AEROBE BAKTERIEN: EIGENSCHAFTEN, BEISPIELE, KULTUREN, KRANKHEITEN - BIOLOGIE - 2025

Die aeroben Bakterien sind eine breite Gruppe von Bakterien, die charakterisiert sind und Sauerstoff für ihre Stoffwechselprozesse benötigen. Diese Bakterien verwenden Sauerstoff, um organische Verbindungen durch einen als Zellatmung bekannten Prozess zu einfacheren Verbindungen abzubauen.

Viele Spezialisten argumentieren, dass das Auftreten dieser Art von Bakterien eine direkte Folge des Photosyntheseprozesses ist. Aufgrund dessen stieg der Luftsauerstoffgehalt an und war anfangs für viele Lebewesen toxisch. Aus diesem Grund mussten sich viele Organismen anpassen und Sauerstoff verbrauchen.

Mycobacterium tuberculosis, aerobe Bakterien. Quelle: Bildnachweis: Janice CarrContent Anbieter: CDC / Dr. Ray Butler; Janice Carr

Es gibt viele Arten, die zur Gruppe der aeroben Bakterien gehören. Am repräsentativsten sind die Gattungen Bacillus, Mycobacterium und Nocardia. In ähnlicher Weise sind viele dieser Bakterien als menschliche Krankheitserreger bekannt und verursachen sogar Pathologien, die zum Tod führen können.

Eigenschaften

Das Hauptmerkmal aerober Bakterien ist, dass sie zur Entwicklung notwendigerweise eine Umgebung benötigen, in der ausreichend Sauerstoff verfügbar ist, da sie innerhalb ihres Stoffwechsels den Zellatmungsprozess durchführen.

In diesem Prozess verwenden sie Sauerstoff, um Moleküle von organischen Verbindungen wie Glucose zu einfacheren Verbindungen wie Kohlendioxid und Wasser abzubauen, wodurch Energie in Form von ATP gewonnen wird.

Ebenso haben die meisten Spezies, aus denen diese Gruppe besteht, nicht die Fähigkeit, das Katalaseenzym zu synthetisieren, so dass sie das Wasserstoffperoxidmolekül nicht in Wasser und Sauerstoff aufspalten können.

Arten von aeroben Bakterien

Im Allgemeinen versteht es sich, dass aerobe Bakterien solche sind, die die Anwesenheit von Sauerstoff benötigen, um sich zu entwickeln und zu wachsen. Der Bedarf an diesem chemischen Element in Bakterien dieser Gruppe ist jedoch nicht für alle gleich. In diesem Sinne gibt es verschiedene Arten von aeroben Bakterien: obligate aerobe, fakultative anaerobe und mikroaerophile.

Aerobe Bakterien verpflichten

Sie sind Bakterien, für deren Entwicklung unbedingt Sauerstoff benötigt wird. Sie benötigen dieses Element, um den Prozess der Zellatmung durchzuführen.

Fakultative anaerobe Bakterien

Dies sind Bakterien, die aus evolutionärer Sicht einen gewissen Vorteil haben, da sie sowohl in Umgebungen, in denen Sauerstoff vorhanden ist, als auch in Umgebungen, in denen kein Sauerstoff vorhanden ist, überleben können.

Dies liegt an der Tatsache, dass sie in ihrer zellulären Maschinerie über die notwendigen Elemente verfügen, um anaerobe Prozesse durchzuführen, durch die sie Energie gewinnen können. Auf diese Weise, dass diese Bakterien in Abwesenheit von Sauerstoff nicht absterben, sondern andere Stoffwechselprozesse ausführen.

Mikroaerophile Bakterien

Dies ist eine ganz besondere Art von Bakterien. Sie verwenden Sauerstoff als primäres Element, um den Prozess der Zellatmung durchzuführen. Die atmosphärischen Konzentrationen dieses Gases (ungefähr 21%) sind jedoch für diese Bakterien toxisch.

Aerobe Bakterienarten

Bakterien der Gattung

Die Gattung Bacillus besteht aus einer Vielzahl von Arten, die sich durch eine Stabform auszeichnen und grampositiv sind. Eine der herausragendsten Eigenschaften dieser Bakterien ist, dass sie, wenn die Umweltbedingungen feindlich werden, Sporen in ihren Zellen erzeugen. Diese sind sehr resistent und sollen sicherstellen, dass die Bakterien unter schädlichen Umweltbedingungen überleben können.

Innerhalb dieser Gattung gibt es Bakterien, die streng aerob sind, während es andere gibt, die als fakultativ aerob gelten. Unter den Bakterienarten der Gattung Bacillus können wir unter anderem Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis und Bacillus thuringiensis erwähnen.

Bazillus

Es ist ein bekanntes und untersuchtes Bakterium in der Welt der Mikrobiologie, da es aufgrund seines Potenzials und seiner offensichtlichen Pathogenität als biologische Waffe eingesetzt wurde. Seine Sporen sind sehr giftig und dringen leicht in den menschlichen Körper ein, durch die Atemwege durch Einatmen, durch Aufnahme kontaminierter Lebensmittel oder durch Kontakt mit einer offenen Wunde.

Bereits im Körper verursacht es eine Infektion, die allgemein unter dem Namen Anthrax bekannt ist und kutan, pulmonal oder gastrointestinal sein kann.

Bacillus cereus

Es ist ein fakultatives aerobes Bakterium, das für die Produktion von Toxinen bekannt ist. Diese Toxine können beim Menschen verschiedene Pathologien verursachen, wie z. B. das emetische Syndrom und das Durchfall-Syndrom, beide auf gastrointestinaler Ebene. Ebenso kann es andere Organe wie die Augen betreffen, in denen es Keratitis und Endophthalmitis verursachen kann.

Bacillus subtilis

Es ist vielleicht die am meisten untersuchte Art der Gattung Bacillus. So sehr, dass es als "Typusart" gilt. Wie andere Bacillus-Arten produziert es Sporen, insbesondere Endosporen, die sich im Zentrum der Bakterienzelle befinden.

Es ist ein harmloses Bakterium für den Menschen, mit Ausnahme einiger sehr isolierter Fälle von Vergiftungen durch kontaminierte Lebensmittel. Darüber hinaus bietet es eine Vielzahl von Vorteilen, wie die Synthese von Antimykotika und Antibiotika sowie Anwendungen im Industriebereich.

Nocardia

Es ist eine Gattung von grampositiven Bakterien, die wie Bazillen geformt sind. Unter den herausragendsten Eigenschaften kann erwähnt werden, dass sie Verzweigungen aufweisen, von denen viele rechtwinklig sind.

Ebenso sind diese Bakterien bekannte menschliche Krankheitserreger. Insbesondere zwei seiner Arten, Nocardia asteroides und Nocardia brasiliensis, wurden ausreichend untersucht, um pulmonale Nocardiose bzw. aktinomykotisches Mycetom zu verursachen.

Lactobacillus

Sie sind grampositive Bakterien, die sich dadurch auszeichnen, dass sie fakultativ aerob sind, die Form eines Bazillus haben und keine Sporen produzieren. Diese Bakterien gelten im Allgemeinen als harmlos und harmlos für den Menschen.

Im Gegenteil, sie sind berühmt für ihre Vorteile, von denen wir hervorheben können: Sie tragen zur Konservierung von Lebensmitteln bei, helfen bei der Bekämpfung einiger Krankheiten wie Darmkrebs und sind Teil der Synthese bestimmter Verbindungen. wie die B-Vitamine.

Staphylococcus

Dies sind kokosnussförmige (runde) Bakterien, die dazu neigen, Zellklumpen zu bilden, die wie eine Weintraube aussehen. Bakterien dieser Gattung gelten als fakultativ aerob, was bedeutet, dass sie sich sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit von Sauerstoff entwickeln können.

Viele der Arten dieser Gattung sind bekannte menschliche Krankheitserreger. Unter diesen ist Staphylococcus aureus am virulentesten, der bestimmte Toxine produziert: Hämolysin, Enterotoxin, Toxin für das Toxic-Shock-Syndrom und Exfoliative-Toxin. Diese Toxine verursachen Krankheiten wie Durchfall, pseudomembranöse Kolitis und verbrühtes Hautsyndrom.

Unterschied zwischen aeroben und anaeroben Bakterien

Anaerobe Bakterien tauchten lange vor aeroben Bakterien auf dem Planeten auf. Dies liegt daran, dass Sauerstoff in den ersten Epochen des irdischen Lebens kein wesentlicher Bestandteil der Atmosphäre war, so dass die damals existierenden Lebewesen ihn nicht für ihre Stoffwechselprozesse verwendeten.

Später, als sich das Leben auf dem Planeten entwickelte und sich die atmosphärischen Gase stabilisierten, traten aerobe Organismen auf, die anfingen, Sauerstoff als Hauptelement bei Energieerzeugungsprozessen zu verwenden.

Der Hauptunterschied zwischen beiden Arten von Bakterien besteht nun darin, dass aerobe Bakterien das Element Sauerstoff benötigen, um verschiedene zelluläre Prozesse auszuführen, wobei das charakteristischste die Zellatmung ist. Durch diesen Prozess erhalten sie eine große Menge an Energie.

Anaerobe Bakterien verwenden dagegen für keinen Prozess Sauerstoff. Selbst für einige dieser Bakterien ist Sauerstoff hochgiftig. Aus diesem Grund führen sie andere Prozesse durch, um die Energie zu erhalten, die die Zelle benötigt.

Zu diesen Verfahren gehört die Fermentation, durch die bestimmte Verbindungen wie Kohlenhydrate abgebaut werden, um andere organische Verbindungen wie Milchsäure zu erhalten.

Ein weiterer Unterschied, der zwischen diesen beiden Arten von Bakterien erwähnt werden kann, ist der Lebensraum, in dem sie gefunden werden können. Anaerobe Bakterien kommen normalerweise an Orten vor, an denen wenig Sauerstoff vorhanden ist, z. B. im Zahnstein, der die Zähne bedeckt, während aerobe Bakterien in Lebensräumen gedeihen, in denen genügend Sauerstoff vorhanden ist, z. B. im Boden.

Aerobe Bakterienkultur

Wenn im Labor eine Kultur aerober Bakterien durchgeführt werden soll, ist zunächst zu beachten, dass diese Bakterienarten eine ausreichende Menge Sauerstoff benötigen. In diesem Sinne sind die gleichen atmosphärischen Bedingungen als ideal bekannt. Es gibt jedoch einige Bakterien, die zusätzliche Belüftung benötigen.

In diesen Fällen kann der Kolben kräftig geschüttelt oder sterilisierte Luft durch das Medium geblasen werden. Für den Fall, dass der Anbau ziemlich umfangreich ist, wird empfohlen, die Exposition des Mediums gegenüber der Atmosphäre zu erhöhen. Dies wird erreicht, indem das flache Medium geschichtet wird.

Staphylococcus aureus-Kultur. Quelle: Microrao

In Bezug auf die Zusammensetzung des Kulturmediums, das für aerobe Bakterien verwendet werden soll, hängt dies nun von der Bakterienart ab, die kultiviert wird. Zum Züchten von Staphylococcus aureus sind die am häufigsten verwendeten Kulturmedien beispielsweise 5% Blutagar, Trypticase-Soja-Agar und BHI Brain Heart Infusion Broth. Bacillus-Bakterien werden auch erfolgreich in den oben genannten Kulturmedien kultiviert.

Es ist wichtig zu beachten, dass BHI Brain Heart Infusion Broth weltweit für die Kultivierung von aeroben Bakterien empfohlen wird. Seine Zusammensetzung umfasst unter anderem eine Kälberhirninfusion und eine Rinderherzinfusion sowie Pepton, Natriumchlorid und Glucose.

Methoden zur Plattenzählung

Die Plattenzählung ist ein Standardverfahren, das in Laboratorien durchgeführt wird, um eine ungefähre Anzahl von Bakterien zu erreichen, aus denen eine bestimmte Kultur besteht.

Diese Technik basiert auf der Anzahl der sogenannten koloniebildenden Einheiten und ermöglicht die Gewinnung einer ungefähren Anzahl von Bakterien. Es ist wichtig zu betonen, dass dieses Verfahren mit der erforderlichen Gründlichkeit und Genauigkeit durchgeführt werden muss, da jeder noch so kleine Fehler die Ergebnisse stark beeinflussen kann.

Es gibt verschiedene Techniken, die angewendet werden können, um die Plattenzählung durchzuführen. Zwei davon werden hier erklärt.

Plattengusstechnik

Als erstes müssen Sie das ideale Kulturmedium für die Art der Bakterien vorbereiten, die Sie züchten möchten. Später werden in einem klaren und sauberen Bereich die Petrischalen platziert, in die die Kultur gestellt wird.

In jede Petrischale sollten Sie 1 ml der entsprechenden Verdünnung sowie etwa 20 ml des geschmolzenen Kulturmediums geben. Danach sollten die Bewegungen mit der Petrischale wie folgt ausgeführt werden: 6 von rechts nach links, 6 im Uhrzeigersinn, 6 gegen den Uhrzeigersinn und 6 von hinten nach vorne. Schließlich wird erwartet, dass sich das Medium verfestigt.

Die Petrischalen werden 24-48 Stunden bei geeigneten Temperaturbedingungen (37 ° C) inkubiert. Nach Ablauf dieser Zeit sollte die Anzahl der entwickelten Kolonien gezählt werden.

Oberflächenverteilungstechnik auf der Platte

Um die Zählung mit dieser Technik durchzuführen, sollten die Petrischalen mit dem Kulturmedium ordnungsgemäß auf den Tisch gestellt werden, um Fehler zu vermeiden. Als nächstes wird 1 ml jeder Verdünnung in jede Kapsel eingeimpft.

Ebenso sollte mit Hilfe eines Glasstabs das Inokulum homogen über die gesamte Oberfläche des Kulturmediums verteilt werden. Dies muss durch Drehbewegungen erfolgen.

Sobald das Inokulum vom Kulturmedium absorbiert wurde, werden die Kapseln für die gemäß dem kultivierten Mikroorganismus erforderliche Zeit inkubiert. Schließlich müssen alle Kolonien gezählt werden, die sich auf den ausgewählten Platten entwickelt haben.

Krankheiten verursacht

Wie bereits erwähnt, ist bekannt, dass einige der Gattungen, aus denen sich die Gruppe der aeroben Bakterien zusammensetzt, beim Menschen Krankheiten verursachen. Einige dieser Krankheiten mit ihren jeweiligen Symptomen und Behandlungen sind unten aufgeführt.

Nocardiose

Nocardiose ist eine Krankheit, die akut oder chronisch auftreten kann. Nach den untersuchten klinischen Fällen treten meistens Symptome einer Lungenentzündung auf. Manchmal kann es jedoch nicht die Atemwege infizieren, sondern die Haut direkt betreffen und charakteristische Läsionen verursachen.

Die Symptome bei Lungen-Nocardiose sind:

• Hohes Fieber
• Chromhusten, der durch nichts gelindert wird
• Atembeschwerden
• Allgemeine Beschwerden

Wenn andererseits Bakterien der Gattung Nocardia in die Haut eindringen, kann sich ein sogenanntes Actinomycetom entwickeln. Dies ist eine chronische, granulomatöse Infektion, die sehr selten ist und normalerweise bei Menschen mit einem geschwächten Immunsystem auftritt. Seine Symptome umfassen:

• Fieber
• Knotige Läsion, die eine zentrale Pustel darstellt, durch die möglicherweise blutiges Material abgelaufen ist.
• Haut- oder subkutaner Abszess.
• Allgemeines Unwohlsein

Milzbrand

Dies ist der Name für Infektionen, die durch die Basillus anthracis-Bakterien verursacht werden. Es wird durch direkten menschlichen Kontakt mit den Sporen dieser Bakterien verursacht. Anthrax kann die Lunge und die Haut beeinträchtigen. Die Lunge ist mit einer Sterblichkeitsrate von mehr als 90% die gefährlichste.

Vor einigen Jahren wurde dieses Bakterium berühmt, weil Umschläge mit Sporen verschickt wurden, die diejenigen, die sie erhielten, stark beeinflussten und den Tod verursachten.

Die Symptome von Anthrax in der Lunge ähneln zunächst denen einer Erkältung, entwickeln sich jedoch im Laufe der Zeit zu einem stärker beeinträchtigten Krankheitsbild:

• Anhaltendes Fieber
• Atembeschwerden
• Erhöhter Puls.

Schließlich verschlechtert sich der Patient und es tritt ein septischer Schock auf, nach dem in den meisten Fällen der Tod des Patienten eintritt.

In Bezug auf kutanen Anthrax ist das erste Anzeichen eine Läsion ähnlich einem Mückenstich, der chronisch wird und sich zu einem nekrotischen Schorf entwickelt.

Es gibt auch einen Anstieg der Körpertemperatur und allgemeines Unwohlsein. Dieses Krankheitsbild löst sich oft günstig auf und hinterlässt nur eine Narbe. Es ist jedoch nicht ratsam, nachlässig zu sein, da es sich ausbreiten und eine Bakteriämie verursachen kann.

Tuberkulose

Es ist eine Pathologie, die die Atemwege betrifft und durch ein strenges aerobes Bakterium, Mycobacterium tuberculosis, verursacht wird. Die Bakterien befinden sich in den Sekreten derjenigen, die an der Krankheit leiden, insbesondere in denen, die sie beim Husten ausstoßen. Der Kontakt mit diesen Sekreten ist der häufigste Infektionsweg.

Die Symptome der Tuberkulose sind:

• Ständiger Husten mit blutigem Auswurf
• Fieber
• Allgemeine Beschwerden
• Brustschmerzen, besonders beim Husten und Atmen
• Starkes Schwitzen in der Nacht.

Lepra

Es ist eine bekannte Krankheit, die durch ein anderes Bakterium der Gattung Mycobacterium, Mycobacterium leprae, verursacht wird. Dies ist eine Krankheit, die seit Jahrhunderten eine Geißel ist, da diejenigen, die darunter litten, aus der Gesellschaft ausgeschlossen und gezwungen wurden, getrennt zu leben.

Die häufigsten Symptome von Lepra sind:

• Helle Läsionen auf der Haut
• Beulen oder Knötchen auf der Haut
• Sensibilitätsverlust in bestimmten Bereichen
• Verdickung der Haut

Mit der Zeit verschlechtert sich das Krankheitsbild, was dazu führt, dass das Individuum die Funktionalität seiner oberen und unteren Gliedmaßen verliert, eine Entstellung aufgrund von Hautläsionen und Beschwerden auf Hautebene, wie z. B. ein ständiges Brennen auf der Haut.

Verweise

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