللاهوائية. تعني هذه الزيادة أن هناك حاجة إلى عدد أقل من الكائنات الحية بنسبة 90٪ مقارنةً بالعملية اللاهوائية ، أو أن العلاج يتم في وقت أقل بنسبة 90٪. يوفر هذا عددًا من المزايا بما في ذلك نسبة أعلى من الإزالة العضوية. المنتجات الثانوية للبكتيريا الهوائية هي ثاني أكسيد الكربون والماء. تعيش البكتيريا الهوائية في هياكل استعمارية تسمى floc ويتم تعليقها من خلال الإجراء الميكانيكي المستخدم لإدخال الأكسجين في مياه الصرف الصحي. يؤدي هذا الإجراء الميكانيكي إلى تعريض الكتلة للمواد العضوية أثناء إجراء المعالجة. بعد عملية الهضم ، يقوم مصفاة الجاذبية بفصل الكتلة واستقرارها. نظرًا للطبيعة الميكانيكية لعملية الهضم الهوائي ، يلزم إجراء الصيانة وإشراف المشغل.

الحمأة المنشطة

يشار إلى الكتل الهوائية في حالة صحية باسم الحمأة المنشطة. في حين أن معدل الأيض للكتلة الهوائية أعلى بعشر مرات تقريبًا من الحمأة اللاهوائية ، يمكن زيادتها أكثر عن طريق تعريض البكتيريا لوفرة من الأكسجين. مقارنةً بخزان الصرف الصحي ، الذي يستغرق عدة أيام لتقليل المواد العضوية ، يمكن لخزان الحمأة المنشط تقليل نفس الكمية من المواد العضوية في حوالي 4-6 ساعات. هذا يسمح بدرجة أعلى بكثير من الكفاءة الكلية للعملية. في معظم الحالات ، يتم تحسين كفاءة العلاج ومستويات الإزالة بشكل كبير بحيث يتم تقليل مكونات المعالجة اللاحقة بشكل كبير أو التخلص منها تمامًا.

الكائنات الخيطية

غالبية الكائنات الخيطية هي بكتيريا ، على الرغم من أن بعضها يصنف على أنه طحالب أو فطريات أو أشكال حياة أخرى. هناك عدد من أنواع البكتيريا الخيطية التي تتكاثر في عملية الحمأة المنشطة. تؤدي الكائنات الخيطية عدة أدوار مختلفة في العملية ، بعضها مفيد وبعضها ضار. عندما تكون الكائنات الخيطية في تركيزات منخفضة في هذه العملية ، فإنها تعمل على تقوية جزيئات الكتلة. يقلل هذا التأثير من كمية القص في الحركة الميكانيكية لخزان التهوية ويسمح لجزيئات التكتل بالزيادة في الحجم. يتم ترسيخ جزيئات الكتلة الأكبر بسهولة في جهاز التصفية. تميل جزيئات الكتلة الكبيرة التي تستقر في المصفي أيضًا إلى تراكم الجسيمات الأصغر (امتصاص السطح) أثناء استقرارها ، مما ينتج عنه تدفق عالي الجودة. على العكس من ذلك ، إذا وصلت الكائنات الخيطية إلى تركيز عالٍ جدًا ، فيمكنها أن تمتد بشكل كبير من جزيئات الكتلة وتربط جسيم كتلة إلى آخر (تجسير interfloc) أو حتى تشكل حصيرة خيطية ذات حجم كبير جدًا. نظرًا لزيادة مساحة السطح ، بدون زيادة مقابلة في الكتلة ، لن تستقر الحمأة المنشطة جيدًا. ينتج عن هذا فصل أقل للمواد الصلبة وقد يتسبب في غسل المواد الصلبة من النظام. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تنحصر فقاعات الهواء في الحصيرة وتتسبب في طفوها ، مما ينتج عنه حصيرة حثالة عائمة. نظرًا لارتفاع مساحة سطح البكتيريا الخيطية ، فبمجرد وصولها إلى التركيز الزائد ، يمكنها امتصاص نسبة أعلى من المادة العضوية وتمنع نمو الكائنات الحية المرغوبة أكثر.

البروتوزوان والميتازوان

في نظام معالجة مياه الصرف الصحي ، يكون الشكل التالي للحياة الأعلى فوق البكتيريا هو البروتوزوان. تؤدي هذه الحيوانات وحيدة الخلية ثلاثة أدوار مهمة في عملية الحمأة المنشطة. وتشمل هذه تشكيل الكتل ، واقتصاص البكتيريا وإزالة المواد المعلقة. تعتبر البروتوزوان أيضًا مؤشرات على صحة الكتلة الحيوية وجودة النفايات السائلة. نظرًا لأن البروتوزوان أكبر حجمًا من البكتيريا الفردية ، يتم إجراء التحديد والتوصيف بسهولة. تشبه Metazoans إلى حد كبير البروتوزوان باستثناء أنها عادة ما تكون حيوانات متعددة الخلايا. عادة ما توجد اللافقاريات الكبيرة مثل الديدان الخيطية والروتيفير فقط في الكتلة الحيوية المتطورة بشكل جيد. يمكن أن يكون وجود الكائنات الأولية و metazoans والوفرة النسبية لبعض الأنواع مؤشرا على التغيرات التشغيلية داخل محطة المعالجة. وبهذه الطريقة ، يكون المشغل قادرًا على إجراء تعديلات وتقليل التأثيرات التشغيلية السلبية ببساطة عن طريق مراقبة التغييرات في السكان الأوليين والميتازوان.

النمو المشتت

النمو المشتت هو مادة معلقة في عملية الحمأة المنشطة التي لم يتم امتصاصها في جزيئات الكتلة. تتكون هذه المادة من كميات صغيرة جدًا من البكتيريا الغروية (صغيرة جدًا بحيث لا يمكن ترسبها) بالإضافة إلى الجسيمات العضوية وغير العضوية. في حين أن كمية صغيرة من النمو المشتت بين جزيئات الكتلة أمر طبيعي ، يمكن حمل الكميات الزائدة من خلال مصفاة ثانوية. عندما يتم تصريفها من محطة المعالجة ، يؤدي النمو المشتت إلى زيادة المواد الصلبة المتدفقة.

التصنيف

التصنيف هو علم تصنيف أشكال الحياة وفقًا لخصائصها. يتم استخدام ثمانية عشر فئة مختلفة لتحديد أشكال الحياة من الأوسع إلى الأكثر تحديدًا. هم: المملكة ، واللجوء ، واللجوء ، والطبقة العليا ، والطبقة ، والطبقة الفرعية ، والفوج ، والرائد ، والنظام ، والترتيب ، والعائلة الفائقة ، والعائلة ، والعائلة الفرعية ، والقبيلة ، والجنس ، والجنس ، والأنواع ، والأنواع الفرعية. عادة ما يكون تحديد الجنس محددًا بدرجة كافية لتحديد دور الكائنات الحية الموجودة في نظام معالجة مياه الصرف الصحي.

مؤشرات العملية

بعد تحديد التصنيف والتعداد والتقييم لخصائص الكائنات الحية والهياكل المختلفة الموجودة في عينة مياه الصرف الصحي ، يمكن استخدام المعلومات لاستخلاص النتائج المتعلقة بعملية المعالجة. العديد من المراجع الصناعية ، مثل بيولوجيا مياه الصرف الصحي: يمكن استخدام MICROLIFE من قبل اتحاد البيئة المائية ، لتوفير مؤشر شامل للظروف داخل عملية المعالجة. As an example, within most activated sludge processes, the shape of the floc particles can indicate certain environmental or operational conditions. A spherical floc particle indicates immature floc, as would be found during start-up or a process recovery. A mature floc particle of irregular shape indicates the presence of a beneficial quantity of filamentous organisms and good quality effluent. An excess of dispersed growth could indicate a very young sludge, the presence of toxic material, excess mechanical aeration or an extended period of time at low dissolved oxygen levels. Certain protozoans, such as amoebae and flagellates dominate during a system start-up. Free swimming ciliates are indicative of a sludge of intermediate health and an effluent of acceptable or satisfactory quality. A predominance of crawling ciliates, stalked ciliates and metazoans is an indicator of sludge with excellent health and an effluent of high quality.

Know your biota (bugs)

The primary reduction of organic material within a wastewater treatment plant is performed by a number of different types of microorganisms. Most of the organisms can be categorized as either bacteria, protozoans or metazoans. These organisms are present in the air, the soil and most, if not all, warm blooded animals, including man.

Identifying and understanding the various types of organisms, their functions and properties provides insight into the treatment process and process control decisions. The bacteria, single-celled and multi-celled animals that constitute the majority of these organisms are generally identified by the term “sludge”. The absence or presence of free oxygen will determine if the sludge is anaerobic or aerobic.

The lowest life form identified within treatment plant sludge is bacteria. One of the properties of bacteria is that they usually live in a colonial structure called floc. The structural nature and characteristics of a significant portion of the floc particles directly affect physical properties that contribute to treatment plant efficiency. The floc particles may be identified for shape, size, strength, surface area, density and the presence of higher life forms.


Small bacillus, not mobile, but above all it requires blood components for its development. It is one of the main causes of diseases such as ear and respiratory tract infections, meningititis and epiglottitis.

Rod-shaped bacteria that live as a commensal in the digestive tract of humans, as well as other vertebrates. Despite being a traditional member of the intestinal flora of healthy organisms, it can be an opportunistic infectious agent in diseased organisms or when infecting wounds.

Among the diseases associated with this bacterium are diarrhea, urinary tract infections, septicemia, bacteremia, pneumonia, empyema, surgical infections, among others. This bacteria develops resistance to drugs.


شاهد الفيديو: Anaerobic Respiration - GCSE Biology 9-1 (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Danawi

    نعم ، كل هذا مجرد خيال

  2. Mokazahn

    أعرف موقعًا مع إجابات على موضوع يثير اهتمامك.

  3. Doru

    أنا آسف ، لكن في رأيي أنت مخطئ. نحن بحاجة إلى مناقشة. اكتب لي في PM ، إنه يتحدث إليك.

  4. Norm

    في رأيي ، هذا موضوع مثير للاهتمام للغاية. أقترح عليك مناقشتها هنا أو في رئيس الوزراء.

  5. Pyt

    نعم ، أنا أفهمك. في ذلك ، يُعتقد أيضًا أن شيئًا ممتازًا ، وافق عليك.

  6. Cynfarch

    أعتقد أنه خطأ. اكتب لي في PM.



اكتب رسالة