البكتيريا اللاهوائية الاختيارية: خصائص وأمثلة من الأنواع

البكتيريا اللاهوائية الاختيارية هي بكتيريا قادرة على العيش في ظروف وجود وغياب الأكسجين. الأكسجين هو مركب شديد التفاعل وضروري للعديد من البكتيريا وبالنسبة لمعظم الكائنات الحية ، ومع ذلك ، فإن هذا العنصر قاتل لبعض أنواع البكتيريا.

بين أنواع البكتيريا اللاهوائية الاختيارية ، هناك أنواع ذات أهمية صناعية وتجارية ، سواء في الصناعات الغذائية أو الصيدلانية أو مستحضرات التجميل ، وغيرها. الأنواع الأخرى ، من ناحية أخرى ، قادرة على إنتاج الأمراض الفتاكة للإنسان.

ملامح

السمة الرئيسية للبكتيريا اللاهوائية الاختيارية هي أنها يمكن أن تستخدم الأكسجين في عمليات التمثيل الغذائي الخاصة بهم ، ولكن يمكنهم أيضا استخدام التنفس اللاهوائي أو الأيض التخمير في حالة عدم وجود الأكسجين.

من الخصائص الأخرى المرتبطة بعملية التمثيل الغذائي ، أن البكتيريا الاختيارية تفتقر إلى ديسموتاز إنزيم الفوق أكسيد. هذا الانزيم هو سمة من البكتيريا الهوائية الصارمة. تتمثل وظيفة الإنزيم في تحلل الأكسيد الفائق (O 2 -) ، وهو منتج وسيط للأيض الهوائي.

الأيض النشط

يجب على جميع الكائنات الحية الحصول على الطاقة لعملياتها الحيوية ؛ تلك الطاقة التي يحصلون عليها من الغذاء ، سواء تم توليفها بأنفسهم (autotrophs) أو التي سبق تطويرها و / أو معالجتها (heterotrophs).

يتم استخدام الطاقة الموجودة في الغذاء (جزئيًا) لتخليق ATP من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تشكل جزءًا من عملية التمثيل الغذائي. لهذا يجب عليهم كسر الروابط الكيميائية داخل الجزيئات التي تشكل الغذاء.

يؤدي تمزق هذه الروابط إلى إطلاق الإلكترونات أو ذرات الهيدروجين التي يجب أن تقبلها المركبات الأخرى. إذا كان المستقبل النهائي للإلكترونات ، أو الهيدروجين ، عبارة عن مركب عضوي ، فإن التفاعل يعرف باسم التخمير ، بينما إذا كان المستقبل النهائي مركبًا غير عضوي ، فسيحدث التنفس.

أثناء التنفس ، الأكثر شيوعا هو الإلكترون الأكسجين. ويسمى التنفس الهوائية. ومع ذلك ، في حالة عدم وجود الأكسجين ، قد تستخدم بعض الكائنات الحية ، مثل بعض البكتيريا ، مركبات غير عضوية بخلاف الأكسجين كمستقبلات نهائية للإلكترونات ، مع حدوث تنفس لاهوائي.

أنواع البكتيريا حسب إعتمادها على الأكسجين

يمكن تصنيف البكتيريا اعتمادًا على ما إذا كانت تستخدم الأكسجين في عملية التمثيل الغذائي من عدمه بالطريقة التالية:

هوائيا

يستخدمون الأكسجين كمستقبل نهائي للإلكترونات في عمليات التمثيل الغذائي. لذلك هم قادرون على النمو والازدهار في وجود الأكسجين. أخيرًا ، الأنواع الهوائية الصارمة لا يمكنها البقاء في ظروف نقص الأكسجين.

microaerophilic

إنها مجموعة من البكتيريا التي ، على الرغم من احتياجها إلى الأكسجين ، لا يمكنها أن تزدهر إلا في البيئات التي تكون فيها تركيزات هذا العنصر أقل (أقل من 10٪) من التركيز الطبيعي في الهواء (20٪).

اللاهوائية

الأنواع التي لا تستخدم الأكسجين في تفاعلاتها الأيضية. بالنسبة لبعض الأنواع اللاهوائية ، الأكسجين هو عنصر سام ، كونه قاتلاً بالنسبة لهم ، حتى بتركيزات منخفضة للغاية. ومع ذلك ، يمكن لبعض الأنواع تحملها ، وحتى استخدامها في نهاية المطاف ؛ لذلك ، يمكن تقسيم البكتيريا اللاهوائية إلى:

متحمل للهواء

إنهم غير قادرين على استخدام الأكسجين في عملية التمثيل الغذائي ، ولكن هذا ليس فتاكًا ، لذلك يمكنهم العيش في بيئات ذات تركيزات أكسجين طبيعية.

اختياري

البكتيريا التي يمكن أن تستخدم الأكسجين كمستقبل نهائي للإلكترون أثناء عملية التمثيل الغذائي للطاقة ، ولكن في حالة عدم وجود هذا العنصر يمكن البقاء على قيد الحياة باستخدام مسارات التمثيل الغذائي الأخرى.

تطبيقات

تمثل بعض البكتيريا اللاهوائية الاختيارية أهمية كبيرة من الناحية الصناعية. تشمل هذه المجموعة ، على سبيل المثال ، البكتيريا المستخدمة للحصول على المشروبات الكحولية المخمرة ، مثل النبيذ أو البيرة.

كما أنها تستخدم في صناعة المواد الغذائية للحصول على الأطعمة المخمرة مثل الجبن والزبادي وغيرها. وتستخدم بعض الأنواع أيضا لإنتاج البروبيوتيك.

الأمراض

من بين البكتيريا اللاهوائية الاختيارية ، هناك العديد من الأنواع القادرة على التسبب في أمراض ذات صلة سريرية مختلفة ، تتراوح بين الإسهال المحدود ذاتيًا والأمراض الفتاكة ، بما في ذلك العديد من الأمراض المستشفوية.

تشمل هذه الأمراض ، على سبيل المثال ، الإسهال الجرثومي ، التهابات المسالك البولية ، التهاب الشغاف ، التهاب السحايا ، التهاب الصفاق ، الالتهاب الرئوي وتسمم الدم. يصعب علاج بعض هذه الأمراض بسبب مقاومة البكتيريا للأدوية.

أمثلة على الأنواع التمثيلية

الإشريكية القولونية

وهي عضو في مجموعة الأمعاء ، والتي يمكن العثور عليها عادة في الجهاز الهضمي للبشر. من بين خصائص هذا النوع حقيقة أنه قادر على تخمير اللاكتوز وتقليل التربتوفان ، ولكن لا يمكن أن ينمو على سيترات كمصدر وحيد للكربون.

على الرغم من أنها جزء من النباتات المعوية ، إلا أن هذه البكتيريا قادرة على إنتاج الأمراض لدى البشر ، مثل الإسهال والتهابات المسالك البولية والتهاب السحايا.

السالمونيلا المعوية

إنه نوع آخر من البكتيريا المعوية ، مثل E. coli ، ولكن على عكس هذا النوع ، فإنه غير قادر على تخمير اللاكتوز ، لكنه يمكن أن يعيش في الثقافات التي تحتوي على السترات كمصدر وحيد للكربون. يمكن أن يعيش في الجهاز الهضمي من مجموعة كبيرة ومتنوعة من أنواع الفقاريات ، بما في ذلك بعض بدم بارد.

هذه الأنواع ، إلى جانب الأنواع الأخرى من الجنس ، مسؤولة عن التهاب المعدة والأمعاء.

لاكتوكوكوس لاكتيس

البكتيريا التي تنتمي إلى مجموعة الملبنة ، ذات الأشكال المتغيرة. يمكن أن تنمو الانفرادي ، وتشكيل الزوج أو في شكل سلسلة. تستخدم الصناعة هذا النوع في إنتاج الأطعمة مثل الزبادي والجبن ومخلل الملفوف وغيرها.

كما أنه يستخدم بروبيوتيك ، ومن المعترف به عمومًا أنه آمن (GRAS ، من خلال اختصاره باللغة الإنجليزية) من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ، ومع ذلك ، قد يكون مسؤولاً عن الأمراض المستشفوية مثل التهاب الشغاف.

Lactobacillus rhamnosus

إنه ممثل آخر لمجموعة العصيات اللبنية ، مثل Lactococcus lactis . إنها عصية غير متحركة ، غير قادرة على إنتاج جراثيم يمكن أن تنمو انفراديًا أو في مستعمرات سلاسل قصيرة. يمكن أن يكون اللاهوائية اللاهوائية أو اللاهوائية.

مثل L. lactis ، يتم استخدامه في صناعة المواد الغذائية وكبروبيوتيك. كما أنه يرتبط بأمراض المستشفيات ، بما في ذلك تجرثم الدم والتهاب السحايا والتهاب الصفاق

المستدمية النزلية

عصوية صغيرة الحجم ، وليس المحمول ، ولكن قبل كل شيء يتطلب مكونات الدم لتطويره. وهو واحد من الأسباب الرئيسية للأمراض مثل التهابات الأذن والجهاز التنفسي والتهاب السحايا والتهاب الصرع.

مورغانيلا مورغاني

البكتيريا على شكل الخفافيش التي تعيش كتعويض في الجهاز الهضمي للإنسان ، وكذلك الفقاريات الأخرى. على الرغم من كونه عضوًا تقليديًا في النباتات المعوية للكائنات الحية السليمة ، إلا أنه يمكن أن يكون عاملًا معديًا انتهازيًا في الكائنات المريضة أو عند إصابة الجروح.

من بين الأمراض المرتبطة بهذه البكتيريا أولاً وقبل كل شيء الإسهال ، التهابات المسالك البولية ، تسمم الدم ، تجرثم الدم والالتهاب الرئوي والدبيلة والالتهابات الجراحية وغيرها. هذه البكتيريا تطور مقاومة للأدوية.