好気性細菌：特性、例、培養、病気 - 生物学 - 2025

好気性細菌は、それらの代謝プロセスに必要酸素を特徴としている細菌の広範なグループです。これらの細菌は酸素を使用して、細胞呼吸として知られるプロセスを通じて有機化合物をより単純な化合物に分解します。

多くの専門家は、このタイプのバクテリアの出現は光合成プロセスの直接的な結果であると主張しています。これにより、大気中の酸素濃度が上昇し、当初は多くの生物にとって有毒でした。このため、多くの生物は酸素に適応し、使用を開始する必要がありました。

結核菌、好気性細菌。出典：写真提供：Janice CarrContentプロバイダー：CDC / Dr. Ray Butler; ジャニス・カー

好気性細菌のグループに含まれる多くの種があります。最も代表的なものは、バチルス、マイコバクテリウムおよびノカルジア属のものである。同様に、これらの細菌の多くは既知のヒト病原体であり、死を引き起こす可能性のある病状を引き起こします。

特徴

好気性細菌の主な特徴は、それらが発生するためには、それらの代謝内で細胞呼吸プロセスを実行するので、十分な酸素が利用できる環境が必要であることです。

このプロセスでは、酸素を使用して、分子をグルコースなどの有機化合物から二酸化炭素や水などのより単純な化合物に分解し、結果としてATPの形でエネルギーを取得します。

同様に、このグループを構成するほとんどの種にはカタラーゼ酵素を合成する能力がないため、過酸化水素分子を水と酸素に分解することはできません。

好気性菌の種類

一般に、好気性細菌は、発生および成長するために酸素の存在を必要とする細菌であると理解されている。ただし、このグループの細菌におけるこの化学元素の必要性は、すべてで同じではありません。この意味で、好気性細菌にはいくつかの種類があります。偏性好気性、通性嫌気性、微好気性です。

好気性菌の義務化

それらは、発生するために酸素を必要とするバクテリアです。彼らは細胞呼吸のプロセスを実行するためにこの要素を必要とします。

通性嫌気性菌

これらは、酸素の存在する環境とそれが存在しない環境の両方で生き残ることができるので、進化の観点から特定の利点を持つ細菌です。

これは、彼らの細胞機構内に、彼らがエネルギーを得ることができる嫌気性プロセスを実行するために必要な要素を持っているという事実によるものです。酸素がない場合、これらの細菌は死ぬことはありませんが、他の代謝プロセスを実行します。

微好気性細菌

これは非常に特殊なタイプのバクテリアです。彼らは細胞呼吸のプロセスを実行するための主要な要素として酸素を使用しています。ただし、このガスの大気中濃度（約21％）は、これらの細菌に対して有毒です。

好気性菌種

属の細菌

バチルス属は棒状でグラム陽性であることを特徴とする多種多様な種で構成されています。これらの細菌の最も優れた特徴の1つは、環境条件が敵対的になると、細胞内に芽胞を生成することです。これらは非常に耐性があり、細菌が有害な環境条件で生き残ることができるようにすることを目的としています。

この属の中には、厳密に好気性である細菌がいますが、通性好気性であると考えられているものもあります。バチルス属の細菌の種の中で言及できるのは、とりわけ、炭疽菌、セレウス菌、枯草菌、およびチューリンゲンシス菌です。

バチルス

それは微生物学の世界でよく知られており、研究されている細菌です。なぜなら、その潜在的かつ明白な病原性のために、それは生物兵器として使用されてきたからです。その胞子は非常に有毒であり、吸入、汚染された食物を摂取すること、または開いた創傷との接触により、気道を介して人体に容易に浸透します。

すでに体内で感染を引き起こし、一般的には炭疽という名前で知られており、皮膚、肺、または胃腸に感染することがあります。

セレウス菌

毒素を産生することでよく知られている通性好気性細菌です。これらの毒素は、消化管レベルで、嘔吐症候群や下痢症候群などのさまざまな病状を引き起こす可能性があります。同様に、角膜炎や眼内炎を引き起こす可能性のある、眼などの他の臓器にも影響を与える可能性があります。

枯草菌

それはおそらくバチルス属の最も研究された種であろう。「タイプの種」と見なされるほどに。他のバチルス種と同様に、それは胞子、特に細菌細胞の中心にある内生胞子を生成します。

それは汚染された食物による中毒の非常に孤立したいくつかのケースを除いて、人間にとって無害な細菌です。これに加えて、それは、抗真菌物質および抗生物質の合成、ならびに産業分野での用途などの幅広い利点をもたらします。

ノカルジア

それは桿菌のような形をしたグラム陽性菌の属です。その最も優れた特性の中で、それらは分岐しており、その多くは直角であると言えます。

同様に、これらの細菌はよく知られている人間の病原体です。特にその種の2つ、Nocardia asteroidesとNocardia brasiliensisは、それぞれ肺ノカルジア症と放線菌性真菌腫を引き起こすとして十分に研究されています。

乳酸菌

それらは通性好気性であり、桿菌の形状を有し、芽胞を生成しないことを特徴とするグラム陽性菌です。これらのバクテリアは一般的に無害で人間に無害であると考えられています。

逆に、それらはそれらが提供する利点で有名であり、その中で強調することができます：それらは食品の保存に貢献し、結腸癌などのいくつかの疾患の制御を助け、特定の化合物の合成の一部です、ビタミンBのように。

ブドウ球菌

これらは、ブドウの房のように見える細胞の塊を形成する傾向があるココナッツ形（丸い）の細菌です。この属の細菌は通性好気性と見なされます。つまり、酸素の存在下と非存在下の両方で細菌が発生する可能性があります。

この属の種の多くは、既知の人間の病原体です。これらの中で最も毒性が強いのは黄色ブドウ球菌で、溶血素、エンテロトキシン、トキシックショックシンドローム毒素、角質剥離毒素などの特定の毒素を産生します。これらの毒素は、下痢、偽膜性大腸炎、やけど皮膚症候群などの病気を引き起こします。

好気性菌と嫌気性菌の違い

嫌気性菌は、好気性菌よりずっと前に惑星に現れました。これは、陸生生物の最初の時代では、酸素は大気の重要な部分ではなかったため、当時存在していた生物はそれを代謝プロセスに使用していなかったためです。

その後、生命が惑星で進化し、大気ガスのレベルが安定するにつれて、酸素をエネルギー生産プロセスの主要要素として使用し始めた好気性生物が現れました。

現在、両方のタイプの細菌の主な違いは、好気性細菌がさまざまな細胞プロセスを実行するために酸素元素を必要とすることです。最も特徴的なのは細胞呼吸です。このプロセスを通じて、彼らは大量のエネルギーを得ます。

一方、嫌気性菌は、いかなるプロセスにも酸素を使用しません。これらの細菌の一部でさえ、酸素は非常に有毒です。これにより、彼らは細胞が必要とするエネルギーを得るために他のプロセスを実行します。

これらのプロセスの中には発酵があります。発酵では、炭水化物などの特定の化合物を分解して、乳酸などの他の有機化合物を取得します。

これら2つのタイプのバクテリアのもう1つの違いは、バクテリアが生息する場所です。嫌気性細菌は、歯を覆う歯石などの酸素が少ない場所でよく見られますが、好気性細菌は、土壌などの酸素が十分にある生息地で繁殖します。

好気性細菌培養

好気性細菌の培養を実験室で行う場合、最初に心に留めておくべきことは、これらのタイプの細菌には十分な量の酸素が必要であることです。この意味で、同じ大気条件が理想的であることが知られています。ただし、追加のエアレーションが必要なバクテリアもあります。

これらのケースでは、フラスコを激しく振ったり、滅菌済みの空気を培地に吹き込んだりすることができます。栽培が非常に広範囲である場合、推奨されるのは、培地の大気への曝露を増加させることです。これは、浅い媒体を重ねることによって実現されます。

黄色ブドウ球菌の培養。出典：Microrao

ここで、好気性菌に使用する培地の組成は、培養する菌種によって異なります。たとえば、Staphylococcus aureusの成長で最も一般的に使用される培地は、5％血液寒天、トリプチカーゼ大豆寒天、およびBHI Brain Heart Infusion Brothです。バチルス属細菌はまた、前述の培地でうまく培養されている。

BHI Brain Heart Infusion Brothは、好気性細菌の培養に世界的に推奨されていることに注意することが重要です。その組成には、子牛の脳への注入とウシの心臓への注入、その他のコンポーネントの中でもペプトン、塩化ナトリウム、グルコースが含まれます。

プレートカウントの方法

プレート数は、特定の培養物を構成する細菌のおおよその数に到達するために実験室で行われる標準的な手順です。

この手法は、いわゆるコロニー形成単位の数に基づいており、おおよその数の細菌を取得できます。この手順は、必要な徹底性と厳密さを備えて実行する必要があることを強調することが重要です。どんな小さなエラーでも、結果に大きな影響を与える可能性があるためです。

プレートカウントを実行するために適用できるいくつかのテクニックがあります。ここではそのうちの2つについて説明します。

プレート注入技術

最初に行うことは、増殖させたいバクテリアのタイプに最適な培地を準備することです。その後、澄んだきれいな場所に、文化が置かれるペトリ皿が置かれます。

各ペトリ皿に、対応する希釈液1 mLと、溶かした培地約20 mLを追加する必要があります。この後、ペトリ皿を使用した移動は、右から左に6回、時計回りに6回、反時計回りに6回、および後ろから前に6回実行する必要があります。最後に、媒体は固化すると予想されます。

ペトリ皿を適切な温度条件（37°C）で24〜48時間インキュベートします。この時間が経過したら、発生したコロニーの数を数える必要があります。

プレート上の表面拡散技術

この技術を使用してカウントを実行するには、培地を含むペトリ皿を、エラーを回避するために整然とした方法でテーブルに置く必要があります。次に、各希釈液1mLを各カプセルに接種します。

同様に、ガラス棒の助けを借りて、接種材料は培地の表面全体に均一に広げられるべきです。これは、ねじれた動きを介して行う必要があります。

接種材料が培地に吸収されたら、培養した微生物に応じてカプセルを必要な時間インキュベートします。最後に、選択したプレートで発生したすべてのコロニーを数える必要があります。

引き起こされる病気

前述のように、好気性細菌のグループを構成する属のいくつかは、人間に病気を引き起こすことが知られています。それぞれの症状と治療法を伴うこれらの疾患のいくつかを以下に示します。

ノカルジア症

ノカルジア症は、急性または慢性的に発症する可能性のある疾患です。研究された臨床例によれば、ほとんどの場合、彼らは肺炎の症状を示します。ただし、気道に感染するのではなく、皮膚に直接影響を及ぼし、特徴的な病変を引き起こすことがあります。

肺ノカルジア症で見られる症状は：

• 高熱
• 何にも救われないクロム性咳
• 呼吸困難
• 一般的な不快感

一方、ノカルジア属の細菌が皮膚に侵入すると、放線菌として知られるものが発生する可能性があります。これは慢性の肉芽腫性感染症で、非常にまれであり、通常は免疫系が低下している人に発生します。その症状は次のとおりです。

• 熱
• 中心部の膿疱を呈する結節性病変で、そこから血性物質が排出された可能性があります。
• 皮膚または皮下膿瘍。
• 全身倦怠感

炭疽

これは炭疽菌によって引き起こされる感染症に付けられた名前です。それは前記細菌の胞子との直接の人間の接触によって引き起こされます。炭疽は肺と皮膚に影響を与える可能性があります。肺が最も危険で、死亡率は90％を超えます。

数年前にこの細菌が有名になりました。胞子を含む封筒が送られ、それを受け取った人に大きな影響を与え、死に至りました。

最初、肺の炭疽菌の症状は風邪の症状に似ていますが、時間が経つにつれ、臨床症状がさらに悪化します。

• しつこい発熱
• 呼吸困難
• 心拍数の増加。

最終的に患者は悪化し、敗血症性ショックが発生し、その後患者の死亡がほとんどの場合に発生します。

皮膚炭疽に関しては、最初の兆候は、蚊に刺されたような病変であり、慢性になり、壊死性の痂皮に進化します。

体温の上昇や全身倦怠感もあります。この臨床像はしばしば良好に解消し、瘢痕のみが残ります。しかし、それが広がり、菌血症を引き起こす可能性があるため、不注意であるのは賢明ではありません。

結核

それは気道に影響を与える病理であり、厳密な好気性細菌である結核菌によって引き起こされます。細菌は病気に苦しむ人々の分泌物、特に咳をしたときに排出されるものに含まれています。これらの分泌物との接触が最も一般的な感染経路です。

結核の症状は次のとおりです。

• 血痰を伴う一定の咳
• 熱
• 一般的な不快感
• 特に咳や呼吸時の胸の痛み
• 夜は大量の発汗。

ハンセン病

マイコバクテリウム属の別の細菌であるマイコバクテリウム・レプラによって引き起こされるよく知られた病気です。これは、何世紀にもわたって苦しんできた病気であり、苦しんでいる人々は社会から処刑され、別居を余儀なくされました。

ハンセン病の最も一般的な症状は次のとおりです。

• 皮膚の明るい色の病変
• 皮膚の隆起または結節
• 特定の領域で感覚の喪失
• 皮膚の肥厚

時間が経つにつれ、臨床像は悪化し、個人は上肢と下肢の機能を失い、皮膚の病変によって引き起こされる外観が損なわれ、皮膚の一定の灼熱感などの皮膚レベルの不快感が生じます。

参考文献

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