Вовлечение кислорода воздуха в окислительно-восстановительные реакции сопровождается образованием перекисного радикала (О)
– атома кислорода с лишним электроном на внешней оболочке. Это очень сильный окислитель. В зависимости от того, как бактерии решают проблему его нейтрализации, и зависит их способность существовать в кислородной среде. На практике простейшим методом определить отношение изучаемого вида бактерий к кислороду воздуха, является регистрация характера роста этих бактерий при засеве уколом в столбик полужидкой среды А.
Бактерии, которым кислород абсолютно необходим как внешний акцептор электронов, образовав-шийся перекисный радикал с помощью фермента супероксиддисмутазы переводят в перекись кисло-рода. Это соединение также является окислителем, хотя и менее сильным, чем перекисный радикал. Перекись водорода нейтрализуется с образованием воды и молекулярного кислорода с помощью, на-пример, каталазы. В отсутствии кислорода такие бактерии не растут, так как не могут использовать другие молекулы в качестве акцептора электронов, и поэтому называются облигатными аэробами.
Б. Размножение некоторых бактерий возможно только в атмосфере особого газового состава. Такие бактерии обладают супероксиддисмутазой, но степень активности каталазы или других ферментов, нейтрализующих перекись водорода, может быть недостаточной.
1. Микроаэрофилы растут при более низком, чем в атмосферном воздухе, содержании кислорода. К ним относятся, например, молочнокислые бактерии, в большом количестве населяющие кишечник человека.
2. Капнофилы нуждаются в более высоком, чем в атмосферном воздухе, содержании углекислого га-за. К ним, например, относятся бруцеллы, вызывающие бруцеллез.
3. Существуют также бактерии, которые требуют для своего успешного культивирования создания особой газовой смеси, включающей как пониженное количество кислорода, так и повышенное – угле-кислого газа. Т.е. такие бактерии можно определить одновременно как микроаэрофилы и капнофилы. Такие особые требования к аэрации при культивировании предъявляют, например, кампилобактеры и геликобактер.
В. Подавляющие большинство бактерий могут расти в отсутствии кислорода, вследствие чего их называют анаэробами.
1. Некоторые бактерии лишены не только ферментов, нейтрализующих перекись водорода, но и супероксиддисмутазы. В результате чего они погибают при малейшем контакте с атмосферным воздухом и называются облигатными анаэробами. При микробиологической диагностике болезней, вызываемых этой группой бактерий, и взятие патологического материала и посев его на питательные среды, не говоря уже о самом культивировании, необходимо проводить с соблюдением специальных приемов исключающих контакт возбудителя с атмосферным воздухом.
2. Часть анаэробов, не имея ферментов, нейтрализующих перекись водорода, содержат супероксид-дисмутазу. Такие бактерии – аэротолерантные анаэробы – выдерживают кратковременный контакт с атмосферным воздухом, например во время взятия патологического материала или засева его на питательную среду, но культивироваться могут лишь в анаэробных условиях.
3. Однако наиболее часто медицинская микробиология имеет дело с бактериями, которые имеют полный набор ферментов, позволяющих им расти и размножаться и в присутствии и в отсутствии кисло-рода воздуха – т.е. в любых условиях аэрации. Такие бактерии называются факультативными анаэробами.