Анаэробы и аэробы – две формы существования организмов на земле. В статье речь идёт о микроорганизмах.
Анаэробы – микроорганизмы, которые развиваются и размножаются в среде, не содержащей свободный кислород. Анаэробные микроорганизмы обнаруживаются практически во всех тканях человека из гнойно-воспалительных очагов. Их относят к условно-патогенным (существуют у человека в номе и развиваются только у людей с ослабленной иммунной системой), но иногда они могут быть патогенными (болезнетворными).
Патогенез: клостридиальные бактерии и экзотоксин ботулизма зараженной пищей попадают в желудочно-кишечный тракт. Вегетативные формы могут дополнительно продуцировать экзотоксин в желудочно-кишечном тракте. Ботулинический токсин всасывается в желудок и тонкую кишку и переходит в кровоток. Это показывает тропизм к нервным клеткам. Он ингибирует высвобождение ацетилхолина в концевых нервных окончаниях и, как результат, мышцы не могут быть свернуты.
Иммунитет: Приостановленные пациенты имеют антитоксический иммунитет. Патоанатомия: подкладка желудочно-кишечного тракта раздувается. Вещество имеет пунктуальные кровоизлияния. Мускулы грудной клетки, брюшной стенки, конечностей притупляются. Клиника: Инкубационный период составляет от 6 часов до 10 дней. В начале появляются желудочно-кишечные жалобы - тошнота, рвота, редко диарея. Есть усталость, легкая усталость, головные боли, уменьшенный мышечный тонус, ослабленные сухожильные рефлексы. С прогрессированием заболевания появляются неврологические расстройства.
Различают факультативные и облигатные анаэробы. Факультативные анаэробы могут развиваться и размножаться и в бескислородной и в кислородной среде. Это такие микроорганизмы как кишечная палочка, иерсинии, стафилококки, стрептококки, шигеллы и другие бактерии. Облигатные анаэробы могут существовать только в бескислородной среде и погибают при появлении свободного кислорода в окружающей среде. Облигатные анаэробы подразделяют на две группы:
Это влияет на черепно-мозговые нервы. Дисфагия, мягкость мягкого неба, отсутствие глотательного рефлекса, дизартрия, мчащийся голос к афонию. Менее распространены сухость во рту, жажда, ослабление до отсутствия перистальтики кишечника, запор, паралитическая непроходимость, удержание мочи. В последующие дни развиваются паралич и паралич мышц шеи, верхних конечностей, межпозвонковых мышц, мышц брюшной стенки. В тяжелых случаях происходит респираторная недостаточность - одышка, цианоз. Может произойти асфиксия и смертельный исход.
Болезнь длится 10-20 дней или более. Особая форма - ботулизм грудного молока. Наиболее часто поражаются дети в возрасте от 3 до 20 недель. Ботулинические споры падают с пищей в желудочно-кишечном тракте младенцев. Здесь они растут в вегетативных формах и продуцируют ботулинический токсин. Первым симптомом является начало запора. Затем появляется ненормальный сосательный, хриплый голос, мышечная слабость, илеус.
- бактерии, образующие споры, иначе их называют клостридии
- бактерии, не образующие споры, или иначе неклостридиальные анаэробы.
Клостридии — это возбудители анаэробных клостридиальных инфекций – ботулизма, клостридиальных раневых инфекций, столбняка. Неклостридиальные анаэробы это нормальная микрофлора человека и животных. К ним относят бактерии палочковидной и шаровидной формы: бактероиды, фузобактерии, пейллонеллы, пептококки, пептострептококки, пропионибактерии, эубактерии и другие.
Осложнения: аспирационная пневмония, миокардит, миозит могут возникать как осложнение. Исследования: Лабораторные исследования не показали конкретных изменений. Диагноз: Место на основе: - эпидемиологических данных - потребления домашних консервов, колбас, ветчины, рыбы. - Типичные неврологические симптомы. - микробиологические тесты - выделение фекального агента из фекалий, содержимого желудочно-кишечного тракта или из пищевых остатков.
Дифференциальный диагноз: Ботулизм следует отличать от полиомиелита, миастении, отравления атропином и т.д. Лечение: пациент немедленно госпитализирован. Промывание желудка и очищающая клизма. Проводится лечение антитоксической антивирусной сывороткой. В случае респираторных мышц пациент находится в дыхании.
Но неклостридиальные анаэробы могут существенно способствовать развитию гнойно-воспалительных процессов (перитонит, абсцессы лёгких и головного мозга, пневмония, эмпиема плевры, флегмоны челюстно-лицевой области, сепсис, отит и другие). Большинство анаэробных инфекций, вызываемых неклостридиальными анаэробами, относятся к эндогенным (внутреннего происхождения, вызываемые внутренними причинами) и развиваются главным образом при снижении сопротивляемости организма, устойчивости к воздействию болезнетворных микроорганизмов в результате травм, операций, переохлаждения, снижения иммунитета.
Профилактика: нет конкретной профилактики. Неспецифическая профилактика заключается в соблюдении технологических требований к сохранению пищевых продуктов. Прогноз: Сегодня смертность от ботулизма ниже 10%, но в необработанных случаях она достигает 70%.
Описание анаэробного вываривания из практики
Органические вещества требуемого качества и количества собираются в лотках. По результатам лабораторных анализов соотношение компонентов отдельных отходов определяется таким образом, чтобы анаэробное расщепление проводилось как можно интенсивнее. Затем гомогенизацию проводят в установке гомогенизации и пастеризации в установке для пастеризации. Влажность снижается за счет утолщения центрифугами и отстойниками. Процесс загущения ускоряется добавлением флокулянтов и коагулянтов. Это дает сырой осадок, который поступает в ферментер, где происходит анаэробная стабилизация первой стадии.
Основную часть анаэробов, играющих роль в развитии инфекций составляют бактероиды, фузобактерии, пептострептококки и споровые палочки. Половину гнойно-воспалительных анаэробных инфекций вызывают бактероиды.
- Бактероиды-палочки, размером 1-15 мкм, наподвижные или движущиеся с помощью жгутиков. Они выделяют токсины, действующие в качестве факторов вирулентности (болезнетворности).
- Фузобактерии – палочковидные облигатные (выживающие только в отсутствие кислорода) анаэробные бактерии, обитают на слизистой оболочке рта и кишечника, могут быть неподвижными или подвижными, содержат сильный эндотоксин.
- Пептострептококки – сферические бактерии, расположены по две, четыре, неправильныи скоплениями или цепочками. Это безжгутиковые бактерии, спор не образуют. Пептококки – род сферических бактерий, представленных одним видом P.niger. Расположены поодиночке, парами или скоплениями. Жгутиков у пептококков нет, спор они не образуют.
- Вейонеллы – род диплококков (бактерии кокковой формы, клетки которых располагаются парами), расположенных в виде короткими цепочами, неподвижны, спор не образуют.
- Другие неклостридиальные анаэробные бактерии, которые выделяют из инфекционных очагов больных — пропионовые бактерии, волинеллы, роль которых менее изучена.
Клостридии – род спорообразующих анаэробных бактерий. Клостридии обитают на слизистых желудочно-кишечного тракта. Клостридии в основном патогенны (болезнетворны) для человека. Они выделяют специфические для каждого вида высокоактивные токсины. Возбудителем анаэробной инфекции может быть как один вид бактерий, так и несколько видов микроорганизмов: анаэробно-анаэробной (бактероиды и фузобактерии), анаэробно-аэробной (бактероиды и стафилококки, клостридии и стафилококки)
С помощью перелива он поступает в ферментер, вторая степень стабилизации. Из этих двух ферментеров - биогаз и переваривание. Биогаз хранится в специальном контейнере. Целый объект, позволяющий использовать процесс анаэробного вываривания, построен для непрерывной работы. Это помогает обеспечить перелив между ферментером для стабилизации первой ступени и ферментера для стабилизации второй ступени. Ферментеры никогда не будут разряжаться только в случае пробоя, например, чрезмерного брожения содержимого ферментера или наличия ингибиторов.
Аэробы - организмы, которым для жизнедеятельности и размножения необходим свободный кислород. В отличие от анаэробов у аэробов кислород участвует в процессе выработки необходимой им энергии. К аэробам относятся животные, растения и значительная часть микроорганизмов, среди которых выделяют.
- облигатных аэробов – это «строгие» или «безусловные» аэробы, получают энергию только из окислительных реакций с участием кислорода; к ним относятся, например, некоторые виды псевдомонад, многие сапрофиты, грибы, Diplococcus pneumoniae, дифтерийные палочки
- в группе облигатных аэробов можно выделить микроаэрофилов – для жизнедеятельности им необходимо низкое содержание кислорода. При попадании в обычную внешнюю среду такие микроорганизмы подавляются или гибнут, поскольку кислород отрицательно влияет на действие их ферментов. К ним относятся, например, менингококки, стрептококки, гонококки.
- факультативные аэробы – микроорганизмы, которые могут развиваться и при отсутствии кислорода, например, дрожжевая палочка. К этой группе относится большинство патогенных микробов.
Для каждого аэробного микроорганизма существует свой минимум, оптимум и максимум концентрации кислорода в окружающей его среде, необходимой для его нормального развития. Повышение содержания кислорода за границу «максимум» ведёт к гибели микробов. Все микроорганизмы гибнут при концентрации кислорода 40-50%.
Переокисление может происходить в течение нескольких часов, поэтому необходимо постоянно брать образцы из ферментеров и проверять, хорошо ли содержимое. Если происходит чрезмерное подкисление, ферментер должен быть слит и очищен, что может привести к нежелательным потерям времени и чрезмерному накоплению входных материалов.
Микроорганизмы, присутствующие в анаэробном расщеплении
Микроорганизмы делятся на использование кислорода для анаэробного и аэробного использования. Анаэробные микроорганизмы не требуют кислорода для разложения органических веществ. Напротив, аэробные микроорганизмы нуждаются в кислороде. Также возможно разделить микроорганизмы с точки зрения процесса анаэробного сбраживания, в котором они находят свое применение в разложении, а также какие типы материалов они обрабатывают и какие продукты они производят. Это, например, метаногенные бактерии, которые могут быть далее разделены на ацетотрофные и гидротрофные.
Аэробные бактерии – это микроорганизмы, которым для нормальной жизнедеятельности необходим свободный кислород. В отличие от всех анаэробов у них он участвует и в процессе выработки энергии, необходимой им для размножения. Эти бактерии не имеют выраженного ядра. Они размножаются почкованием или делением и при окислении образуют различные токсичные продукты неполного восстановления.
Микроорганизмы, использующие анаэробное расщепление
Другая группа, которая может и должна произойти в метаногенной фазе, - это небольшие группы микроорганизмов, которые продуцируют серу и азот. Меньшие количества могут также присутствовать грибы, плесень и дрожжи. Также регулярно присутствуют нитрифицирующие нитрозомоны и нитробактер. Наличие волокнистых микроорганизмов является обычным явлением, но, если оно будет подавлено, вызовет технологические проблемы с плохими осадками и загущающими свойствами осадка. Из высших организмов в состав активного ила регулярно входят различные простейшие, коловратки, нематоды и т.д. перитрех является наиболее представительным из простейших.
Не многие знают, что аэробные бактерии (простыми словами аэробы) – это такие организмы, которые могут обитать и в почве, и в воздухе, и в воде. Они активно участвуют в круговороте веществ и обладают несколькими специальными ферментами, обеспечивающими их разложение (например, каталазой, супероксиддисмутазой и другими). Дыхание данных бактерий осуществляется путем прямого окисления метана, водорода, азота, сероводорода, железа. Они способны существовать в широком диапазоне при парциальном давлении 0,1-20 атм.
Прионы указывают состояние активированного ила. Они присутствуют в нем, потому что в них богатая диета. Основным источником патогенных микроорганизмов являются экскременты инфицированных людей и животных в очищающих суспензиях. Патогенные организмы, которые могут возникать в сточных водах, включают вирусы, например, гепатит А, сальмонелла, кишечная палочка, простейшие и паразитические черви.
Бактерии метаногенной фазы можно подразделить только на гидротрофные или только ацетотрофные, в частности на разложение субстрата. По сравнению со второй группой они растут медленнее. Они растут относительно быстро, их время генерации составляет около 6 часов. В анаэробном процессе он действует как саморегулятор. Они удаляют водород из процесса, концентрация которого должна быть минимальной в работоспособности организма. Наибольшее влияние на водород оказывает ацетогенные бактерии, разлагающие пропионовую кислоту и масляную кислоту.
Культивирование аэробных грамотрицательных и грамположительных бактерий подразумевает не только использование подходящей для них питательной среды, но и количественный контроль кислородной атмосферы и удержание оптимальных температур. Для каждого микроорганизма этой группы существует и минимум, и максимум кислородной концентрации в среде, окружающей его, необходимой для его нормального размножения и развития. Поэтому к прекращению жизнедеятельности таких микробов ведет как уменьшение, так и повышение содержания кислорода за предел «максимума». Все аэробные бактерии гибнут при концентрации кислорода от 40 до 50%.
Для этих организмов жизненно важное значение имеет присутствие гидрогенотрофных организмов. Метанические бактерии являются наиболее важной метаболической группой процесса метанизации. Эти бактерии превращают углеродсодержащие конечные продукты в газовую фазу и, таким образом, заканчивают метаболическую цепь анаэробного разложения органического вещества. Метаногенные бактерии в клеточной стенке не содержат мурейна. Они филогенетически связаны с самыми примитивными организмами в начале жизни на Земле.
Они требуют низкого окислительно-восстановительного потенциала для их роста, поскольку в начале их жизни окружающая среда была чрезвычайно редуктивной. Основываясь на образовании метана из различных известных субстратов, было обнаружено, что использование этих бактерий является наименее энергосберегающей реакцией метана из уксусной кислоты. На скорость производства метана и темпы роста метаногенеза влияют различные энергетические выходы реакций. При выращивании на уксусной кислоте время генерации метаногенных бактерий составляет от 2 до 10 дней.
Виды аэробных бактерий
По степени зависимости от свободного кислорода все аэробные бактерии делят на такие виды:
1. Облигатные аэробы – это «безусловные» или «строгие» аэробы, которые способны развиваться только, когда в воздухе высокая концентрация кислорода, так как они получают энергию из окислительных реакций с его участием. К ним относятся:
При выращивании на водороде с двуокисью углерода время генерации этих бактерий составляет от 9 до 24 часов. Ингибирование использования уксусной кислоты может происходить в присутствии энергоэффективных субстратов, содержащих водород и метанол. В случае сравнения потребления кинетической энергии уксусной кислоты и водорода мы обнаруживаем, что максимальная скорость роста в 5-10 раз выше при потреблении водорода, чем уксусная кислота. Сродство к уксусной кислоте примерно в 10 раз ниже, чем у водорода, в зависимости от типа метаногена.
Анаэробные технологии очистки
Стабилизация осадка в анаэробных реакторах, анаэробная очистка сточных вод была усовершенствована на протяжении ста лет. Одним из наиболее важных факторов, влияющих на экономическую эксплуатацию установок по обработке осадка, использующих анаэробное расщепление, является концентрация обрабатываемого осадка. По этой причине осадок сгущается под действием силы тяжести - механически перед входом в реактор. Сгущение ила вызывает увеличение процесса анаэробного сбраживания. С утолщением имеет место еще одна значительная стадия интенсификации - распад активированных иловых клеток.
2. Факультативные аэробы – микроорганизмы, развивающиеся даже при очень низком количестве кислорода. К данной группе относится.