Основные особенности бактерий, способных к анаэробному дыханию:

1. Имеют укороченные электронтранспортные, или дыхательные, цепи, т. е. они не содержат всех переносчиков, характерных для дыхательных цепей, функционирующих в аэробных условиях.

2. В дыхательных цепях анаэробов цитохромоксидаза заменена соответствующими редуктазами.

3. У строгих анаэробов не функционирует цикл Кребса или же он разорван и выполняет только биосинтетические функции.

4. Основное количество молекул АТФ при анаэробном дыхании синтезируется в процессе мембранного фосфорилирования.

5. По отношению к молекулярному кислороду бактерии, осуществляющие анаэробное дыхание, являются факультативными или облигатными анаэробами. К облигатным анаэробам относятся сульфатвосстанавливающие и метаногенные бактерии. К факультативным анаэробам – денитрифицирующие бактерии и бактерии, осуществляющие фумаратное дыхание. Факультативные анаэробы могут переключать свой энергетический метаболизм с аэробного дыхания в присутствии в среде молекулярного кислорода на анаэробное дыхание в отсутствии молекулярного кислорода.

6. Выход АТФ при анаэробном дыхании меньше, чем при аэробном, но больше, чем при брожении.

Способы создания анаэробных условий

Для выращивания анаэробов в бактериологических лабораториях применяют анаэростаты (пункт 1) – специальные емкости, в которых воздух заменяется смесью газов, не содержащих кислорода. Воздух можно удалять из питательных сред путем кипячения, с помощью химических адсорбентов (пункт 2) кислорода, помещаемых в анаэростаты или другие емкости с посевами.

1. Физические методы основаны на создании вакуума в специальных аппаратах — анаэростатах. Иногда воздух в них заменяют каким-либо другим газом, например СО2. Доступ кислорода в питательную среду можно затруднить, если культивировать анаэробов в глубине столбика сахарного агара или среды Вильсона — Блера, налитых в пробирки в расплавленном состоянии и остуженных до 43°С.

2. Химические методы заключаются в том, что при культивировании исследуемого материала на плотных средах в эксикатор помещают химические вещества

3. Биологический метод основан на одновременном культивировании аэробов и анаэробов на плотных питательных средах в чашках Петри, герметически закупоренных. Вначале кислород поглощается растущими аэробами, посеянными на одной половине среды, а затем начинается рост анаэробов, посев которых сделан на другой половине.

Методики:

1. Физические

• Кипячение среды – наиболее простой способ удаления растворенного в ней кислорода. Для этого непосредственно перед посевом материала пробирки с питательными средами кипятят на водяной бане в течение 10-20 мин, в результате чего из среды вытесняется воздух и, следовательно, удаляется кислород. Свежепрокипячённую среду быстро охлаждают под струёй холодной воды, чтобы не произошло насыщение ее кислородом воздуха. Среду засевают материалом и заливают сверху вазелиновым маслом.

• Посев в среды, содержащие редуцирующие и легко окисляемые вещества. В качестве редуцирующих веществ используют глюкозу, аскорбиновую кислоту, цистеин. Активно связываются с кислородом воздуха животные ткани паренхиматозных органов (печени, селезенки). Можно применять и ряд неорганических восстановителей: сульфиды, сероводород, цитрат титана. Редуцирующие вещества должны вводиться в концентрациях, не угнетающих рост микроорганизмов.

На свойстве животных клеток поглощать кислород основано применение сред:

• Китта-Тароцци. Эта среда широко применяется для культивирования анаэробов. В её состав входят: мясо-пептониый бульон, печень животного (обычно говяжья). Бульон сверху заливают слоем вазелинового масла и стерилизуют в автоклаве или 0, 5 атм. -30мин.

• Среду Вильсона-Блера готовят из мясо-пептонного агара к которому добавляют глюкозу, Na2SОз, хлористое железо-- FeC1з. На этой среде анаэробные микроорганизмы, возбудители газовой анаэробной инфекции, столбняка, ботулизма растут в глубине агара. При этом осуществляется восстановление сернистокислого натрия до сернистого, последний же вступает в реакцию с хлорным железом, переводя его в сернистое железо, имеющее черный цвет. Наблюдается в пробирках и разрыв среды, свидетельствую­щий об газообразовании.

• Метод Вейон-Виньяла заключается в том, что расплавленный в пробирке и охлаждённый до 50 ° питатель­ный агар засевают исследуемым материалом, тщательно перемешивают и натягива­ют его в пипетку Пастера. После застывания среды запаивают пипетку с обоих кон­цов или заливают концы парафином и помещают в термостат. Внутри трубки разви­ваются отдельные колонии анаэробов. Для выделения колонии трубку надрезают напильником, соблюдая правила асептики, на уровне колонии, ломают, а колонию захватывают стерильной петлёй и переносят в пробирку с питательной средой для дальнейшего выращивания и изучения в чистом виде.

• Создание вакуума в специальных аппаратах (анаэростатах) Вакуумные условия для выращивания анаэробов создают в анаэростате. Анаэростаты - это воздушные эксикаторы, они представляют собой металлические ци­линдрические сосуды с герметически закрывающейся крышкой. Они снабжены манометром, который показывает степень разряженности воздуха и краном для присоединения к вакуумному насосу Из анаэростата ваку­умным насосом откачивается воздух. Анаэростаты способны сохранять высокие разряжение в течение длительного времени. Пробирки и чашки Петри с анаэробными микроорганизмами сразу после посева по­мещают в анаэростат. Колонии анаэробов в вакуумных условиях растут на поверхности плотной питательной среды.