VI KHUẨN HIẾU KHÍ: ĐẶC ĐIỂM, VÍ DỤ, NỀN VĂN HÓA, BỆNH TẬT - SINH HỌC - 2025

Các vi khuẩn hiếu khí là một nhóm rộng của vi khuẩn có đặc điểm nhu cầu oxy cho quá trình trao đổi chất của họ. Những vi khuẩn này sử dụng oxy để phân hủy các hợp chất hữu cơ thành các hợp chất đơn giản hơn thông qua một quá trình được gọi là hô hấp tế bào.

Nhiều chuyên gia cho rằng sự xuất hiện của loại vi khuẩn này là hệ quả trực tiếp của quá trình quang hợp. Do đó, nồng độ oxy trong khí quyển tăng lên và ban đầu là chất độc đối với nhiều sinh vật. Do đó, nhiều sinh vật đã phải thích nghi và bắt đầu sử dụng oxy.

Mycobacterium tuberculosis, vi khuẩn hiếu khí. Nguồn: Tín dụng hình ảnh: Janice Carr (Các) nhà cung cấp nội dung: CDC / Tiến sĩ Ray Butler; Janice Carr

Có nhiều loài được xếp vào nhóm vi khuẩn hiếu khí. Tiêu biểu nhất là các chi Bacillus, Mycobacterium và Nocardia. Tương tự, nhiều vi khuẩn trong số này được biết đến là mầm bệnh cho con người, thậm chí gây ra các bệnh lý có thể gây tử vong.

nét đặc trưng

Đặc điểm chính của vi khuẩn hiếu khí là để phát triển chúng nhất thiết phải cần một môi trường có nhiều oxy, vì trong quá trình trao đổi chất, chúng thực hiện quá trình hô hấp tế bào.

Trong quá trình này, chúng sử dụng oxy để phá vỡ các phân tử từ các hợp chất hữu cơ, chẳng hạn như glucose, thành các hợp chất đơn giản hơn như carbon dioxide và nước, do đó thu được năng lượng dưới dạng ATP.

Tương tự như vậy, hầu hết các loài tạo thành nhóm này không có khả năng tổng hợp enzyme catalase, do đó chúng không thể tách phân tử hydrogen peroxide thành nước và oxy.

Các loại vi khuẩn hiếu khí

Nói chung, người ta hiểu rằng vi khuẩn hiếu khí là những vi khuẩn cần sự hiện diện của oxy để phát triển và phát triển. Tuy nhiên, nhu cầu về nguyên tố hóa học này ở vi khuẩn thuộc nhóm này không giống nhau đối với tất cả. Theo nghĩa này, có một số loại vi khuẩn hiếu khí: hiếu khí bắt buộc, kỵ khí dễ nuôi và vi khuẩn hiếu khí.

Bắt buộc vi khuẩn hiếu khí

Chúng là vi khuẩn cần oxy để phát triển. Chúng yêu cầu nguyên tố này để thực hiện quá trình hô hấp tế bào.

Vi khuẩn kỵ khí nuôi cấy

Đây là những vi khuẩn mà theo quan điểm tiến hóa có một lợi thế nhất định, vì chúng có thể tồn tại cả trong những môi trường có sự hiện diện của oxy và trong những môi trường không có oxy.

Điều này là do thực tế là trong bộ máy tế bào của chúng, chúng có các yếu tố cần thiết để thực hiện các quá trình kỵ khí mà qua đó chúng có thể thu được năng lượng. Theo cách mà trong điều kiện thiếu oxy, các vi khuẩn này không chết mà thực hiện các quá trình trao đổi chất khác.

Vi khuẩn microaerophilic

Đây là một loại vi khuẩn rất đặc biệt. Chúng sử dụng oxy như một nguyên tố chính để thực hiện quá trình hô hấp tế bào. Tuy nhiên, nồng độ khí này trong khí quyển (Khoảng 21%) là độc hại đối với những vi khuẩn này.

Các loài vi khuẩn hiếu khí

Vi khuẩn thuộc giống

Chi Bacillus được tạo thành từ rất nhiều loài, chúng có đặc điểm là có hình que và có tính chất gram dương. Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của những vi khuẩn này là khi điều kiện môi trường trở nên thù địch, chúng sẽ sinh ra bào tử trong tế bào của mình. Chúng có khả năng chống chịu rất cao và nhằm đảm bảo rằng vi khuẩn có thể tồn tại trong các điều kiện môi trường có hại.

Trong chi này có những vi khuẩn là loại vi khuẩn hiếu khí nghiêm ngặt, trong khi có những loài khác được coi là loại hiếu khí dễ nuôi. Trong số các loài vi khuẩn thuộc chi Bacillus chúng ta có thể kể đến: Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis và Bacillus thuringiensis, cùng một số loài khác.

Bacillus

Nó là một vi khuẩn nổi tiếng và được nghiên cứu trong thế giới vi sinh vật học, vì do khả năng gây bệnh rõ ràng và tiềm tàng của nó, nó đã được sử dụng như một vũ khí sinh học. Bào tử của nó rất độc và dễ dàng xâm nhập vào cơ thể con người, qua đường hô hấp khi hít phải, ăn phải thức ăn bị ô nhiễm hoặc tiếp xúc với vết thương hở.

Đã có trong cơ thể, nó gây ra nhiễm trùng, một cách chung chung, được biết đến với tên bệnh than, có thể qua da, phổi hoặc đường tiêu hóa.

Bacillus cereus

Nó là một loại vi khuẩn hiếu khí dễ sinh, nổi tiếng với việc sản xuất độc tố. Những chất độc này có thể gây ra các bệnh lý khác nhau ở người, chẳng hạn như hội chứng nôn và hội chứng tiêu chảy, cả ở cấp độ tiêu hóa. Tương tự, nó có thể ảnh hưởng đến các cơ quan khác, chẳng hạn như mắt, trong đó nó có thể gây ra viêm giác mạc và viêm nội nhãn.

Bacillus subtilis

Nó có lẽ là loài được nghiên cứu nhiều nhất trong chi Bacillus. Nhiều đến mức nó được coi là "loại loài". Giống như các loài Bacillus khác, nó tạo ra bào tử, đặc biệt là nội bào tử được tìm thấy ở trung tâm tế bào vi khuẩn.

Nó là một loại vi khuẩn vô hại đối với con người, ngoại trừ một số trường hợp rất cá biệt bị ngộ độc từ thực phẩm bị ô nhiễm. Ngoài ra, nó còn mang lại nhiều lợi ích, chẳng hạn như tổng hợp các chất kháng nấm và kháng sinh, cũng như các ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp.

Nocardia

Nó là một chi vi khuẩn gram dương có hình dạng giống như trực khuẩn. Trong số những đặc điểm nổi bật nhất của nó, có thể kể đến chúng có độ phân nhánh, nhiều góc vuông.

Tương tự như vậy, những vi khuẩn này là mầm bệnh nổi tiếng cho con người. Hai trong số các loài của nó, đặc biệt là Nocardia asteroides và Nocardia brasiliensis, đã được nghiên cứu đầy đủ về khả năng gây ra bệnh tim phổi và bệnh mycetoma hoạt hóa tương ứng.

Lactobacillus

Chúng là những vi khuẩn gram dương có đặc điểm là hiếu khí dễ nuôi, có hình dạng giống trực khuẩn và không sinh bào tử. Những vi khuẩn này thường được coi là vô hại và vô hại đối với con người.

Ngược lại, chúng nổi tiếng vì những lợi ích mà chúng mang lại, trong đó chúng ta có thể nhấn mạnh: chúng góp phần bảo quản thực phẩm, giúp kiểm soát một số bệnh - chẳng hạn như ung thư ruột kết-, và là một phần của quá trình tổng hợp một số hợp chất, như vitamin B.

Staphylococcus

Đây là những vi khuẩn hình quả dừa (tròn) có xu hướng hình thành các cụm tế bào trông giống như chùm nho. Vi khuẩn thuộc giống này được coi là hiếu khí dễ sinh sản, có nghĩa là chúng có thể phát triển cả khi có mặt và không có oxy.

Nhiều loài trong chi này là mầm bệnh cho người. Trong số này, độc tố mạnh nhất là Staphylococcus aureus, tạo ra một số độc tố: hemolysin, enterotoxin, độc tố hội chứng sốc độc và độc tố gây tróc da. Những chất độc này gây ra các bệnh như tiêu chảy, viêm ruột kết màng giả và hội chứng da có vảy.

Sự khác biệt giữa vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí

Vi khuẩn kỵ khí xuất hiện trên hành tinh rất lâu trước vi khuẩn hiếu khí. Điều này là do trong những kỷ nguyên đầu tiên của sự sống trên cạn, oxy không phải là một phần đáng kể của khí quyển, do đó các sinh vật tồn tại sau đó không sử dụng nó cho quá trình trao đổi chất của chúng.

Sau đó, khi sự sống phát triển trên hành tinh và mức độ khí trong khí quyển ổn định, các sinh vật hiếu khí xuất hiện, bắt đầu sử dụng oxy làm nguyên tố chính trong quá trình sản xuất năng lượng.

Bây giờ, sự khác biệt chính giữa cả hai loại vi khuẩn là vi khuẩn hiếu khí đòi hỏi nguyên tố oxy để thực hiện các quá trình tế bào khác nhau, đặc trưng nhất là hô hấp tế bào. Thông qua quá trình này, họ thu được một lượng lớn năng lượng.

Mặt khác, vi khuẩn kỵ khí không sử dụng oxy cho bất kỳ quá trình nào. Ngay cả đối với một số vi khuẩn này, oxy cũng có độc tính cao. Do đó, chúng thực hiện các quá trình khác để thu được năng lượng mà tế bào cần.

Trong số các quá trình này là quá trình lên men, qua đó phân hủy một số hợp chất, chẳng hạn như carbohydrate, để thu được các hợp chất hữu cơ khác, chẳng hạn như axit lactic.

Một điểm khác biệt nữa có thể kể đến giữa hai loại vi khuẩn này là môi trường sống mà chúng có thể tìm thấy. Vi khuẩn kỵ khí thường được tìm thấy ở những nơi có ít oxy, chẳng hạn như trong cao răng bao phủ răng, trong khi vi khuẩn hiếu khí phát triển mạnh ở môi trường sống có đủ oxy, chẳng hạn như đất.

Nuôi cấy vi khuẩn hiếu khí

Khi tiến hành nuôi cấy vi khuẩn hiếu khí trong phòng thí nghiệm, điều đầu tiên cần lưu ý là những loại vi khuẩn này cần một lượng oxy thích hợp. Theo nghĩa này, các điều kiện khí quyển giống nhau được biết là lý tưởng. Tuy nhiên, có một số vi khuẩn cần thêm sục khí.

Trong những trường hợp này, điều có thể làm là lắc mạnh bình hoặc cho bọt khí tiệt trùng đi qua môi trường. Trong trường hợp trồng trọt khá rộng, điều được khuyến nghị là tăng mức độ tiếp xúc của môi trường với khí quyển. Điều này được thực hiện bằng cách phân lớp môi trường nông.

Nuôi cấy Staphylococcus aureus. Nguồn: Microrao

Bây giờ, đối với thành phần của môi trường nuôi cấy được sử dụng cho vi khuẩn hiếu khí, điều này sẽ phụ thuộc vào loài vi khuẩn đang được nuôi cấy. Ví dụ, để nuôi cấy Staphylococcus aureus, môi trường nuôi cấy được sử dụng phổ biến nhất là thạch máu 5%, thạch đậu nành trypticase và Môi trường truyền dịch tim não BHI. Vi khuẩn Bacillus cũng được nuôi cấy thành công trên các môi trường nuôi cấy nói trên.

Điều quan trọng cần lưu ý là BHI Brain Heart Infusion Broth được khuyến cáo trên toàn thế giới để nuôi cấy vi khuẩn hiếu khí. Thành phần của nó bao gồm dịch truyền não bê và dịch truyền tim bò, cũng như peptone, natri clorua và glucose, trong số các thành phần khác.

Phương pháp đếm đĩa

Đếm đĩa là một quy trình tiêu chuẩn được thực hiện trong các phòng thí nghiệm để đạt được số lượng vi khuẩn gần đúng tạo thành một mẫu cấy cụ thể.

Kỹ thuật này dựa trên số lượng được gọi là các đơn vị hình thành khuẩn lạc và cho phép thu được số lượng vi khuẩn gần đúng. Điều quan trọng cần lưu ý là quy trình này phải được thực hiện với sự kỹ lưỡng và nghiêm ngặt, vì bất kỳ sai sót nào, dù nhỏ đến đâu cũng có thể ảnh hưởng lớn đến kết quả.

Có một số kỹ thuật có thể được áp dụng để thực hiện đếm đĩa. Hai trong số chúng sẽ được giải thích ở đây.

Kỹ thuật đổ tấm

Việc đầu tiên cần làm là chuẩn bị môi trường nuôi cấy lý tưởng cho loại vi khuẩn bạn muốn nuôi cấy. Sau đó, trong một khu vực thông thoáng và sạch sẽ, các đĩa Petri sẽ được đặt trong đó nuôi cấy.

Trong mỗi đĩa Petri, bạn phải thêm 1mL dung dịch pha loãng tương ứng, cũng như khoảng 20mL môi trường nuôi cấy đã được nấu chảy. Sau đó, các chuyển động với đĩa Petri phải được thực hiện như sau: 6 từ phải sang trái, 6 theo chiều kim đồng hồ, 6 ngược chiều kim đồng hồ và 6 từ sau ra trước. Cuối cùng môi trường dự kiến ​​sẽ đông đặc lại.

Đĩa Petri được ủ trong điều kiện nhiệt độ thích hợp (37 ° C) trong 24-48 giờ. Khi thời gian này trôi qua, số lượng khuẩn lạc đã phát triển phải được đếm.

Kỹ thuật trải bề mặt trên tấm

Để thực hiện đếm bằng kỹ thuật này, các đĩa Petri với môi trường nuôi cấy phải được đặt trên bàn một cách trật tự để tránh sai sót. Tiếp theo, 1mL của mỗi độ pha loãng được cấy vào mỗi viên nang.

Tương tự như vậy, với sự trợ giúp của đũa thủy tinh, chất cấy phải được trải đều trên toàn bộ bề mặt của môi trường nuôi cấy. Điều này phải được thực hiện thông qua các chuyển động xoắn.

Khi chất cấy đã được môi trường nuôi cấy hấp thụ, viên nang được ủ trong thời gian cần thiết tùy theo vi sinh vật được nuôi cấy. Cuối cùng, tất cả các khuẩn lạc đã phát triển trên các đĩa đã chọn phải được đếm.

Bệnh gây ra

Như đã đề cập trước đây, một số chi tạo nên nhóm vi khuẩn hiếu khí được biết là gây bệnh cho người. Một số bệnh này với các triệu chứng và cách điều trị tương ứng được liệt kê dưới đây.

Nocardiosis

Bệnh cơ tim là một bệnh có thể biểu hiện cấp tính hoặc mãn tính. Theo các trường hợp lâm sàng được nghiên cứu, hầu hết thời gian họ biểu hiện với các triệu chứng của bệnh viêm phổi. Tuy nhiên, đôi khi, thay vì lây nhiễm qua đường hô hấp, nó có thể ảnh hưởng trực tiếp đến da, gây ra những tổn thương đặc trưng.

Các triệu chứng thấy trong chứng tim phổi là:

• Sốt cao
• Ho do nhiễm sắc thể không thuyên giảm do bất cứ điều gì
• Khó thở
• Khó chịu chung

Mặt khác, khi vi khuẩn thuộc giống Nocardia xâm nhập vào da, cái được gọi là actinomycetoma có thể phát triển. Đây là một loại nhiễm trùng mãn tính, u hạt, rất hiếm và thường xảy ra ở những người có hệ thống miễn dịch suy giảm. Các triệu chứng của nó bao gồm:

• Sốt
• Tổn thương dạng nốt có mụn mủ ở trung tâm có thể chảy ra máu.
• Áp xe da hoặc dưới da.
• Tình trạng bất ổn chung

Bệnh than

Đây là tên được đặt cho các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn Basillus anthracis gây ra. Nó được gây ra bởi sự tiếp xúc trực tiếp của con người với các bào tử của vi khuẩn nói trên. Bệnh than có thể ảnh hưởng đến phổi và da. Phổi là bệnh nguy hiểm nhất, với tỷ lệ tử vong lớn hơn 90%.

Cách đây vài năm loại vi khuẩn này trở nên nổi tiếng vì những phong bì có chứa bào tử được gửi đi, gây ảnh hưởng lớn đến những người nhận chúng, gây tử vong.

Lúc đầu, các triệu chứng của bệnh than trong phổi giống như của cảm lạnh, tuy nhiên, theo thời gian, chúng tiến triển thành một bệnh cảnh lâm sàng bị tổn thương hơn:

• Sốt dai dẳng
• Khó thở
• Tăng nhịp tim.

Cuối cùng bệnh nhân xấu đi và xảy ra sốc nhiễm trùng, sau đó bệnh nhân tử vong trong hầu hết các trường hợp.

Đối với bệnh than trên da, dấu hiệu đầu tiên là một tổn thương tương tự như vết muỗi đốt, trở nên mãn tính và tiến triển thành một nốt phỏng hoại tử.

Ngoài ra còn có sự gia tăng nhiệt độ cơ thể và tình trạng khó chịu chung. Bệnh cảnh lâm sàng này thường giải quyết thuận lợi, chỉ để lại sẹo. Tuy nhiên, không nên bất cẩn vì nó có thể lây lan và gây nhiễm khuẩn huyết.

Bệnh lao

Đây là một bệnh lý ảnh hưởng đến đường hô hấp và do một loại vi khuẩn hiếu khí nghiêm ngặt, Mycobacterium tuberculosis gây ra. Vi khuẩn được tìm thấy trong dịch tiết của những người mắc bệnh, đặc biệt là dịch tiết ra khi ho. Tiếp xúc với các chất tiết này là con đường lây nhiễm phổ biến nhất.

Các triệu chứng của bệnh lao là:

• Ho liên tục kèm theo đờm có máu
• Sốt
• Khó chịu chung
• Đau ngực, đặc biệt khi ho và thở
• Đổ mồ hôi nhiều vào ban đêm.

Bệnh phong

Đây là một căn bệnh nổi tiếng do một loại vi khuẩn khác thuộc giống Mycobacterium, Mycobacterium leprae gây ra. Đây là một căn bệnh mà trong nhiều thế kỷ đã là một tai họa, kể từ khi những người mắc phải nó bị hành quyết khỏi xã hội và buộc phải sống xa nhau.

Các triệu chứng phổ biến nhất của bệnh phong là:

• Các tổn thương sáng màu trên da
• Bướu hoặc nốt trên da
• Mất cảm giác ở một số khu vực
• Da dày lên

Theo thời gian, bệnh cảnh lâm sàng xấu đi, khiến người bệnh mất chức năng của chi trên và chi dưới, biến dạng do tổn thương da và khó chịu ở cấp độ da, chẳng hạn như cảm giác nóng rát liên tục trên da.

Người giới thiệu

1. Camacho, A., Giles, M., Ortegón, M., Palao, M., Serrano, B. và Velásquez, O. (2009) Các kỹ thuật phân tích vi sinh vật trong thực phẩm. UNAM Mexico phiên bản thứ 2.
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. and Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw và Hill. Ấn bản thứ 27
3. Dorronsoro, I. và Torroba L. Vi sinh vật học của bệnh lao. (2007). Biên niên sử của Hệ thống Y tế Navarra. 30 (2).
4. González, P. và Cona, E. (2006). Nocardia asteroides. Tạp chí nhiễm trùng của Chile. 2. 3. 4).
5. Hernández, P., Mayorga, J. và Pérez, E. (2010). Actinomycetoma do Nocardia brasiliensis. Biên niên sử của Nhi khoa. 73 (4). 159-228
6. Ryan, K. và Ray, C. (2004). Vi sinh y tế Sherris. Đồi Mc Graw. Phiên bản thứ 4.