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통성 혐기성 유기체

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내가 공부하는 동안 세포 호흡: 화학 에너지 수확, 이 질문을 찾았습니다.

상당한 양의 설탕을 섭취하지만 공기를 거부해도 살이 많이 찌지 않는 유기체가 발견되었습니다. 흥미롭게도, 유기체의 환경에서 공기가 제거됨에 따라 설탕의 소비가 증가하지만 유기체는 공기가 없는 상태에서도 번성하는 것으로 보입니다. 정상적인 공기로 돌아가면 유기체가 잘됩니다. 다음 중 유기체를 가장 잘 설명한 것은?

A) 전자 수송 사슬에서 전자를 받아들이기 위해서는 산소가 아닌 다른 분자를 사용해야 합니다.

B) 정상적인 진핵생물이다.

C) 유기체는 분명히 구연산 회로와 전자 수송 사슬이 부족합니다.

D) 혐기성 유기체입니다.

E) 통성 혐기성 미생물이다.

답: E

답이 D가 아닌 E인 이유가 궁금합니다. 그것이 통성 혐기성이라는 것을 어떻게 알 수 있습니까? 혐기성 유기체는 공기에서 죽나요?


산소를 견디는 혐기성 대사를 가진 유기체가 있습니다: 호기성 혐기성. "혐기성"은 대사 시스템을 나타냅니다. 대사 시스템만으로는 산소 내성을 확신할 수 없습니다.

산소에 대한 혐기성 박테리아의 내성에 영향을 미치는 요인

이것이 이것이 통성 혐기성 균인 이유입니다.

이 유기체는 공기가 거부될 때 체중이 증가하지 않습니다. 하나는 신진 대사가 덜 효율적이라는 결론을 내립니다.

흥미롭게도, 유기체의 환경에서 공기가 제거됨에 따라 설탕의 소비가 증가합니다

혐기성 대사는 두 가지 방법을 모두 사용할 수 있는 유기체에서 호기성 대사보다 덜 효율적으로 당을 사용합니다. 이것은 산화 대사가 선호되는 방법임을 의미합니다.

그래서: 이것은 혐기성 대사를 사용하여 얻을 수 있기 때문에 통성 혐기성 생물이지만 두 가지 정보는 유기체에 대해 혐기성 모드가 호기성 대사보다 덜 효율적임을 보여줍니다. 맥주 효모는 그러한 유기체입니다.


예, (필수) 혐기성 미생물은 (대기 수준에서) 산소가 있는 상태에서 죽습니다. 그들은 히드록실 인종 또는 과산화물 음이온과 같은 독성 대사 산물을 무독성 H로 전환시키는 해독 효소를 가지고 있지 않습니다.2오 또는 오2. 호기성 및 통성 혐기성 유기체에 존재하는 이러한 효소는 과산화물 디스뮤타제, 과산화효소, 무엇보다도.

참조:

NS 헨지스 DJ. 혐기성 미생물: 일반적인 특성. In: Baron S, 편집자. 의료 미생물학. 4판. Galveston(TX): Galveston에 있는 텍사스 대학교 의학 분과; 1996. 17장. 출처: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK7638/


엄격한 혐기성 균, 통성 혐기성 균 및 호기성 혐기성 균의 차이점


혐기성 유기체는 살고, 성장하고, 번식하기 위해 산소가 필요하지 않은 유기체입니다. 이러한 유기체의 경우 산소는 무해할 수 있지만 독성이 있고 해로울 수 있으며 심지어 치명적일 수도 있습니다.

혐기성 박테리아가 가장 인기가 있지만 곰팡이, 고세균 및 일부 수생 무척추 동물과 같은 다른 유형의 혐기성 유기체도 있습니다. 물론 엄격하거나 절대적인 혐기성, 통성 혐기성 및 호기성에 대해 말할 때 일반적으로 미생물, 거의 항상 박테리아에 대해 이야기합니다.

더 정확하게 말하면, 혐기성 유기체는 에너지 대사에 분자 산소(O 2 )를 사용하지 않는 유기체입니다. ATP를 합성하기 위해 그들은 다른 유형의 발효와 산소가 개입하지 않는 혐기성 호흡을 사용합니다.

혐기성 유기체에 대한 가장 일반적인 분류는 세 그룹을 구분합니다.

1. 엄격한 또는 절대 혐기성:

분자 산소는 유독합니다. 발효를 하는 사람이 있고 일종의 혐기성 호흡을 하는 사람이 있습니다. 예를 들어, Acitomyces , Clostridium , Porphyromonas 또는 Propionibacterium .
2. 혐기성 혐기성 균:

그들은 산소가 필요하지 않지만 해롭지 않습니다. 알려진 모든 aerotolerants는 발효 유기체입니다. 예를 들어, 연쇄상구균 뮤탄스 .

3. 통성 혐기성 균 :

바람직하게는 산소가 있는 상태에서 호기성 호흡을 사용하지만, 산소가 없는 경우 발효 또는 일부 유형의 혐기성 호흡을 수행할 수 있는 능력 또는 능력, 따라서 이름이 있습니다. 예를 들어, 대장균, 살모넬라, 리스테리아 또는 스타필로코커스.


생물의 종류: 에너지 요구량에 따라

환경 산소에 대한 중요한 필요에 따라 유기체는 다음 범주로 분류할 수 있습니다.

절대 호기성

이 유기체는 분자 산소(O2) 그들의 생존과 성장을 위해. 이 유기체는 산소를 이용하는 호기성 호흡에 의해 에너지를 얻습니다.2 최종 전자 수용체로. 예는 다음과 같습니다. 결핵균, 노카르디아 소행성등. 산소량에 대한 내성에 따라 절대 혐기성 미생물은 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

  • 엄격한: 0.5% 이하의 산소만 견딜 수 있는 것
  • 보통의: 2~8%의 산소를 견딜 수 있는 사람
  • 에어로톨런트 절대 혐기성: 제한된 기간 동안만 대기 분자 산소를 견딜 수 있는 것

절대 혐기성 미생물(때때로 에어로폰이라고도 함)

이 유기체는 O를 전혀 필요로 하지 않거나 활용하지 않습니다.2. 실제로 그러한 유기체에 대해 O2 독성이 있어 이러한 유기체를 완전히 억제하거나 죽일 수 있습니다. 이 유기체는 발효 또는 혐기성 호흡 또는 박테리아 광합성 또는 메탄 생성에서 완전한 에너지를 얻습니다. Actinomyces, Bacteroides, Clostridium 등은 혐기성 박테리아의 일부입니다.

통성 혐기성

그렇다면 통성 혐기성 미생물이란 무엇입니까?

통성 혐기성 생물 정의 생물학 - 산소 및 탈산소 환경 모두에서 생존할 수 있는 유기체는 통성 혐기성 균으로 알려져 있습니다. 이들은 호기성 호흡과 혐기성 호흡 유형 사이를 전환할 수 있는 가장 적응력이 뛰어난 유기체입니다. 혐기성 조건(즉, O2 결핍 환경) 이러한 유기체는 발효 또는 혐기성 호흡에 의해 생존하고 성장하는 반면, 산소가 함유된 환경에서는 이러한 유기체가 호기성 호흡으로 전환됩니다. 대장균, 녹농균, 포도상구균 종, 리스테리아 종, 살모넬라균 통성 박테리아의 일부입니다.

Aerotolerant 혐기성 미생물

이들은 혐기성(발효성) 유형의 대사에서 완전히 생존하는 박테리아입니다. 그러나 O의 존재는2 이러한 유기체에 영향을 미치지 않습니다. 따라서 이러한 유기체는 O의 존재에 둔감하거나 내성이 있다고 말할 수 있습니다.2. 이러한 유기체는 환경적 O의 존재 여부와 상관없이 발효 단독으로 에너지를 완전히 얻습니다.2. 예는 다음과 같습니다. 캄필로박터 제주니, 유산균 및 연쇄상 구균.

미호기성

소량의 O를 필요로 하는 유기체2 그들의 생존을 위해 즉, 대기에 존재하는 것보다 낮은 산소 농도(21% 미만). 이러한 유기체는 생존을 위해 산소를 필요로 하지만 극히 적은 양으로 산소를 필요로 하기 때문에 공기내성 유기체와 다릅니다. 8~10%의 이산화탄소와 5~10%의 산소가 있는 환경은 미호기성으로 간주됩니다. 몇 가지 일반적인 예는 다음과 같습니다. 방선균, 클로스트리디움, 프로피오니박테리움, 비피도박테리움, 박테로이데스, 푸소박테리움, 프레보텔라, 등.


산소가 있는 경우:

혐기성 호흡은 트리카르복실산 회로(TCA)와 전자 전달 사슬을 포함하는 두 단계를 더 거칩니다. 여전히 많은 양의 화학 에너지를 함유하고 있는 피루브산은 효소 피루브산 탈수소효소에 의해 작용하여 아세틸-CoA(아세틸-코엔자임 A)를 생성합니다.

트리카르복실산 회로(TCA)에서 아세틸(아세틸-CoA)은 8가지 효소 단계에서 산화되어 NADH(니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드)로 알려진 분자를 생성합니다. 여기에서 각 피루브산 분자는 분해되어 이들 분자 중 4개를 방출합니다.

NADH는 말단 전자 수용체 역할을 하는 산소에 대한 전자 공여체로 작용한다는 점에서 환원제로서 중요한 역할을 한다. 이 과정에서 산소는 물로 환원됩니다.

결국, 호기성 호흡에서 포도당이 완전히 분해되는 과정은 포도당 1단위당 36분자의 ATP를 생성합니다.

* TCA는 구연산 회로의 크렙스 회로라고도 합니다.

* TCA 회로는 미토콘드리아에서 발생합니다.

호기성 호흡은 다음과 같이 표시될 수 있습니다. 6 CO2+ 6 H2O + 36 ATPàC6H12O6+ 6 O2

산소가 없는 상태에서 대장균과 같은 박테리아는 에너지를 만들기 위해 다른 과정을 사용해야 합니다. 이것은 NAD+를 재생하기 위한 피루브산의 변형을 포함합니다.

* 황산염, 질산염 및 푸마르산염과 같은 전자 수용체가 사용될 수 있다.

여기에서 NADH는 전자 수용체인 산소가 없는 경우 이러한 화합물에 전자를 제공합니다. 그러나 이러한 전자수용체는 산소에 비해 전자에 대한 친화력이 낮기 때문에 혐기성 호흡 시 생성되는 에너지의 양이 적습니다.

어떤 경우에는 앞서 언급한 대안(질산염, 황산염, 황 및 푸마르산염)과 산소가 전혀 없습니다. 이러한 이유로 유산균과 같은 통성 혐기성 미생물은 발효를 에너지 생산 수단으로 사용합니다.

당분을 피루브산으로 분해하는 해당과정 후에 생성된 피루브산 분자는 주어진 효소에 의해 더 분해되어 주어진 제품을 생산할 수 있습니다. 젖산 탈수소효소가 있으면 젖산이 생성될 수 있고 피루브산 포름산 분해효소가 있으면 피루브산이 포름산으로 분해될 수 있습니다.

또한, 피루브산 탈수소효소는 피루브산을 아세틸-CoA로 분해합니다. 이 산물은 유기체에 따라 주어진 효소 작용에 의해 더 분해됩니다. Acetyl-CoA는 phosphate acetyl-transferase에 의해 아세테이트로 더 분해되거나 알코올 탈수소효소와 아세트알데히드 탈수소효소에 의해 에탄올로 분해될 수 있습니다.

추가 효소 작용은 숙시네이트를 생성하며, 이는 추가로 산으로 전환되어 결국 세포에서 폐기물로 제거됩니다. 에탄올이 직접 배설되는 동안 포름산염은 세포에서 제거되어야 하는 이산화탄소와 수소로 분해됩니다.

발효 과정에서 에너지가 생성되지만 에너지의 양은 호기성 호흡 동안 생성되는 양에 비해 훨씬 적습니다.

* 발효에서는 포도당 1단위당 2분자의 ATP가 생성됩니다.

발효는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

피루브산 + NADH ↔ 젖산 + NAD +

이 특성(호기성 및 혐기성으로 성장하는 능력) 외에도 통성 혐기성 미생물에는 다음 두 가지 특성이 있습니다.

호흡의 우선 사용 - 일부 통성 혐기성 균은 발효를 사용하기 위해 호흡 효소를 끄는 것으로 나타났지만 낮은 에너지 수율에도 불구하고 높은 에너지 수율을 제공하는 대부분의 유기체는 호흡을 선호합니다.

설탕 분해 - 마지막으로, 서로 다른 메커니즘에 의해 생성되는 에너지의 양이 혐기성에 비해 호기성에서 당 분해 속도가 더 적습니다.


주요 개념 및 요약

  • 호기성 및 혐기성 환경은 인체 내부 및 인체의 다양한 부위를 포함하여 자연 전체의 다양한 틈새에서 찾을 수 있습니다.
  • 미생물은 분자 산소에 대한 요구 사항이 다릅니다. 절대호기성 호기성 호흡에 의존하고 말단 전자 수용체로 산소를 사용합니다. 그들은 산소 없이는 자랄 수 없습니다.
  • 절대혐기성균 산소가 있으면 자랄 수 없습니다. 그들은 산소 이외의 최종 전자 수용체를 사용하여 발효 및 혐기성 호흡에 의존합니다.
  • 통성 혐기성 산소가 있는 곳에서 더 나은 성장을 보여주지만 산소 없이도 성장할 것입니다.
  • 하지만 혐기성 혐기성 균 호기성 호흡을 하지 않으면 산소가 있는 곳에서 자랄 수 있습니다. 대부분의 aerotolerant anaerobes 테스트는 효소에 대해 음성 카탈라아제.
  • 미호기성 공기 중의 산소 농도가 21%보다 낮지만 성장하려면 산소가 필요합니다.
  • 최적의 산소 농도 유기체에게 가장 빠른 성장 속도를 촉진하는 산소 수준입니다. NS 최소 허용 산소 농도 그리고 최대 허용 산소 농도 각각 유기체가 견딜 수 있는 가장 낮은 산소 수준과 가장 높은 산소 수준입니다.
  • 과산화효소, 과산화물 디스뮤타제, 그리고 카탈라아제 해독에 관여하는 주요 효소이다. 활성산소종. Superoxide dismutase는 일반적으로 산소를 견딜 수 있는 세포에 존재합니다. 세 가지 효소 모두 호기성 호흡을 수행하고 더 많은 ROS를 생성하는 세포에서 일반적으로 감지할 수 있습니다.
  • NS 카프노필 대기보다 높은 CO 농도를 필요로 하는 유기체2 성장하기 위해.

절차

티오글리콜레이트 국물

  1. thioglycollate 국물은 접종 전에 먼저 끓여야 합니다. 또는 최근에는 산소 함량이 매우 낮도록 만들어졌습니다. (당신의 강사가 삶아야 하는지 알려줄 것입니다).
  2. 티오글리콜레이트 브로스 튜브에 알려지지 않은 박테리아를 접종합니다. 루프나 바늘이 브로스의 바닥까지 내려가도록 하십시오. 금속 홀더 멸균 국물에서).
  3. 지시에 따라 25도 또는 37도에서 배양하십시오.

3가지 다른 산소 환경의 TSA 플레이트

  1. 테이블용 접시 3개에 레이블을 지정합니다(촛불 항아리, 주변 공기 및 GasPak 혐기성 항아리).
  2. 3개의 플레이트를 각 유기체에 대해 하나씩 섹션으로 나눕니다. 미지, 엄격한 호기성, 엄격한 혐기성.
  3. 직선 또는 지그재그로 선을 그어 섹션을 접종합니다(아래 참조). 그러나 다음을 사용하여 3개의 플레이트 모두에 접종해야 합니다. 같은 기술.
  4. 용기 내부에 메틸렌 블루 표시기 스트립(위 참조)이 있는지 확인하십시오. 메틸렌 블루는 산화되면 파란색이지만 환원되면 무색입니다. 병을 열기 전에 스트립이 무색인지 확인해야 합니다.
  5. 30 또는 37도 C에서 배양

절대혐기성균이란?

의무(Obligate)라는 단어는 엄격하거나 반드시 해야 함을 나타냅니다. 절대 혐기성 생물은 엄격한 산소 결핍 환경이 필요한 유기체입니다. 산소가 있는 상태에서 절대 혐기성 미생물은 산소에 의한 중독으로 인해 죽습니다. 그들은 산소의 존재로 인해 형성된 치명적인 과산화물을 전환시키는 데 필요한 과산화물 디스뮤타제 및 카탈라아제와 같은 효소가 부족합니다. 산소가 존재하면 절대 혐기성 미생물의 모든 기능이 중지됩니다. 이 유기체는 호흡에 산소가 필요하지 않습니다. 대신에 그들은 에너지 생산을 위한 혐기성 호흡이나 발효를 보여줍니다. 절대 혐기성 생물은 호흡을 위한 전자 수용체로 황산염, 질산염, 철, 망간, 수은 또는 일산화탄소와 같은 다양한 유형의 분자를 사용합니다. 절대혐기성 세균의 예로는 Actinomyces, Bacteroides, 클로스트리디움 종, 푸소박테리움 종, 포르피로모나스 종, 프레보텔라 종, 프로피오니박테리움 종, 그리고 베일로넬라

그림 01: 절대혐기성균

이 유기체는 토양의 깊은 퇴적물, 잔잔한 물, 심해 바닥, 동물의 장관, 온천 등과 같은 혐기성 환경에서만 생존합니다. 절대 혐기성 생물은 실험실 조건에서 연구하기 어렵습니다. 공부하려면 특별한 장비가 필요합니다. 혐기성 용기는 절대 혐기성 연구에 가장 일반적으로 사용되는 장비 중 하나입니다. 이 장비는 내부 환경에서 산소를 제거하고 이산화탄소로 채웁니다.


미생물의 산소 요구량

많은 생태계에는 여전히 분자 산소가 없습니다. 일부는 깊은 바다나 지각과 같은 극단적인 위치에서 발견되며 다른 일부는 습지, 습지, 하수구와 같은 일상적인 풍경의 일부입니다. 인간과 다른 동물의 신체 내에서 산소가 거의 또는 전혀 없는 영역은 미생물에게 혐기성 환경을 제공합니다(그림 1).

그림 1. 지구에는 여전히 혐기성 환경이 일반적입니다. 여기에는 (a) 방해받지 않고 조밀한 퇴적물이 사실상 산소가 없는 늪지, (b) 메탄 생성 물질 및 기타 절대 혐기성 박테리아를 위한 무산소 배양기를 제공하는 반추위(소 위의 첫 번째 구획)와 같은 환경이 포함됩니다. (크레딧: 국립공원청의 작업 수정 크레딧 b: 미국 농무부의 작업 수정)

우리는 박테리아를 성장시킴으로써 분자 산소에 대한 다양한 요구 사항을 쉽게 관찰할 수 있습니다. 티오글리콜산 튜브 배양. 시험관 배양은 오토클레이브로 시작됩니다. 티오글리콜산 배지 운동성 박테리아가 배지를 통해 이동할 수 있도록 낮은 비율의 한천을 포함합니다. 티오글리콜레이트는 환원성이 강하고 고압증기멸균으로 대부분의 산소를 제거합니다. 시험할 세균 배양액을 튜브에 접종하고 적절한 온도에서 배양합니다. 시간이 지남에 따라 산소는 위에서부터 티오글리콜산 튜브 배양물 전체로 천천히 확산됩니다. 산소 농도가 특정 유기체의 성장에 가장 적합한 영역에서 박테리아 밀도가 증가합니다.

티오글리콜레이트 튜브에서 다양한 산소 요구량을 가진 박테리아의 성장은 그림 2에 나와 있습니다. 튜브 A에서는 모든 성장이 튜브 상단에서 보입니다. 박테리아는 의무 (엄격한) 호기성 풍부한 산소 공급 없이는 자랄 수 없습니다. 튜브 B는 튜브 A의 반대처럼 보입니다. 박테리아는 튜브 B의 바닥에서 자랍니다. 절대혐기성균, 산소에 의해 죽습니다. 튜브 C는 튜브 상단에서 무거운 성장을 보여주고 튜브 전체에서 성장을 보여줍니다. 통성 혐기성. 통성 혐기성 생물은 산소가 있는 곳에서 번성하지만 산소가 없는 상태에서도 발효 또는 혐기성 호흡에 의존하여 성장하는 유기체입니다. 산소 이외의 적절한 전자 수용체가 있고 유기체가 혐기성 호흡을 수행할 수 있는 경우입니다. NS 혐기성 혐기성 균 튜브 D에서는 산소의 존재에 무관심합니다. 그들은 일반적으로 발효 대사를 가지고 있기 때문에 산소를 사용하지 않지만 절대 혐기성 미생물처럼 산소의 존재에 의해 해를 입지 않습니다. 오른쪽의 Tube E는 “Goldilocks” 문화를 보여줍니다. 산소 수준은 너무 많지도 너무 적지도 않은 성장에 딱 맞아야 합니다. 이것들 미호기성 성장을 위해 최소한의 산소 수준을 필요로 하는 박테리아는 대기에서 발견되는 21%보다 훨씬 낮은 약 1%–10%입니다.

절대 호기성 미생물의 예는 다음과 같습니다. 결핵균, 결핵의 원인균 및 마이크로코커스 루테우스, 피부를 식민지화하는 그람 양성 박테리아. 나이세리아 수막염, 중증의 원인균 세균성 뇌수막염, 그리고 N. 임질, 성병의 원인균 임질, 또한 의무 호기성 미생물입니다.

그림 2. 티오글리콜산 튜브의 세균 세포 분포도.

많은 절대 혐기성 미생물은 토양의 깊은 퇴적물, 잔잔한 물과 같은 혐기성 조건이 존재하는 환경 및 광합성 생물이 없는 심해 바닥에서 발견됩니다. 혐기성 조건은 동물의 장관에도 자연적으로 존재합니다. 절대혐기성균, 주로 박테로이데테스, 인간 장내 미생물의 많은 부분을 나타냅니다. 일시적인 혐기성 조건은 조직에 혈액 순환이 공급되지 않을 때 존재하며 조직이 죽고 절대 혐기성 미생물의 이상적인 온상이 됩니다. 인체에서 마주치는 또 다른 유형의 절대 혐기성 세균은 그람 양성인 막대 모양의 클로스트리디움 종 내생포자를 형성하는 능력으로 인해 산소가 있는 곳에서도 생존할 수 있습니다. 건강 획득 감염의 주요 원인 중 하나는 다음과 같습니다. C. 디피실레, C. diff로 알려져 있습니다. 다른 감염에 항생제를 장기간 사용하면 환자가 이차적으로 발병할 가능성이 높아집니다. C. 디피실레 전염병. 항생제 치료는 장내 미생물의 균형을 교란하고 장의 식민지화를 허용합니다. C. 디피실레, 결장의 심각한 염증을 유발합니다.

심각한 감염을 일으키는 다른 클로스트리디아는 다음과 같습니다. C. 테타니, 파상풍의 대리인, 및 C. 퍼프린젠스, 원인 가스 괴저. 두 경우 모두 감염은 괴사 조직(혈액 순환에 의해 산소가 공급되지 않는 죽은 조직)에서 시작됩니다. 이것이 깊은 찔린 상처가 파상풍과 관련이 있는 이유입니다. 조직 죽음에 순환 부족이 동반되면 괴저가 항상 위험합니다.

절대 혐기성 미생물 연구에는 특별한 장비가 필요합니다. 절대혐기성 박테리아는 산소가 없는 조건에서 성장해야 합니다. 가장 일반적인 접근 방식은 문화입니다. 혐기성 항아리 (그림 3). 혐기성 병에는 산소를 제거하고 이산화탄소(CO2). NS 혐기성 챔버 모든 산소가 제거된 밀폐된 상자입니다. 상자의 구멍에 밀봉된 장갑을 사용하면 배양물을 공기에 노출시키지 않고 배양물을 처리할 수 있습니다(그림 3).

그림 3. (a) 배양을 지원하는 9개의 페트리 플레이트가 들어 있는 혐기성 병이 그려져 있습니다. (b) 혐기성 상자 측면의 구멍은 상자 내부의 배양액을 처리할 수 있도록 장갑과 같은 슬리브로 밀봉되어 있습니다. (크레딧: 질병통제예방센터의 작업 변경 크레딧 b: NIST의 작업 수정)

포도구균과 장내세균과 통성 혐기성 미생물의 예입니다. 포도상구균은 피부와 상부 호흡기에서 발견됩니다. 장내세균과(Enterobacteriaceae)는 주로 장과 상기도에서 발견되지만 때때로 요로로 퍼질 수 있으며, 이 곳에서 감염을 일으킬 수 있습니다. 통성 혐기성 균이 산소를 소모하여 절대 혐기성 균이 번성할 수 있는 환경을 만드는 혼합 박테리아 감염을 보는 것은 드문 일이 아닙니다.

aerotolerant anaerobes의 예로는 구강 미생물군에서 발견되는 유산균과 연쇄상구균이 있습니다. 캄필로박터 제주니, 위장관 감염을 일으키는 미생물은 미호기성 미생물의 한 예이며 저산소 조건에서 자랍니다.

NS 최적의 산소 농도, 이름에서 알 수 있듯이 특정 미생물에 대한 이상적인 산소 농도입니다. 성장을 가능하게 하는 가장 낮은 산소 농도를 최소 허용 산소 농도. 최대 허용 산소 농도는 최대 허용 산소 농도입니다. 유기체는 최소 및 최대 허용 산소 농도 사이에서 발견되는 산소 수준 범위를 벗어나서는 성장하지 않습니다.

그것에 대해 생각

  • 가장 오래된 박테리아 계통이 호기성 또는 혐기성일 것으로 예상하십니까?
  • 어떤 박테리아가 티오글리콜산 튜브의 위쪽에서 자라고 튜브의 아래쪽에서 자라나요?

달갑지 않은 혐기성 미생물

그림 4. 이 임상 사진은 당뇨병 환자의 발에 있는 궤양을 나타냅니다. 궤양에 축적된 죽은 조직은 혐기성 미생물에게 이상적인 성장 환경을 제공할 수 있습니다. C. 퍼프린젠스, 가스 괴저의 원인 물질. (출처: 고노 시게오, 나카가와치 레이코, 아라타 준, 벤자민 A 립스키)

Charles는 유형 2를 개발한 은퇴한 버스 운전사입니다. 당뇨병 10년이 넘었습니다. 은퇴 이후 그의 생활 방식은 매우 좌식으로 바뀌었고 상당한 체중이 증가했습니다. 한동안 왼발이 저리고 저린 느낌이 들었지만, 발이 단순히 '잠이 든 것'인 줄 알고 걱정하지 않았다. 최근 발에 긁힌 자국이 나을 기미가 보이지 않고 점점 못생김. 궤양이 그를 크게 괴롭히지 않았기 때문에 Charles는 그의 딸이 피부에 퍼진 자줏빛 변색과 삼출물을 알아차릴 때까지 그것이 심각할 수 없다고 생각했습니다(그림 4). 마침내 의사에게 진료를 받았을 때 Charles는 서둘러 수술실로 옮겨졌습니다. 그의 개방성 궤양 또는 궤양은 당뇨병 발.

여기서 우려되는 점은 가스 괴저 죽은 조직을 붙잡았을 수 있습니다. 가스 괴저의 가장 가능성 있는 원인은 다음과 같습니다. 클로스트리디움 퍼프린젠스, 내생포자를 형성하는 그람 양성 박테리아. 산소가 결핍된 조직에서 자라는 절대혐기성균이다. 죽은 조직은 순환계에서 더 이상 산소를 공급받지 못하기 때문에 죽은 조직은 성장에 이상적인 환경을 제공합니다. C. 퍼프린젠스.

외과의가 찰스 발의 궤양과 방사선 사진을 검사하고 뼈가 아직 감염되지 않았는지 확인합니다. 상처의 괴사조직을 제거하고(죽고 감염된 조직을 제거하는 것을 의미함) 미생물 실험실 분석을 위해 샘플을 보내야 하지만 Charles는 발을 절단할 필요가 없습니다. 많은 당뇨병 환자는 운이 좋지 않습니다. 질병 통제 예방 센터의 통계에 따르면 2008년에 미국에서 거의 70,000명의 당뇨병 환자가 발이나 사지를 절단했습니다. [1]


폐수 유기체의 식별

폐수 처리 시스템에서 유기 물질을 흡수하는 대부분의 박테리아는 본질적으로 통성입니다. 이것은 그들이 혐기성 또는 호기성 조건에서 생존하고 번식하도록 적응할 수 있음을 의미합니다. 개별 박테리아의 특성은 그들이 사는 환경에 따라 다릅니다. 일반적으로 통성 박테리아는 폐수에 산소를 추가하는 데 사용되는 기계적 또는 생화학적 과정이 없는 한 혐기성입니다. 박테리아가 한 환경에서 다른 환경으로 이동하는 과정에 있을 때 혐기성 상태에서 호기성 상태로(또는 그 반대로) 변태가 몇 시간 내에 발생합니다.

혐기성 박테리아

혐기성 박테리아는 자유 산소가 없는 상태에서 살고 번식합니다. 그들은 에너지를 위해 황산염 및 질산염과 같은 화합물을 사용하고 그들의 신진 대사는 실질적으로 감소합니다. 혐기성 처리 시스템에서 주어진 양의 유기물을 제거하려면 유기물을 훨씬 더 많은 양의 박테리아에 노출시키거나 훨씬 더 오랜 기간 동안 억류해야 합니다. 혐기성 박테리아의 일반적인 용도는 정화조입니다. 혐기성 박테리아의 느린 신진 대사는 유기 물질의 명목상 50% 감소를 달성하기 위해 폐수를 며칠 동안 유지해야 합니다. 그렇기 때문에 정화조에는 항상 일종의 폐수 처리 및 처리 과정이 뒤따릅니다. 혐기성 공정을 사용하는 이점은 전기 기계 장비가 필요하지 않다는 것입니다. 혐기성 박테리아는 황화수소와 메탄 가스를 방출하며 둘 다 위험한 조건을 만들 수 있습니다. 하수 시스템의 수집 라인에서 혐기성 작용이 시작되더라도 치명적인 황화수소 또는 폭발성 메탄 가스가 축적되어 생명을 위협할 수 있습니다.

호기성 박테리아

호기성 박테리아는 자유 산소가 있는 곳에서 살고 증식합니다. 통성 박테리아는 산소가 존재할 때 항상 호기성 상태에 도달합니다. "호기성"이라는 이름은 공기 호흡을 의미하지만 용존 산소는 호기성 박테리아의 주요 에너지원입니다. 호기성 미생물의 대사는 혐기성 미생물보다 훨씬 높습니다. 이 증가는 혐기성 과정에 비해 90% 더 적은 유기체가 필요하거나 처리가 90% 더 짧은 시간에 완료됨을 의미합니다. 이것은 더 높은 비율의 유기물 제거를 포함하여 많은 이점을 제공합니다. 호기성 박테리아의 부산물은 이산화탄소와 물입니다. 호기성 박테리아는 플록(floc)이라는 식민지 구조에 살고 있으며 폐수에 산소를 도입하는 데 사용되는 기계적 작용에 의해 부유 상태로 유지됩니다. 이 기계적 작용은 처리가 진행되는 동안 플록을 유기 물질에 노출시킵니다. 소화 후 중력 정화기는 플록을 분리하고 침전시킵니다. 호기성 소화 공정의 기계적 특성으로 인해 유지 관리 및 작업자 감독이 필요합니다.

활성슬러지

건강한 상태의 호기성 플록을 활성 슬러지라고 합니다. 호기성 플록은 혐기성 슬러지보다 약 10배 더 높은 대사율을 갖지만 박테리아를 풍부한 산소에 노출시키면 대사율을 더욱 높일 수 있습니다. 유기물 저감에 수일이 소요되는 정화조에 비해 활성슬러지조는 약 4~6시간 만에 같은 양의 유기물을 저감할 수 있다. 이것은 훨씬 더 높은 수준의 전체 프로세스 효율성을 허용합니다. 대부분의 경우 처리 효율성과 제거 수준이 크게 향상되어 추가 다운스트림 처리 구성 요소가 크게 감소하거나 완전히 제거됩니다.

사상체

사상 유기체의 대부분은 박테리아이지만 일부는 조류, 균류 또는 기타 생명체로 분류됩니다. 활성 슬러지 공정에서 증식하는 여러 유형의 사상 박테리아가 있습니다. 사상체는 이 과정에서 몇 가지 다른 역할을 수행하며, 그 중 일부는 유익하고 일부는 해로운 것입니다. 사상 유기체가 공정에서 낮은 농도에 있을 때 플록 입자를 강화하는 역할을 합니다. 이 효과는 폭기조의 기계적 작용에서 전단의 양을 줄이고 플록 입자의 크기를 증가시킵니다. 더 큰 플록 입자는 정화기에 더 쉽게 침전됩니다. 정화기에 침전되는 더 큰 플록 입자는 침전될 때 더 작은 미립자(표면 흡착)를 축적하여 훨씬 더 높은 품질의 폐수를 생성하는 경향이 있습니다. 반대로, 사상 유기체가 너무 높은 농도에 도달하면 플록 입자에서 극적으로 확장되어 한 플록 입자를 다른 플록 입자에 묶거나(플록 간 가교) 심지어 초대형 크기의 사상 매트를 형성할 수 있습니다. 증가된 표면적 때문에 그에 상응하는 질량 증가 없이 활성 슬러지는 잘 침전되지 않습니다. 그 결과 고형물 분리가 줄어들고 시스템에서 고형 물질이 씻겨 나올 수 있습니다. 또한 기포가 매트에 갇히게 되어 부유하게 되어 쓰레기 매트가 떠오를 수 있습니다. 사상세균은 표면적이 높기 때문에 농도가 과도하게 높아지면 더 높은 비율의 유기물을 흡수하여 보다 바람직한 유기체의 성장을 억제할 수 있습니다.

원생동물과 후생동물

폐수 처리 시스템에서 박테리아보다 높은 다음 생명체는 원생동물입니다. 이 단세포 동물은 활성 슬러지 과정에서 세 가지 중요한 역할을 수행합니다. 여기에는 플록 형성, 박테리아 자르기 및 부유 물질 제거가 포함됩니다. 원생동물은 또한 바이오매스 건강 및 폐수 품질의 지표입니다. 원생동물은 개별 박테리아보다 크기가 훨씬 크기 때문에 식별 및 특성화를 쉽게 수행할 수 있습니다. 후생동물은 일반적으로 다세포 동물이라는 점을 제외하고는 원생동물과 매우 유사합니다. 선충류 및 로티퍼와 같은 거대 무척추동물은 일반적으로 잘 발달된 바이오매스에서만 발견됩니다. 원생동물과 후생동물의 존재와 특정 종의 상대적 풍부도는 처리장 내 운영상의 변화를 예측할 수 있습니다. 이러한 방식으로 운영자는 원생동물 및 후생동물 개체군의 변화를 관찰하는 것만으로 조정을 수행하고 부정적인 운영 효과를 최소화할 수 있습니다.

분산 성장

분산 성장은 플록 입자에 흡착되지 않은 활성 슬러지 공정 내에 부유하는 물질입니다. 이 물질은 매우 적은 양의 콜로이드성(침강하기에는 너무 적음) 박테리아와 유기 및 무기 미립자 물질로 구성됩니다. 플록 입자 사이에 소량의 분산 성장은 정상이지만 과도한 양은 2차 침전지를 통해 운반될 수 있습니다. 처리장에서 배출될 때, 분산된 성장은 더 높은 폐수 고형물을 초래합니다.

분류

분류학은 생물 형태를 특성에 따라 분류하는 과학입니다. 18개의 다른 범주는 가장 넓은 것부터 가장 구체적인 것까지 생명 형태를 정의하는 데 사용됩니다. 왕국, 문, 아문, 슈퍼클래스, 클래스, 서브클래스, 코호트, 슈퍼오더, 오더, 서브오더, 슈퍼패밀리, 패밀리, 서브패밀리, 부족, 속, 아속, 종 및 아종입니다. 속을 식별하는 것은 일반적으로 폐수 처리 시스템에서 발견되는 유기체의 역할을 결정하기에 충분히 구체적입니다.

프로세스 표시기

분류학적 식별, 폐수 샘플에 존재하는 다양한 유기체 및 구조의 특성에 대한 열거 및 평가 후에 정보를 사용하여 처리 과정에 관한 결론을 도출할 수 있습니다. WASTEWATER BIOLOGY: THE MICROLIFE by the Water Environment Federation과 같은 수많은 산업 참조 자료를 사용하여 처리 과정 내 상태에 대한 포괄적인 표시를 제공할 수 있습니다. As an example, within most activated sludge processes, the shape of the floc particles can indicate certain environmental or operational conditions. A spherical floc particle indicates immature floc, as would be found during start-up or a process recovery. A mature floc particle of irregular shape indicates the presence of a beneficial quantity of filamentous organisms and good quality effluent. An excess of dispersed growth could indicate a very young sludge, the presence of toxic material, excess mechanical aeration or an extended period of time at low dissolved oxygen levels. Certain protozoans, such as amoebae and flagellates dominate during a system start-up. Free swimming ciliates are indicative of a sludge of intermediate health and an effluent of acceptable or satisfactory quality. A predominance of crawling ciliates, stalked ciliates and metazoans is an indicator of sludge with excellent health and an effluent of high quality.

Know your biota (bugs)

The primary reduction of organic material within a wastewater treatment plant is performed by a number of different types of microorganisms. Most of the organisms can be categorized as either bacteria, protozoans or metazoans. These organisms are present in the air, the soil and most, if not all, warm blooded animals, including man.

Identifying and understanding the various types of organisms, their functions and properties provides insight into the treatment process and process control decisions. The bacteria, single-celled and multi-celled animals that constitute the majority of these organisms are generally identified by the term “sludge”. The absence or presence of free oxygen will determine if the sludge is anaerobic or aerobic.

The lowest life form identified within treatment plant sludge is bacteria. One of the properties of bacteria is that they usually live in a colonial structure called floc. The structural nature and characteristics of a significant portion of the floc particles directly affect physical properties that contribute to treatment plant efficiency. The floc particles may be identified for shape, size, strength, surface area, density and the presence of higher life forms.


Small bacillus, not mobile, but above all it requires blood components for its development. It is one of the main causes of diseases such as ear and respiratory tract infections, meningititis and epiglottitis.

Rod-shaped bacteria that live as a commensal in the digestive tract of humans, as well as other vertebrates. Despite being a traditional member of the intestinal flora of healthy organisms, it can be an opportunistic infectious agent in diseased organisms or when infecting wounds.

Among the diseases associated with this bacterium are diarrhea, urinary tract infections, septicemia, bacteremia, pneumonia, empyema, surgical infections, among others. This bacteria develops resistance to drugs.


비디오 보기: 카탈라아제 테스트 제한 테스트 전에 시청해야 함 (팔월 2022).