חיידקים אירוביים: מאפיינים, דוגמאות, תרבויות, מחלות - ביולוגיה - 2025

החיידקים האירוביים הם קבוצה רחבה של חיידקים מאופיינים צורך חמצן עבור התהליכים מטבוליים שלהם. חיידקים אלה משתמשים בחמצן כדי לפרק תרכובות אורגניות לתרכובות פשוטות יותר בתהליך המכונה נשימה תאית.

מומחים רבים טוענים כי הופעתם של חיידקים מסוג זה היא תוצאה ישירה של תהליך הפוטוסינתזה. כתוצאה מכך, עלו רמות החמצן באטמוספרה והיו רעילות בתחילה לישורים חיים רבים. בגלל זה, אורגניזמים רבים נאלצו להסתגל ולהתחיל להשתמש בחמצן.

שחפת Mycobacterium, חיידקים אירוביים. מקור: קרדיט צילום: ספקי ג'וניס CarrContent: CDC / ד"ר ריי באטלר; ג'ניס קאר

ישנם מינים רבים הכלולים בקבוצת החיידקים האירוביים. המייצגים ביותר הם אלה של הז'אנר Bacillus, Mycobacterium ו- Nocardia. באופן דומה, רבים מחיידקים אלה הם פתוגנים אנושיים ידועים, ואף גורמים לפתולוגיות העלולות לגרום למוות.

מאפיינים

המאפיין העיקרי של חיידקים אירוביים הוא שכדי להתפתח הם בהכרח דורשים סביבה בה יש מספיק זמינות חמצן, מכיוון שבתוך חילוף החומרים שלהם הם מבצעים את תהליך הנשימה התאית.

בתהליך זה הם משתמשים בחמצן כדי לפרק מולקולות מתרכובות אורגניות, כמו גלוקוז, לתרכובות פשוטות יותר כמו פחמן דו חמצני ומים, וכתוצאה מכך משיגים אנרגיה בצורה של ATP.

באופן דומה, לרוב המינים המרכיבים קבוצה זו אין את היכולת לסנתז את האנזים הקטליז, כך שהם לא יכולים לפצל את מולקולת המימן החמצני למים וחמצן.

סוגי חיידקים אירוביים

באופן כללי, מובן כי חיידקים אירוביים הם אלו הדורשים נוכחות חמצן על מנת להתפתח ולצמוח. עם זאת, הצורך באלמנט כימי זה בחיידקים בקבוצה זו אינו זהה לכולם. במובן זה ישנם מספר סוגים של חיידקים אירוביים: מחייבים אנאירוב אירובי, פקולטטיבי ומיקרואירופילי.

מחייב חיידקים אירוביים

הם חיידקים אשר בהכרח זקוקים להתפתחות חמצן. הם דורשים מרכיב זה כדי לבצע את תהליך הנשימה התאית.

חיידקים אנאירוביים פקולטטיביים

אלה חיידקים שמבחינת האבולוציה הם בעלי יתרון מסוים, מכיוון שהם יכולים לשרוד הן בסביבות בהן קיימת נוכחות של חמצן, והן בסביבות בהן קיים היעדר.

זה נובע מהעובדה שבתוך המכונות הסלולריות שלהם, יש להם את האלמנטים הדרושים לביצוע תהליכים אנאירוביים דרכם הם יכולים להשיג אנרגיה. בצורה כזו שבהיעדר חמצן, חיידקים אלה אינם מתים אלא מבצעים תהליכים מטבוליים אחרים.

חיידקים מיקרואירופיליים

זהו סוג מסוים של חיידקים. הם משתמשים בחמצן כמרכיב ראשוני לביצוע תהליך הנשימה התאית. עם זאת, ריכוזי אטמוספרי של גז זה (כ -21%) רעילים לחיידקים אלה.

מיני חיידקים אירוביים

חיידקים של הסוג

הסוג Bacillus מורכב ממגוון גדול של מינים, המאופיינים על ידי צורת מוט והיותם חיוביים לגרם. אחד המאפיינים הבולטים של חיידקים אלה הוא שכאשר תנאי הסביבה הופכים לעוינים, הם מייצרים נבגים בתאים שלהם. אלה עמידים מאוד ונועדו להבטיח כי החיידק יוכל לשרוד בתנאים סביבתיים מזיקים.

בתוך הסוג הזה ישנם חיידקים שהם אירוביים בהחלט, בעוד שישנם אחרים הנחשבים לאירוביים פקולטטיביים. בין מיני החיידקים של הסוג Bacillus אנו יכולים להזכיר: Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis ו- Bacillus thuringiensis, בין היתר.

Bacillus

זהו חיידק ידוע ונחקר בעולם המיקרוביולוגיה, מכיוון שפועל פוטנציאלו והפתוגניות הניכרת שלו הוא שימש כנשק ביולוגי. נבגיו רעילים מאוד וחודרים בקלות לגוף האדם, דרך דרכי הנשימה על ידי שאיפה, על ידי בליעת מזון מזוהם או על ידי מגע עם פצע פתוח.

כבר בגוף זה גורם לזיהום שבדרך גנרית ידוע בשם האנתרקס שיכול להיות עור, ריאה או מערכת העיכול.

Bacillus cereus

זהו חיידק אירובי פקולטטיבי הידוע בייצור רעלים. רעלנים אלה יכולים לגרום לפתולוגיות שונות אצל בני אדם, כמו תסמונת הרשת ותסמונת השלשול, שניהם ברמה העיכול. באופן דומה, זה יכול להשפיע על איברים אחרים, כמו העיניים, בהם הוא יכול לגרום לדלקת קרנית ואנדופטלמיטיס.

Bacillus subtilis

זהו אולי המין הנחקר ביותר של הסוג Bacillus. עד כדי כך שהוא נחשב ל"זן הסוג ". בדומה למינים אחרים של Bacillus, הוא מייצר נבגים, ספציפית אנדוספוריות שנמצאות במרכז התא החיידקי.

זהו חיידק לא מזיק לבני אדם, למעט כמה מקרים בודדים של הרעלה ממזון מזוהם. בנוסף לכל זה יש מגוון רחב של יתרונות, כמו סינתזה של חומרים נגד פטריות ואנטיביוטיקה, כמו גם יישומים באזור התעשייה.

נוקארדיה

זהו מין של חיידקים גרם חיובי המעוצבים כמו בסילי. בין המאפיינים הבולטים ביותר שלה, ניתן להזכיר שיש להם השלכות, שרבות מהן בזווית ישרה.

באופן דומה, חיידקים אלה הם פתוגנים אנושיים ידועים. שניים ממיניו בפרט, אסטרואידים Nocardia ו- Nocardia brasiliensis, נבדקו די כגורמים לנוקרדיוזה ריאתית ומקטומה של אקטינומיקוטיק בהתאמה.

לקטובצילוס

מדובר בחיידקים חיוביים לגרם המאופיינים בכך שהם אירוביים פנים-אקטיביים, בעלי צורה של bacillus ולא מייצרים נבגים. חיידקים אלה נחשבים בדרך כלל לתמימים ולא מזיקים לבני אדם.

נהפוך הוא, הם מפורסמים בתועלות שהם מספקים, וביניהם אנו יכולים להדגיש: הם תורמים לשימור המזון, עוזרים לשלוט בכמה מחלות - כמו סרטן המעי הגס - והם חלק מהסינתזה של תרכובות מסוימות, כמו ויטמיני B.

סטפילוקוקוס

אלה חיידקים (עגולים) בצורת קוקוס הנוטים ליצור גושי תאים שנראים כמו חבורה של ענבים. חיידקים של מין זה נחשבים לאירוב פנים-אקטיבי, מה שאומר שהם יכולים להתפתח גם בנוכחות וגם בהיעדר חמצן.

רבים מהמינים בסוג זה הם פתוגנים אנושיים ידועים. בין אלה, המזיק ביותר הוא Staphylococcus aureus, המייצר רעלנים מסוימים: המוליסין, enterotoxin, רעלן תסמונת הלם רעיל, ורעלן פילינגיובי. רעלים אלו גורמים למחלות כמו שלשול, קוליטיס פסאודוממברני ותסמונת עור מקולפת.

ההבדל בין חיידקים אירוביים ואנאירוביים

חיידקים אנאירוביים הופיעו על פני כדור הארץ הרבה לפני חיידקים אירוביים. הסיבה לכך היא שבתקופות הראשונות של החיים היבשתיים, חמצן לא היה חלק משמעותי מהאטמוספרה, ולכן היצורים החיים שהיו קיימים אז לא השתמשו בו לתהליכים המטבוליים שלהם.

מאוחר יותר, עם התפתחות החיים בכוכב הלכת ורמות הגזים האטמוספריים התייצבו, הופיעו אורגניזמים אירוביים שהחלו להשתמש בחמצן כמרכיב העיקרי בתהליכי ייצור האנרגיה.

כעת, ההבדל העיקרי בין שני סוגי החיידקים הוא שחיידקים אירוביים דורשים את היסוד חמצן בכדי לבצע תהליכים סלולריים שונים, והמאפיין ביותר הוא הנשימה התאית. בתהליך זה הם משיגים כמות גדולה של אנרגיה.

לעומת זאת, חיידקים אנאירוביים אינם משתמשים בחמצן לשום תהליך. אפילו עבור חלק מהחיידקים האלה, החמצן הוא רעיל ביותר. בשל כך הם מבצעים תהליכים אחרים כדי להשיג את האנרגיה הדרושה לתא.

בין התהליכים הללו נמצא תסיסה, דרכה השפלה של תרכובות מסוימות, כמו פחמימות, לקבלת תרכובות אורגניות אחרות, כמו חומצה לקטית.

הבדל נוסף שניתן להזכיר בין שני סוגי החיידקים הללו הוא בית הגידול בו הם יכולים להימצא. חיידקים אנאירוביים לרוב נמצאים במקומות בהם יש מעט חמצן, כמו למשל באבנית המכסה את השיניים, ואילו חיידקים אירוביים משגשגים בבתי גידול בהם יש מספיק חמצן, כמו אדמה.

תרבית חיידקים אירוביים

כאשר מתבצעת תרבות של חיידקים אירוביים במעבדה, הדבר הראשון שצריך לזכור הוא שסוגי חיידקים אלו דורשים כמות מספקת של חמצן. במובן זה, ידוע כי אותם תנאים אטמוספריים הם אידיאליים. עם זאת, ישנם כמה חיידקים הזקוקים לאוורור נוסף.

במקרים אלה, מה שניתן לעשות הוא לנער בעוצמה את הבקבוק או לבעבוע אוויר מעוקר דרך המדיום. במידה והטיפוח נרחב למדי, המומלץ הוא שחשיפת המדיום לאטמוספרה מוגברת. זה מושג על ידי שכבת המדיום הרדוד.

תרבות Staphylococcus aureus. מקור: Microrao

כעת, ביחס להרכב המדיום התרבותי שישמש לחיידקים אירוביים, הדבר יהיה תלוי במין החיידקים המטופח. לדוגמה, לגידול Staphylococcus aureus, אמצעי התרבות הנפוצים ביותר הם אגר דם 5%, אגר סויה של טריפטיקאז, וחליטת עירוי לב מוח של BHI. חיידקי בזילוס מעובדים גם הם בהצלחה בתקשורת התרבותית הנזכרת.

חשוב לציין כי מרק עירוי לב מוח של BHI מומלץ ברחבי העולם לגידול חיידקים אירוביים. הרכיבו כולל עירוי מוח עגל וחליטת לב שור, כמו גם פפטין, נתרן כלוריד וגלוקוזה, בין שאר המרכיבים.

שיטות לספירת צלחות

ספירת הצלחות היא הליך סטנדרטי המתבצע במעבדות על מנת להגיע למספר משוער של חיידקים המרכיבים תרבות ספציפית.

טכניקה זו מבוססת על ספירת יחידות המכונות יצירות מושבה ומאפשרת להשיג מספר משוער של חיידקים. חשוב להדגיש כי הליך זה חייב להתבצע בעיסוק ובקפדנות הנדרשים, שכן כל טעות, לא משנה כמה קטנה, יכולה להשפיע מאוד על התוצאות.

ישנן מספר טכניקות שניתן ליישם לביצוע ספירת הצלחות. שניים מהם יוסברו כאן.

טכניקת מזיגת צלחות

הדבר הראשון שצריך לעשות הוא להכין את המדיום התרבותי האידיאלי לסוג החיידקים שתרצו לגדל. בהמשך, באזור ברור ונקי, ממוקמות כלי הפטרי שבהם תוצב התרבות.

בכל מנה של פטרי יש להוסיף 1 מ"ל מההדללה המתאימה, כמו גם כ -20 מ"ל מתווך התרבות שנמס. לאחר מכן יש לבצע תנועות עם צלחת פטרי כדלקמן: 6 מימין לשמאל, 6 עם כיוון השעון, 6 נגד כיוון השעון, ו 6 מאחור לפנים. סוף סוף המדיום צפוי להתמצק.

כלי הפטרי מודגרים בתנאי טמפרטורה מתאימים (37 מעלות צלזיוס) למשך 24-48 שעות. לאחר שחלף זמן זה, יש למנות את מספר המושבות שהתפתחו.

טכניקת התפשטות משטח בצלחת

כדי לבצע את הספירה בטכניקה זו, יש להניח את מנות הפטרי עם מדיום התרבות על השולחן בצורה מסודרת בכדי למנוע טעויות. לאחר מכן, 1 מ"ל מכל דילול מחוסן לכל כמוסה.

באופן דומה, בעזרת מוט זכוכית, יש לפזר את החיסון באופן הומוגני על כל שטח המדיום התרבותי. יש לעשות זאת באמצעות תנועות מפותלות.

לאחר הספיגה של החיסון על ידי המדיום התרבותי, הכמוסות מודגרות למשך הזמן הנדרש על פי המיקרואורגניזם המתורבת. לבסוף, יש למנות את כל המושבות שהתפתחו על הלוחות שנבחרו.

מחלות שנגרמו

כאמור, ידוע כי חלק מהז'אנרים המרכיבים את קבוצת החיידקים האירוביים גורמים למחלות בבני אדם. חלק ממחלות אלה עם הסימפטומים והטיפולים שלהם בהתאמה מופיעים בהמשך.

Nocardiosis

Nocardiosis היא מחלה שיכולה להופיע בצורה חריפה או כרונית. על פי המקרים הקליניים שנחקרו, רוב הזמן הם מציגים את הסימפטומים של דלקת ריאות. עם זאת, לעיתים, במקום להדביק את דרכי הנשימה, הוא יכול להשפיע ישירות על העור, ולגרום לנגעים אופייניים.

התסמינים הנראים אצלנו בלקמת ריאה הם:

• חום גבוה
• שיעול כרומי שלא הוקל על ידי שום דבר
• קשיי נשימה
• אי נוחות כללית

לעומת זאת, כאשר חיידקים של הסוג Nocardia פולשים לעור, מה שמכונה אקטינומציטומה יכול להתפתח. זהו סוג זיהום כרוני, גרנולומתי, שהוא נדיר מאוד ומופיע בדרך כלל אצל אנשים הסובלים ממערכת חיסון מדוכאת. התסמינים כוללים:

• חום
• נגע נקודתי המציג נקבה מרכזית דרכה יתכן שהתנקז חומר עקוב מדם.
• מורסה עורית או תת עורית.
• מבוכה כללית

גַחֶלֶת

זהו השם שניתן לזיהומים הנגרמים על ידי חיידק אנתרקיס בזילוס. זה נגרם על ידי מגע אנושי ישיר עם נבגי החיידקים האמורים. אנתרקס יכול להשפיע על הריאות והעור. הריאה היא המסוכנת ביותר, ושיעור התמותה עולה על 90%.

לפני מספר שנים חיידק זה התפרסם מכיוון שנשלחו מעטפות המכילות נבגים שהשפיעו מאוד על מי שקיבלו אותם וגרמו למותם.

בתחילה, הסימפטומים של אנתרקס בריאות דומים לאלה של הצטננות, אולם ככל שחולף הזמן הם מתפתחים לתמונה קלינית נפגעת יותר:

• חום מתמשך
• קשיי נשימה
• עלייה בקצב הלב.

בסופו של דבר החולה מחמיר ומתרחש הלם ספטי, שלאחריו מת המוות של החולה ברוב המקרים.

ביחס לאנתרקס עורקי, הסימן הראשון הוא נגע הדומה לעקיצת יתוש, שהופכת לכרונית ומתפתחת לכריתה נקרוטית.

כמו כן יש עלייה בטמפרטורת הגוף וסבלנות כללית. תמונה קלינית זו נפתרת לעיתים קרובות לטובה, ומשאירה רק צלקת. עם זאת, זה לא חכם להיות זהיר מכיוון שהוא יכול להתפשט ולגרום לחיידק.

שַׁחֶפֶת

זוהי פתולוגיה המשפיעה על דרכי הנשימה ונגרמת על ידי חיידק אירובי קפדני, Mycobacterium tuberculosis. החיידקים נמצאים בהפרשות של הסובלים מהמחלה, במיוחד זו שהם מגרשים כאשר הם משתעלים. מגע עם הפרשות אלה הוא דרך הזיהום השכיחה ביותר.

הסימפטומים של שחפת הם:

• שיעול מתמיד עם כיח עקוב מדם
• חום
• אי נוחות כללית
• כאבים בחזה, בעיקר כששיעול ונושם
• הזעה רפה בלילה.

צָרַעַת

זוהי מחלה ידועה הנגרמת על ידי חיידק אחר של הסוג Mycobacterium, Mycobacterium leprae. זוהי מחלה שבמשך מאות שנים הייתה חבלה, מכיוון שהסובלים ממנה הוצאו מהמחאה ונאלצו לחיות בנפרד.

התסמינים השכיחים ביותר של צרעת הם:

• נגעים קלים בעור
• בליטות או גושים על העור
• אובדן תחושה באזורים מסוימים
• עיבוי העור

עם הזמן התמונה הקלינית מחמירה, וגורמת לאדם לאבד את הפונקציונליות של גפיו העליונות והתחתונות, עיוות שנגרם כתוצאה מנגעי עור ואי נוחות ברמת העור, כמו תחושת צריבה מתמדת על העור.

הפניות

1. Camacho, A., Giles, M., Ortegón, M., Palao, M., Serrano, B. ו- Velásquez, O. (2009) טכניקות לניתוח מיקרוביולוגי של מזון. המהדורה השנייה של UNAM מקסיקו.
2. קרול, ק., הובדן, ג., מילר, ש., מורס, ש., מייטזנר, ט., דטריק, ב., מיטשל, ט. וסקאנרי, ג'יי. מיקרוביולוגיה רפואית. מק גריי והיל. מהדורה 27
3. דורונסורו, א. וטורובה ל. מיקרוביולוגיה של שחפת. (2007). Annals של מערכת הבריאות Navarra. 30 (2).
4. גונזלס, פ 'וקונה, א' (2006). אסטרואידים Nocardia. כתב העת הצ'יליאני לאינפקטולוגיה. 2. 3. 4).
5. הרננדז, פ., מיורג'ה, ג'יי ופיירז, א '(2010). Actinomycetoma עקב Nocardia brasiliensis. Annals of pediatrics. 73 (4). 159-228
6. ראיין, ק 'וריי, סי (2004). שרריס מיקרוביולוגיה רפואית. מק גריי היל. מהדורה רביעית.