الكائنات اللاهوائية. ما هي البكتيريا اللاهوائية والالتهابات اللاهوائية

اللاهوائية والهوائية نوعان من أشكال وجود الكائنات الحية على الأرض. هذه المقالة عن الكائنات الحية الدقيقة.

اللاهوائية هي كائنات دقيقة تتطور وتتكاثر في بيئة لا تحتوي على أكسجين حر. توجد الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية في جميع الأنسجة البشرية تقريبًا من البؤر الالتهابية. يتم تصنيفها على أنها مسببة للأمراض مشروطة (توجد في شخص في نوم وتتطور فقط في الأشخاص الذين يعانون من ضعف. الجهاز المناعي) ، ولكن في بعض الأحيان يمكن أن تكون مسببة للأمراض (مسببة للأمراض).

هناك اللاهوائية الاختيارية والإلزامية. يمكن أن تتطور اللاهوائية الاختيارية وتتضاعف في كل من البيئات الخالية من الأكسجين والأكسجين. هذه كائنات دقيقة القولونية، يرسينيا ، المكورات العنقودية ، العقدية ، الشيغيلة والبكتيريا الأخرى. لا يمكن أن توجد اللاهوائية الملزمة إلا في بيئة نقص الأكسجين وتموت عندما يظهر الأكسجين الحر فيها بيئة. تنقسم اللاهوائية الملتزمة إلى مجموعتين:

• البكتيريا المكونة للأبواغ ، والمعروفة باسم المطثيات
• البكتيريا التي لا تشكل الأبواغ أو اللاهوائية غير المطثية.

المطثيات هي العوامل المسببة للعدوى المطثية اللاهوائية - التسمم الغذائي ، المطثية التهابات الجروح، كُزاز. اللاهوائية غير المطثية هي البكتيريا العاديةالإنسان والحيوان. وتشمل هذه البكتيريا على شكل قضيب وكروية: البكتيريا ، fusobacteria ، peillonella ، peptococci ، peptostreptococci ، propionibacteria ، eubacteria وغيرها.

لكن اللاهوائية غير المطثية يمكن أن تساهم بشكل كبير في تطور العمليات الالتهابية القيحية (التهاب الصفاق ، خراجات الرئتين والدماغ ، الالتهاب الرئوي ، الدبيلة الجنبية ، الفلغمون في منطقة الوجه والفكين ، الإنتان ، التهاب الأذن ، وغيرها). معظم الالتهابات اللاهوائية التي تسببها اللاهوائية غير المطثية هي ذاتية المنشأ (أصل داخلي ، تسببها أسباب داخلية) وتتطور بشكل أساسي مع انخفاض مقاومة الجسم ومقاومة آثار مسببات الأمراض نتيجة الإصابات والعمليات وانخفاض درجة حرارة الجسم وانخفاض المناعة.

الجزء الرئيسي من اللاهوائيات التي تلعب دورًا في الإصابة بالعدوى هي البكتيريا ، والبكتيريا المغزلية ، والمكورات الببتوستية ، و قضبان بوغ. نصف الالتهابات اللاهوائية قيحية تسببها البكتيريا.

• عصي بكتيرويد ، حجمها 1-15 ميكرون ، غير متحركة أو تتحرك بمساعدة الأسواط. تفرز السموم التي تعمل كعوامل ضراوة (مسببات الأمراض).
• البكتيريا المغزلية - تلتزم على شكل قضيب (تعيش فقط في حالة عدم وجود الأكسجين) البكتيريا اللاهوائية، تعيش على الغشاء المخاطي للفم والأمعاء ، يمكن أن تكون ثابتة أو متحركة ، وتحتوي على سم داخلي قوي.
• Peptostreptococci هي بكتيريا كروية ، مرتبة في ثنائيات أو أربع مجموعات أو سلاسل غير منتظمة. هذه بكتيريا غير سوطية لا تشكل جراثيم. Peptococci هو جنس من البكتيريا الكروية ممثلة بنوع واحد P.niger. مرتبة منفردة ، في أزواج أو في مجموعات. لا تحتوي المكورات العقدية على سوط ولا تشكل جراثيم.
• Veionella هو جنس من المكورات الثنائية (بكتيريا من شكل coccal ، يتم ترتيب خلاياها في أزواج) ، مرتبة في سلاسل قصيرة ، غير متحركة ، لا تشكل جراثيم.
• البكتيريا اللاهوائية الأخرى غير المطثية المعزولة من البؤر المعدية للمرضى هي البكتيريا البروبيونية ، الفلينيلا ، التي لم يتم دراسة دورها.

المطثية هي جنس من البكتيريا اللاهوائية المكونة للجراثيم. تعيش المطثيات على الأغشية المخاطية الجهاز الهضمي. المطثيات هي بشكل رئيسي مسببة للأمراض (مسببة للأمراض) للإنسان. تفرز سمومًا نشطة للغاية خاصة بكل نوع. يمكن أن يكون العامل المسبب للعدوى اللاهوائية إما نوعًا واحدًا من البكتيريا أو عدة أنواع من الكائنات الحية الدقيقة: اللاهوائية اللاهوائية (البكتيريا والبكتيريا المغزلية) ، اللاهوائية الهوائية (البكتيريا والمكورات العنقودية والمطثيات والمكورات العنقودية)

الهوائية هي كائنات حية تحتاج إلى أكسجين مجاني للحياة والتكاثر. على عكس اللاهوائية ، تشارك الأيروبس في عملية توليد الطاقة التي يحتاجونها. تشمل الأيروبز الحيوانات والنباتات وجزءًا كبيرًا من الكائنات الحية الدقيقة ، والتي يتم عزلها من بينها.

• هوائيات ملزمة - وهي عبارة عن أيروبونات "صارمة" أو "غير مشروطة" ، ولا تتلقى الطاقة إلا من التفاعلات المؤكسدة التي تشتمل على الأكسجين ؛ وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، بعض أنواع Pseudomonas ، والعديد من النباتات الرخامية ، والفطريات ، والمكورات الرئوية ، والدفتيريا العصوية
• في مجموعة الأيروبس الملزمة ، يمكن تمييز الكائنات الدقيقة - لنشاطها الحيوي الذي يحتاجون إليه محتوى منخفضالأكسجين. عند دخول العادي بيئة خارجيةيتم قمع أو قتل هذه الكائنات الحية الدقيقة ، لأن الأكسجين يؤثر سلبًا على عمل إنزيماتها. وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، المكورات السحائية ، والمكورات العقدية ، والمكورات البنية.
• الهوائية الاختيارية - الكائنات الحية الدقيقة التي يمكن أن تتطور في غياب الأكسجين ، على سبيل المثال ، عصية الخميرة. تنتمي معظم الميكروبات المسببة للأمراض إلى هذه المجموعة.

لكل كائن حي دقيق هوائي ، يوجد حد أدنى ومثالي وحد أقصى من تركيز الأكسجين في بيئته ، وهو أمر ضروري من أجل التطور الطبيعي. تؤدي زيادة محتوى الأكسجين إلى ما بعد "الحد الأقصى" إلى موت الميكروبات. تموت جميع الكائنات الحية الدقيقة بتركيز أكسجين 40-50٪.

تسمى الكائنات الحية القادرة على الحصول على الطاقة في غياب الأكسجين اللاهوائية. علاوة على ذلك ، فإن مجموعة اللاهوائيات تشمل كلا من الكائنات الحية الدقيقة (البروتوزوا ومجموعة من بدائيات النوى) والكائنات الحية الدقيقة ، والتي تشمل بعض الطحالب والفطريات والحيوانات والنباتات. في مقالتنا ، سوف نلقي نظرة فاحصة على البكتيريا اللاهوائية التي تستخدم للتنظيف مياه الصرففي مرافق العلاج المحلية. نظرًا لأنه يمكن استخدام الكائنات الحية الدقيقة الهوائية معها في محطات معالجة مياه الصرف الصحي ، فسنقارن هذه البكتيريا.

تصنيف

ما هي اللاهوائية ، اكتشفنا ذلك. الآن من الجدير فهم الأنواع التي يتم تقسيمها إليها. في علم الأحياء الدقيقة ، يتم استخدام جدول تصنيف اللاهوائية التالية:

• الكائنات الحية الدقيقة الاختيارية. تسمى البكتيريا اللاهوائية الاختيارية البكتيريا التي يمكنها تغيير مسارها الأيضي ، أي أنها قادرة على تغيير التنفس من اللاهوائية إلى الهوائية والعكس بالعكس. يمكن القول أنهم يعيشون بشكل اختياري.
• ممثلي Capneistic من المجموعةقادرة على العيش فقط في بيئة مع محتوى مخفضالأكسجين و محتوى عاليثاني أكسيد الكربون.
• كائنات صارمة بشكل معتدليمكن أن يعيش في بيئة تحتوي على الأكسجين الجزيئي. ومع ذلك ، فهم غير قادرين على التكاثر هنا. يمكن للهواة الكبيرة البقاء على قيد الحياة والتكاثر في بيئة ذات ضغط جزئي منخفض للأكسجين.
• الكائنات الحية الدقيقة المتحملة للهواءيختلفون في أنهم لا يستطيعون العيش بشكل اختياري ، أي أنهم غير قادرين على التحول من التنفس اللاهوائي إلى التنفس الهوائي. ومع ذلك ، فهي تختلف عن مجموعة الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية الاختيارية من حيث أنها لا تموت في بيئة بها الأكسجين الجزيئي. تشمل هذه المجموعة معظم بكتيريا الزبد وبعض أنواع الكائنات الحية الدقيقة لحمض اللاكتيك.
• تلزم البكتيريايموت بسرعة في بيئة تحتوي على الأكسجين الجزيئي. إنهم قادرون على العيش فقط في ظروف من العزلة الكاملة عنه. تشمل هذه المجموعة الأهداب والسوط وبعض أنواع البكتيريا والخمائر.

تأثير الأكسجين على البكتيريا

تؤثر أي بيئة تحتوي على الأكسجين بقوة على أشكال الحياة العضوية. الشيء هو أن في عملية الحياة أشكال مختلفةالحياة أو بسبب تأثير بعض الأنواع إشعاعات أيونيةتتشكل أنواع الأكسجين التفاعلية ، وهي أكثر سمية مقارنة بالمواد الجزيئية.

العامل الرئيسي المحدد لبقاء الكائن الحي في بيئة الأكسجين هو وجود مضادات الأكسدة نظام وظيفيالتي هي قادرة على القضاء. عادة ، يتم توفير وظائف الحماية هذه عن طريق واحد أو عدة إنزيمات في وقت واحد:

• السيتوكروم.
• الكاتلاز.
• ديسموتاز فوق أكسيد.

في الوقت نفسه ، تحتوي بعض البكتيريا اللاهوائية من الأنواع الاختيارية على نوع واحد فقط من الإنزيم - السيتوكروم. تحتوي الكائنات الحية الدقيقة الهوائية على ما يصل إلى ثلاثة سيتوكرومات ، لذا فهي تشعر بالرضا في بيئة الأكسجين. وتلتزم اللاهوائية بعدم احتوائها على السيتوكروم إطلاقا.

ومع ذلك ، يمكن لبعض الكائنات اللاهوائية أن تعمل على بيئتها وتخلق احتمالية مناسبة للأكسدة والاختزال. على سبيل المثال ، تقلل بعض الكائنات الحية الدقيقة من حموضة البيئة من 25 إلى 1 أو 5. قبل التكاثر ، مما يسمح لها بحماية نفسها بحاجز خاص. ويمكن للكائنات الحية اللاهوائية ، التي تطلق بيروكسيد الهيدروجين أثناء حياتها ، أن تزيد من حموضة البيئة.

هام: لتوفير حماية إضافية من مضادات الأكسدة ، تصنع البكتيريا أو تتراكم مضادات الأكسدة منخفضة الوزن الجزيئي ، والتي تشمل فيتامينات A و E و C ، بالإضافة إلى حامض الستريك وأنواع أخرى من الأحماض.

كيف تحصل اللاهوائية على الطاقة؟

1. تحصل بعض الكائنات الحية الدقيقة على الطاقة من تقويض مركبات الأحماض الأمينية المختلفة ، مثل البروتينات والببتيدات ، وكذلك الأحماض الأمينية نفسها. عادةً ما تسمى عملية إطلاق الطاقة هذه بالتعفن. وتسمى البيئة نفسها ، في تبادل الطاقة التي يتم فيها ملاحظة العديد من عمليات تقويض مركبات الأحماض الأمينية والأحماض الأمينية نفسها ، بيئة متعفنة.
2. البكتيريا اللاهوائية الأخرى قادرة على تكسير الهيكسوسيس (الجلوكوز). في هذه الحالة ، يمكن استخدامها طرق مختلفةشق:
   • تحلل السكر. بعد ذلك ، تحدث عمليات التخمير في البيئة ؛
   • مسار مؤكسد
   • تفاعلات Entner-Doudoroff التي تحدث تحت ظروف حمض mannanoic أو hexuronic أو الجلوكونيك.

في هذه الحالة ، يمكن فقط للممثلين اللاهوائيين استخدام تحلل السكر. يمكن تقسيمها إلى عدة أنواع من التخمير ، اعتمادًا على المنتجات التي تكونت بعد التفاعل:

• التخمير الكحولي
• التخمير اللبني
• نوع حامض الفورميك المعوية.
• تخمير الزبد
• تفاعل حمض البروبيونيك
• العمليات مع إطلاق الأكسجين الجزيئي ؛
• تخمير الميثان (المستخدم في خزانات الصرف الصحي).

ملامح اللاهوائية لخزان الصرف الصحي

تستخدم خزانات الصرف الصحي اللاهوائية الكائنات الحية الدقيقة القادرة على معالجة مياه الصرف الصحي بدون أكسجين. كقاعدة عامة ، في المقصورة حيث توجد اللاهوائية ، يتم تسريع عمليات تسوس مياه الصرف بشكل كبير. نتيجة لهذه العملية ، تسقط المركبات الصلبة إلى القاع على شكل رواسب. في الوقت نفسه ، يتم تنظيف المكون السائل لمياه الصرف نوعياً من الشوائب العضوية المختلفة.

خلال حياة هذه البكتيريا ، عدد كبير منمركبات صلبة. كلهم يستقرون في قاع المنطقة المحلية محطة معالجةلذلك فهي بحاجة إلى التنظيف المنتظم. إذا لم يتم إجراء التنظيف في الوقت المناسب ، فإن التشغيل الفعال والمنسق جيدًا لمحطة المعالجة يمكن أن يتعطل تمامًا ويتوقف عن العمل.

تنبيه: لا يجب استخدام الرواسب التي تم الحصول عليها بعد تنظيف خزان الصرف كسماد ، حيث يحتوي الكائنات الدقيقة الضارةقادرة على الإضرار بالبيئة.

نظرًا لأن الممثلين اللاهوائيين للبكتيريا ينتجون الميثان أثناء نشاطهم الحيوي ، يجب أن تكون مرافق المعالجة التي تعمل مع استخدام هذه الكائنات مجهزة بنظام تهوية فعال. خلاف ذلك رائحة كريهةقادرة على إتلاف الهواء المحيط.

هام: كفاءة معالجة المياه العادمة باستخدام اللاهوائية هي فقط 60-70٪.

مساوئ استخدام اللاهوائية في خزانات الصرف الصحي

الممثلين اللاهوائيين للبكتيريا ، والتي هي جزء من المنتجات البيولوجية المختلفة لخزانات الصرف الصحي ، لها العيوب التالية:

1. النفايات التي يتم إنشاؤها بعد معالجة مياه الصرف الصحي بواسطة البكتيريا غير مناسبة لتخصيب التربة بسبب محتوى الكائنات الحية الدقيقة الضارة فيها.
2. نظرًا لأن كمية كبيرة من الرواسب الكثيفة تتشكل خلال حياة اللاهوائية ، فيجب إزالتها بانتظام. للقيام بذلك ، سيتعين عليك الاتصال بالمكانس الكهربائية.
3. لم تكتمل معالجة مياه الصرف باستخدام البكتيريا اللاهوائية ، ولكن بحد أقصى 70 بالمائة فقط.
4. يمكن لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي التي تعمل بهذه البكتيريا أن تنبعث منها رائحة كريهة للغاية ، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن هذه الكائنات الحية الدقيقة تنبعث منها غاز الميثان خلال حياتها.

الفرق بين اللاهوائية والأيروبس

الفرق الرئيسي بين الأيروبس واللاهوائي هو أن الأول قادر على العيش والتكاثر في ظروف تحتوي على نسبة عالية من الأكسجين. لذلك ، فإن خزانات الصرف الصحي هذه مزودة بالضرورة بضاغط وجهاز تهوية لضخ الهواء. كقاعدة عامة ، لا تنبعث من محطات معالجة مياه الصرف الصحي المحلية مثل هذه الرائحة الكريهة.

في المقابل ، فإن الممثلين اللاهوائيين (كما يوضح جدول علم الأحياء الدقيقة الموصوف أعلاه) لا يحتاجون إلى الأكسجين. علاوة على ذلك ، فإن بعض الأنواع يمكن أن تموت متى محتوى عاليهذه المادة. لذلك ، لا تتطلب خزانات الصرف الصحي هذه ضخ الهواء. بالنسبة لهم ، من المهم فقط إزالة الميثان الناتج.

الفرق الآخر هو كمية الرواسب المتكونة. في الأنظمة ذات الأيروبس ، تكون كمية الحمأة أقل بكثير ، وبالتالي يمكن إجراء تنظيف الهيكل بشكل أقل تكرارًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تنظيف خزان الصرف الصحي دون استدعاء شاحنات التفريغ. لإزالة الرواسب السميكة من الغرفة الأولى ، يمكنك أخذ شبكة عادية ، ولضخ الحمأة المنشطة المتكونة في الغرفة الأخيرة ، يكفي استخدام مضخة تصريف. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام الحمأة المنشطة من محطة المعالجة باستخدام الأيروبس لتخصيب التربة.