1 Роста Микрофлоры Бактерии

1. Рост и размножение бактерий

Рост бактерий – увеличение бактериальной клетки в размерах без увеличения числа особей в популяции.

Размножение бактерий – процесс, обеспечивающий увеличение числа особей в популяции. Бактерии характеризуются высокой скоростью размножения.

Рост всегда предшествует размножению. Бактерии размножаются поперечным бинарным делением, при котором из одной материнской клетки образуются две одинаковые дочерние.

Процесс деления бактериальной клетки начинается с репликации хромосомной ДНК. В точке прикрепления хромосомы к цитоплазматической мембране (точке-репликаторе) действует белок-инициатор, который вызывает разрыв кольца хромосомы, и далее идет деспирализация ее нитей. Нити раскручиваются, и вторая нить прикрепляется к цитоплазматической мембране в точке-прорепликаторе, которая диаметрально противоположна точке-репликатору. За счет ДНК-полимераз по матрице каждой нити достраивается точная ее копия. Удвоение генетического материала – сигнал для удвоения числа органелл. В септальных мезосомах идет построение перегородки, делящей клетку пополам.

Двухнитевая ДНК спирализуется, скручивается в кольцо в точке прикрепления к цитоплазматической мембране. Это является сигналом для расхождения клеток по септе. Образуются две дочерние особи.

На плотных питательных средах бактерии образуют скопления клеток – колонии, различные по размерам, форме, поверхности, окраске и т. д. На жидких средах рост бактерий характеризуется образованием пленки на поверхности питательной среды, равномерного помутнения или осадка.

Размножение бактерий определяется временем генерации. Это период, в течение которого осуществляется деление клетки. Продолжительность генерации зависит от вида бактерий, возраста, состава питательной среды, температуры и др.

Фазы размножение бактериальной клетки на жидкой питательной среде:

1) начальная стационарная фаза; то количество бактерий, которое попало в питательную среду и в ней находится;

2) лаг-фаза (фаза покоя); продолжительность – 3–4 ч, происходит адаптация бактерий к питательной среде, начинается активный рост клеток, но активного размножения еще нет; в это время увеличивается количество белка, РНК;

3) фаза логарифмического размножения; активно идут процессы размножения клеток в популяции, размножение преобладает над гибелью;

4) максимальная стационарная фаза; бактерии достигают максимальной концентрации, т. е. максимального количества жизнеспособных особей в популяции; количество погибших бактерий равно количеству образующихся; дальнейшего увеличения числа особей не происходит;

5) фаза ускоренной гибели; процессы гибели преобладают над процессом размножения, так как истощаются питательные субстраты в среде. Накапливаются токсические продукты, продукты метаболизма. Этой фазы можно избежать, если использовать метод проточного культивирования: из питательной среды постоянно удаляются продукты метаболизма и восполняются питательные вещества.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

5) фаза ускоренной гибели; процессы гибели преобладают над процессом размножения, так как истощаются питательные субстраты в среде. Накапливаются токсические продукты, продукты метаболизма. Этой фазы можно избежать, если использовать метод проточного культивирования: из питательной среды постоянно удаляются продукты метаболизма и восполняются питательные вещества.

*Импакт фактор за 2021 г. по данным РИНЦ

Журнал входит в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК.

В желудочно–кишечном тракте человека обитает множество бактерий, которые, по сути, являются симбионтами своего «хозяина». Как это ни парадоксально звучит, организм «хозяина» так же нуждается в микробных обитателях, как и они в его поддержке.

Основная часть микроорганизмов поступает в просвет желудочно–кишечного тракта из ротоглотки и с пищей.

В составе нормальной микрофлоры желудочно–кишечного тракта выделено более 400 видов непатогенных аэробных и факультативно анаэробных бактерий.

В кишечный биоценоз входит также небольшое количество условно патогенных организмов, образующих так называемую «остаточную популяцию»: стафилококки, грибы, протей, гемолитические штаммы (E.coli).

В толстой кишке обитает основная масса анаэробных микроорганизмов. «Главную популяцию» (около 70%) составляют анаэробы – бифидобактерии и бактероиды. В качестве «сопутствующей популяции» выступают лактобациллы, кишечная палочка, энтерококки.

Бактерии, населяющие просвет желудочно–кишечного тракта, выполняют ряд функций, имеющих весьма важное значение для организма «хозяина».

Микробная популяция играет важнейшую роль во внутрипросветном пищеварении, в частности, участвует в переваривании пищевых волокон (целлюлозы), ферментативном расщеплении белков, высокомолекулярных углеводов, жиров и в процессе метаболизма вырабатывает ряд полезных для организма веществ.

Главный представитель анаэробной кишечной микрофлоры – бифидобактерии – синтезируют аминокислоты, белки, витамины В₁, В₂, В₆, В₁₂, викасол, никотиновую и фолиевую кислоты. Выдвинуто предположение, что некоторые вещества, вырабатываемые бифидобактериями, обладают антиоксидантными свойствами и способствуют снижению риска заболеваемости раком толстой кишки.

Среди аэробных микроорганизмов важнейшая роль в метаболических процессах принадлежит кишечной палочке, обладающей большим спектром функциональных свойств. E.coli вырабатывает несколько витаминов (тиамин, рибофлавин, пиридоксин, витамины В₁₂, К, никотиновую, фолиевую, пантотеновую кислоты), участвует в обмене холестерина, билирубина, холина, желчных и жирных кислот, и, опосредованно влияет на всасывание железа и кальция.

Образующиеся под влиянием микрофоры продукты метаболизма белка (индол, фенол, скатол) оказывают регулирующее воздействие на перистальтическую активность кишечника.

В последнее время интенсивно изучается роль кишечной микрофлоры в формировании иммунологической реактивности и иммунологической толерантности организма.

Представители нормальной кишечной микрофлоры вырабатывают вещества с антибактериальной активностью (такие как бактериокины и короткоцепочечные жирные кислоты, лактоферрин, лизоцим), которые предотвращают внедрение патогенных микроорганизмов и подавляют избыточное размножение условно–патогенной флоры. Кишечные палочки, энтерококки, бифидобактерии и лактобациллы обладают наиболее выраженными антагонистическими свойствами в отношении патогенных штаммов.

Продуктами метаболизма молочнокислых бактерий (бифидобактерий, лактобацилл) и бактероидов являются молочная, уксусная, янтарная, муравьиная кислоты. Это обеспечивает поддержание показателя рН внутрикишечного содержимого на уровне 4,0–3,8, благодаря чему тормозится рост и размножение патогенных и гнилостных микроорганизмов в ЖКТ.

Ограниченные первоначально представления о «местной» защитной роли кишечных микроорганизмов существенно расширились за последние годы. Микробиологами и иммунологами подчеркивается важность непрерывного «общения» оганизма «хозяина» со своими симбионтами. Путем контакта с микробной популяцией через слизистую оболочку и постоянного проникновения небольшого количества бактерий, их антигенов и продуктов метаболизма в кровоток поддерживается необходимая напряженность иммунитета, в том числе, вероятно, поддерживается «тонус» противоопухолевой защиты.

Микрофлора желудочно–кишечного тракта активно участвует в химических превращениях многих веществ эндогенного и экзогенного происхождения, в частности, лекарств. В процессе кишечно–печеночной циркуляции вещества, поступающие из просвета кишечника в печень, подвергаются конъюгации с глюкуронатом, сульфатом и другими молекулярными остатками, и многие из них затем вновь выделяются с желчью. В просвете кишечника под действием ферментов кишечной микрофлоры они подвергаются деконъюгации и другим изменениям, после чего вновь всасываются и возвращаются в печень по воротной вене.

Механизмы поддержания нормального «микробного равновесия» в просвете желудочно–кишечного тракта и сдерживания микробного роста включают защитные факторы слизистой оболочки (бактерицидные свойства соляной кислоты желудка, выработка слизи и антител, главным образом, принадлежащих к классам иммуноглобулинов А и М), а также нормальную перистальтическую активность кишечника, в процессе которой часть бактерий регулярно удаляется во внешнюю среду. Целостность щеточной каёмки энтероцитов также выступает как важное звено защиты, поскольку выполняет роль «бактериального фильтра», препятствующего контакту бактерий с клетками слизистой оболочки.

Количественный и качественный состав кишечной микрофлоры может изменяться под воздействием различных факторов эндогенного или экзогенного происхождения. Однако это изменение следует рассматривать как вторичное по отношению к первопричинному фактору.

Избыточный бактериальный рост в кишечнике (в англоязычной литературе – bacterial overgrowth) – обусловлен нарушением качественного и количественного состава микробного биоценоза кишечника, размножением условно–патогенных бактерий в количестве, не свойственном здоровому человеку. Нельзя забывать, что избыточный бактериальный рост в кишечнике и связанные с ним клинические проявления представляет собой не самостоятельную нозологическую форму, а синдром.

Устаревший термин «дисбактериоз» использовать не совсем корректно, поскольку это название не в полной мере отражает сущность развивающихся нарушений.

Фоном для развития синдрома избыточного бактериального роста служат различные состояния, сопровождающиеся нарушением переваривания пищи, пассажа внутрипросветного содержимого; изменением иммунологической реактивности организма, ятрогенные воздействия на микрофлору кишечника.

При различных состояниях, сопровождающихся нарушением переваривания и всасывания пищи (врожденный дефицит ферментов, панкреатит, глютеновая энтеропатия, энтериты), невсосавшиеся питательные вещества служат питательной средой для избыточного размножения бактерий.

Нарушение пассажа внутрипросветного содержимого наблюдается при формировании межкишечных свищей, оперативных вмешательствах с формированием «слепых петель» кишечника, развитии дивертикулов, нарушении двигательной активности кишечника (запоры или поносы), кишечной непроходимости (обструктивной или паралитической). В этих условиях также создаются благоприятные условия для нарушения «бактериального равновесия».

При анацидных состояниях и иммунодефицитах утрачивается регулирующее влияние со стороны организма на поддержание состава кишечной микрофлоры.

Применение антибиотиков, кортикостероидов, цитостатиков, особенно у ослабленных и пожилых пациентов, сопровождаются вмешательством во взаимоотношения микрофлоры и макроорганизма.

Пожалуй, в качестве единственной самостоятельной нозологической формы избыточного бактериального роста в кишечнике выступает псевдомембранозный колит, который обусловлен избыточным размножением Clostridium difficile – облигатно–анаэробной грамположительной спорообразующей бактерии, обладающей природной устойчивостью к большинству широко применяемых антибиотиков. Популяция C.difficile в составе нормальной микрофлоры кишечника составляет примерно 0,01–0,001%; она существенно возрастает (до 15–40%) при приеме антибиотиков, угнетающих рост штаммов кишечной флоры, которые в норме подавляют жизнедеятельность C.difficile (в первую очередь, клиндамицина, ампициллина, цефалоспоринов).

Синдром избыточного бактериального роста характеризуется различными клиническими проявлениями, «наслаивающимися» на проявления основного заболевания.

Избыточное размножение бактерий в тонкой кишке является дополнительным фактором, поддерживающим воспаление слизистой оболочки, снижающим продукцию ферментов (в наибольшей степени – лактазы) и усугубляющим нарушение переваривания и всасывания. Эти изменения обусловливают развитие таких симптомов, как коликообразные боли в околопупочной области, метеоризм, диарея, похудание.

При преимущественном вовлечении в процесс толстой кишки пациенты предъявляют жалобы на неоформленный стул, метеоризм, ноющие боли в животе.

Выраженные нарушения равновесия в составе кишечной микрофлоры могут сопровождаться признаками гиповитаминоза В₁₂, В₁, В₂, В₃ (РР). У пациента выявляются трещины в углах рта, глоссит, хейлит, поражения кожи (дерматит, нейродермит), железо– и В₁₂–дефицитная анемия. Поскольку микрофлора кишечника служит важным источником викасола, могут наблюдаться нарушения свертывания крови. В ряде случаев в результате нарушения обмена желчных кислот развиваются симптомы гипокальциемии (онемение губ, пальцев, остеопороз). Ряд авторов связывает нарушения обмена холестерина с нарушением «микробного баланса» желудочно–кишечного тракта.

Диагностика синдрома избыточного бактериального роста подразумевает анализ картины основного заболевания, с выявлением возможной причины нарушения микробного биоценоза кишечника. Проводится дополнительное обследование, которое может включать эндоскопическое, рентгенологическое исследование кишечника для выявления нарушений анатомического строения, оценки перистальтики желудочно–кишечного тракта; биопсию тонкой кишки – для установления диагноза энтерита, энтеропатии, диагностики ферментопатий (к сожалению, возможности проведения этого исследования в нашей стране ограничены) и др. Мало доступными на сегодняшний день, но точными методами диагностики избыточного бактериального роста являются аспирация содержимого тонкой кишки с немедленным посевом аспирата на питательную среду, а также неинвазивный дыхательный водородный тест с лактулозой. Посев кала, ранее использовавшийся в нашей стране как метод оценки микробного биоценоза кишечника, признан неинформативным, поскольку даже при максимальном приближении к правилам проведения микробиологических исследований может дать представление лишь о микробном составе дистального отдела толстой кишки.

Перед тем как непосредственно приступить к лечению синдрома избыточного бактериального роста, необходимо определить причину развития нарушений микробного биоценоза и, по возможности, устранить влияние данного фактора. Например, назначить пациенту противовоспалительную, заместительную ферментную терапию, использовать возможности по нормализации перистальтической активности кишечника.

Изменение характера питания позволяет воздействовать на микрофлору физиологическим путем. Однако диетические предписания необходимо давать с учетом основного заболевания. В любом случае, при избыточном бактериальном росте в кишечнике показано ограничение потребления легкоусвояемых углеводов и исключение потребления молока (особенно пресного). При отсутствии противопоказаний целесообразно потребление овощей, фруктов и ягод, обладающих бактерицидным действием (редька, редис, лук, чеснок, хрен, морковь, малина, клубника, земляника, черника, абрикосы, яблоки, черноплодная рябина, сок граната, гвоздика, корица, лавровый лист).

Устаревший подход «санировать – и вновь заселить кишечник» не соответствует современным представлениям о патогенезе избыточного бактериального роста.

Однако при тяжелых формах избыточного бактериального роста в кишечнике показана антибактериальная терапия (назначение метронидазола по 400 мг 3 раза в день в течение недели; при неэффективности метронидазола к лечению целесообразно добавить тетрациклин по 250 мг 4 раза в день в течение 2 недель). Антибиотики резерва – ципрофлоксацин (по 500 мг 2 раза в день) и ванкомицин (по 125 мг 4 раза в день). Лечение псевдомембранозного колита проводится по определенным схемам и не рассматривается в данной статье вследствие обособленности этого заболевания.

В ряде случаев для подавления условно-патогенных микроорганизмов используются бактериофаги (стафилококковый и коли–протейный) по 50 мл 2 раза в день за час до еды в течение 3–4 дней, проводится 2–3 курса с 3–дневным перерывом.

Не менее важным и, зачастую, основным направлением лечения является воссоздание условий, благоприятных для восстановления нормальной микрофлоры. Лекарственные препараты, обладающие подобными свойствами, носят название пробиотиков.

Некоторое время назад в качестве пробиотиков особенно широко использовались биологические препараты для перорального приема, содержащие в своем составе бифидобактерии, лактобациллы, кишечные палочки с полезными сойствами. Необходимо учитывать, что микробы, вводимые в составе лекарственных препаратов, сами по себе надолго не приживаются в кишечнике и элиминируются спустя 2–3 недели. Основой лечебного действия подобных препаратов является их способность временно поддерживать ферментативную активность и защитные свойства (колициногенность) собственной микрофлоры кишечника. Ниже охарактеризованы некоторые из наиболее известных препаратов.

«Колибактерин» содержит взвесь живых бактерий штамма E.coli M–17, обладающего антагонизмом по отношению к условно–патогенной и патогенной микрофлоре. Назначают по 6–10 доз в 1–2 приема за 40 мин до еды в течение 3–4 недель.

«Бифидумбактерин» содержит штамм бифидобактерий, устойчивых к антибиотикам. Назначают по 5–10 доз в сутки в 1–2 приема в течение 2–3 недель. «Бифидумбактерин» наиболее благоприятно действует при наличии у пациента запоров.

«Бификол» – сочетание совместно выращенных культур E.coli M–17 и бифидумбактерий. В сутки назначают 6–10 доз.

«Лактобактерин» приготовлен из молочнокислых бактерий. Микробы, входящие в состав этого препарата характеризуются высокой устойчивостью к антибиотикам. Лактобактерии эффетивно угнетают рост протея, гемолитических штаммов стафилококка и поддерживают рост популяции E.coli. Применяют по 3–6 доз в сутки. Лечебной и профилактической активностью обладают также молочные продукты, содержащие культуру молочнокислых бактерий, аналогичную входящей в состав «Лактобактерина» – ацидофильный дрожжевой творог и ацидофильное молоко, а также биомасса ацидофильных лактобактерий, носящая название «Наринэ».

В настоящее время широко применяется препарат «Энтерол», содержащий в составе лиофилизированные лечебные дрожжи Saccharomyces boulardii, обладающие природной устойчивостью к антибиотикам. S. boulardii не колонизируют пищеварительный тракт и элиминируются с калом в течение нескольких дней после завершения курса терапии. Они вырабатывают белки, препятствующие связыванию патогенных микроорганизмов и их токсинов со слизистой оболочкой кишечника; стимулируют защитные свойства слизистой оболочки.

Благоприятные условия для размножения бифидобактерий создает дисахарид лактулоза, обладающий также слабительными и аммонийсвязывающими свойствами. Он служит питательной средой для размножения молочнокислых бактерий и источником выработки ими молочной кислоты, снижающей рН кишечного содержимого. К существенным недостаткам лактулозы относятся нередко развивающиеся вздутие живота и диарея с потерей электролитов (поэтому назначение лактулозы предпочтительно пациентам, страдающим запором). Лактулоза противопоказана при галактоземии. Доза сиропа лактулозы для взрослых варьирует от 15 до 45 мл в сутки (в 2–3 приема).

Существует и другой, совершенно оригинальный, подход к нормализации среды в просвете кишечника, что способствует восстановлению нормальной популяции его «обитателей». Данное направление фармакологической коррекции избыточного бактериального роста представлено препаратом «Хилак–форте».

Препарат «Хилак–форте» представляет собой стерильный концентрат биологически активных веществ, вырабатываемых нормальной микрофлорой кишечника (как грамположительной, так и грамотрицательной). Среди них – молочная кислота и короткоцепочечные летучие жирные кислоты (обладающие антибактериальными свойствами в отношении условно–патогенной и патогенной флоры), молочно–солевой буфер, лактоза, аминокислоты. Всего в одной капле концентрата содержатся продукты биосинтеза 100 миллиардов кишечных бактерий.

«Хилак–форте» позволяет создать благоприятные условия для размножения молочно–кислых бактерий (за счет снижения рН, восстановления водно–электролитного баланса в просвете кишечника и подавления конкурентной флоры). Интересно, что действие препарата не ограничивается влиянием на бактериальный состав, отмечено, что «Хилак–форте» также стимулирует регенерацию эпителия слизистой оболочки кишечника.

«Хилак–форте» показан при самых разнообразных состояниях, сопровождающихся нарушением «микробного баланса»: нарушениях мальдигестии и мальабсорбции различного происхождения, нарушении перистальтической активности кишечника, в периоде выздоровления после острых инфекционных энетроколитов и т.д. Назначение «Хилак–форте» целесообразно во время лечения антибиотиками и некоторое время после их отмены для профилактики нарушений в составе кишечной микрофлоры.

«Хилак–форте» характеризуется высокой эффективностью и хорошей переносимостью. Противопоказаний к назначению препарата и побочных действий не выявлено. его можно назначать не только взрослым, но и детям грудного возраста.

«Хилак–форте» принимают внутрь до или во время еды, разбавив небольшим количеством жидкости (не щелочной реакции!).

Начальная доза для взрослых составляет по 40–60 капель 3 раза в день; для детей – по 20–40 капель 3 раза в день; для детей грудного возраста – по 15–30 капель 3 раза в день. По мере клинического улучшения доза может быть уменьшена наполовину.

«Хилак–форте» нельзя принимать в одно время суток с антацидными препаратами и адсорбентами, поскольку антациды нейтрализуют, а адсорбенты – снижают биодоступность кислот, входящих в состав препарата.

Диагностируя у пациента синдром избыточного бактериального роста, необходимо понимать главное в коррекции этого состояния – не агрессивно вмешиваться в микробный биценоз, а «протянуть руку помощи» микробам, обеспечивающим наше здоровье и благополучие.

1. Вудли М., Уэлан А., ред. Терапевтический справочник Вашингтонского университета. Пер. с англ. – М.: Практика, 1995г.

2. Гребенев А.Л., Мягкова Л.П. Болезни кишечника. – М.: Медицина, 1994 г.

3. Денисов И.Н., Кулаков В.И., Хаитов Р.М., гл. ред. Клинические рекомендации для практикующих врачей, основанные на доказательной медицине. – М.: ГЭОТАР–МЕД, 2021г.

4. Ивашкин В.Т., Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., ред. Краткое руководство по гастроэнтерологии. – М.: Издательский дом «М–Вести», 2021 г.

5. Котельников Г.П., Яковлев О.Г., ред. Практическая гериатрия: Руководство для врачей. – Самара: Самарский Дом печати, 1995г.

Микрофлора желудочно–кишечного тракта активно участвует в химических превращениях многих веществ эндогенного и экзогенного происхождения, в частности, лекарств. В процессе кишечно–печеночной циркуляции вещества, поступающие из просвета кишечника в печень, подвергаются конъюгации с глюкуронатом, сульфатом и другими молекулярными остатками, и многие из них затем вновь выделяются с желчью. В просвете кишечника под действием ферментов кишечной микрофлоры они подвергаются деконъюгации и другим изменениям, после чего вновь всасываются и возвращаются в печень по воротной вене.

Клетки, как любой живой организм, рождаются, живут и умирают. Рост и размножение бактерий происходит очень быстро, они могли бы захватить все жизненное пространство на планете, если бы не их хрупкость и сдерживающие факторы (температура, уровень кислотности среды, отсутствие пищи и т. д.). При благоприятных условиях удвоение клетки занимает в среднем около получаса. Однако в критических ситуациях некоторые виды микроорганизмов (спорообразующие бактерии) способны образовывать споры и «впадать в спячку» на довольно длительный период.

Быстрое размножение бактерий имеет свои плюсы и минусы. Использование микроорганизмов в биотехнологиях (дрожжи, молочнокислые, азотфиксирующие организмы, плесневые грибки и т. д.) направлено на улучшение качества жизни. Однако неконтролируемый рост болезнетворных (патогенных) микробов опасен для людей. Навредить здоровью может и собственная микрофлора человека. В медицине существует понятие синдрома избыточного бактериального роста, при котором количество условно-патогенных микробов в организме человека резко увеличивается, что представляет угрозу для здоровья.

С чего все начинается

Рост и размножение клетки – это два различных процесса. Под ростом понимают увеличение массы клетки вследствие формирования всех клеточных структур. Размножение – это увеличение количества клеток в колонии. Различают бинарное деление, почкование и генетическую рекомбинацию (процесс, напоминающий половое размножение).

Большинство прокариотических (безъядерных) клеток, к которым принадлежат все бактерии, размножается путем разделения надвое (бинарное деление). Таким способом размножаются, например, молочнокислые бактерии. Процесс начинается с удвоения бактериальной хромосомы (молекула ДНК, заменяющая ядро) и протекает в несколько этапов:

• клетка удлиняется;
• наружная оболочка «врастает» внутрь и образует поперечную перегородку (перетяжку);
• две новые (дочерние) клетки расходятся в разные стороны.

В результате получаются два идентичных организма.

Отдельные микроорганизмы делятся почкованием, но это скорее исключение из общего правила. Процесс заключается в образовании на одном из полюсов клетки короткого выступа, в который «дрейфует» одна из половин разделившегося нуклеоида (молекулы ДНК с генетической информацией). Затем выступ разрастается и отделяется от материнской клетки.

Есть еще вариант, напоминающий половое размножение, – генетическая рекомбинация. В этом случает происходит обмен генетической информацией и в результате получается клетка, содержащая гены своих родителей. Существуют три способа передачи генетической информации:

• конъюгация – прямая передача (не обмен) части ДНК при контакте от одной бактерии к другой (процесс идет только в одном направлении);
• трансдукция – перенос фрагмента ДНК с помощью бактериофага (вируса бактерий);
• трансформация – поглощение генетической информации отмерших или уничтоженных клеток из окружающей среды.

Таким образом, только в результате бинарного деления и почкования получаются идентичные друг другу клетки. При генетической рекомбинации клетка претерпевает изменения, вырабатывая новые свойства и получая другие функции.

Скорость и фазы роста микроорганизмов

В питательных средах рост и размножение бактерий проходят в несколько стадий, различных по количеству доступной пищи и накоплению отходов жизнедеятельности:

• Первая фаза (латентная) определяется факторами адаптации к питательной среде. В это время микроорганизмы только осваиваются с новыми условиями. Рост бактерий не наблюдается.
• Вторая фаза (экспоненциальная) характеризуется ростом в геометрической прогрессии (увеличение по экспоненциальной кривой). В этот период бактериальные клетки активно растут, используя всю доступную пищу (максимальная скорость роста). Достигнув определенного размера, бактерия начинает делиться, причем процесс размножения протекает с постоянной скоростью, так как запасов пищи пока достаточно. В результате увеличившейся скорости роста и размножения происходит накопление в среде отходов жизнедеятельности (токсинов). К концу фазы скорость роста начинает уменьшаться.
• Третья фаза характеризуется стационарным ростом, т. е. количество «новорожденных» клеток совпадает с числом отмерших. Кривая роста и размножения на этом отрезке больше не поднимается. Скорость роста замедляется. Какое-то время общая численность бактерий в питательной среде остается неизменной. Однако за счет появления новых «членов семьи» запасы питательных веществ уменьшаются, а токсичность среды увеличивается. Этот процесс ухудшает условия жизни всей колонии.
• Четвертая фаза – отмирание микроорганизмов – возникает в результате катастрофического уменьшения пищи и увеличения токсичности среды. Количество живых организмов неуклонно уменьшается, в конце концов, жизнеспособных клеток становится меньше, чем их отмерших собратьев.

Скорость кинетического роста бактериальной колонии во многом зависит от вида бактерий, состава питательных сред, количества посеянных (внесенных в среду) клеток, возраста культуры, способа дыхания и еще ряда факторов. Например, для размножения молочнокислых бактерий важно поддержание температур в довольно узком диапазоне (25-30⁰С) и определенный уровень кислотности среды (рН). Для размножения аэробных и анаэробных клеток решающим фактором становится наличие или отсутствие кислорода для дыхания, а спорообразующим клеткам необходимо достаточное количество пищи.

Условия выращивания микробов в искусственных средах

Для изучения (медицина, микробиология) и использования (промышленность) выращивают бактериальные культуры на искусственных питательных средах, которые разделяются по консистенции, происхождению и назначению:

• жидкие, полужидкие и плотные (твердые) искусственные среды;
• среды животного, растительного происхождения или синтетические (химически чистые соединения в строго определенной концентрации);
• обычные (универсальные), дифференциальные (различаются по видам бактерий), специальные, избирательные или среды обогащения (подавляющие рост нежелательных микробов).

Существуют бактерии, которым требуются особые условия. Например, анаэробные микроорганизмы (как спорообразующие, так и не спорообразующие) культивируют в анаэробных условиях (без кислорода). Для аэробных клеток решающим фактором размножения становится кислород. Факультативные анаэробы способны менять способ дыхания в зависимости от условий. Спорообразующие аэробные организмы, используемые для получения пробиотиков, очень чувствительны к уменьшению питания и его качеству. Спорообразующие анаэробы требуют полного отсутствия кислорода. Основной принцип культивирования микроорганизмов – создание благоприятных условий (питание, дыхание, температура), что иногда представляет определенные трудности.

Так, для выращивания анаэробов применяют метод глубокого посева, т. е. культуру бактерий вносят в глубину плотной питательной среды, добавляют в атмосферу роста химические вещества, поглощающие кислород, или откачивают воздух, замещая его инертным газом. В случае со спорообразующими бактериями используют внесение в питательную среду ингибитора белкового синтеза, тем самым останавливая процесс спорообразования.

Культивирование микроорганизмов

Под культивированием понимают искусственное выращивание клеток в контролируемых условиях. Конечная цель – получение биопрепарата из бактерий или с помощью бактерий. Такие препараты могут быть лечебными, диагностическими, профилактическими. Существует несколько методов культивирования:

• Стационарный способ характеризуется постоянством среды, какое-либо вмешательство в процесс отсутствует. Однако при таком методе культивирования в жидких питательных средах анаэробные организмы дают незначительный выход.
• Метод глубинного культивирования используют в промышленности для выращивания бактериальной биомассы. Для этой цели применяют специальные емкости. Факторами роста являются поддержание температуры и подача в жидкие среды питательных веществ. Кроме того, при необходимости проводят перемешивание или подачу кислорода (для дыхания аэробных бактерий).
• Метод проточных сред (промышленное культивирование) основан на постоянном поддержании культуры в экспонентной фазе роста. Это достигается непрерывным внесением питательных веществ и выведением токсичных отходов жизнедеятельности клеток. Такая технология позволяет достичь максимального выхода различных биологически активных веществ (антибиотические препараты, витамины и т. д.).

Одним из важнейших промышленных препаратов является культура молочнокислых бактерий, которые используются для приготовления молочной закваски, квашения капусты, силосования кормов, производства заменителя плазмы крови. Для получения гарантированного конечного результата нужно строго контролировать получаемое качество молочнокислых бактерий.

Нужны соответствующая питательная среда и препарат с чистой культурой молочнокислых бактерий, выращенной в лабораторных условиях. Далее процесс культивирования оставляют до момента наступления третьей фазы (равновесия), после чего можно приступать к сбору «урожая» молочнокислых бактерий.

Синдром избыточного бактериального роста

Не всегда рост бактериальных клеток приносит пользу, излишнее увеличение популяций бактерий в организме человека может быть опасным для здоровья. Нарушение качественного и количественного состава микрофлоры кишечника называют клиническим синдромом избыточного роста бактерий. Медики утверждают, что использовать для описания этого процесса термин «дисбактериоз» не совсем корректно. Дело в том, что количество полезных для организма анаэробных бактерий (бифидобактерии) действительно уменьшается, но число условно-патогенных клеток (например, аэробной кишечной палочки) увеличивается.

На разных участках желудочно-кишечного тракта обитают различные бактерии. В тонком кишечнике по мере продвижения постепенно меняется состав микрофлоры и количество микроорганизмов. Аэробные (растущие в кислородной среде) виды бактерий постепенно уступают место анаэробным (бескислородная среда). При клиническом синдроме избыточного роста бактериальный спектр смещается в сторону грамотрицательных (большинство патогенных), факультативно-аэробных и анаэробных организмов.

По мере приближения к толстой кишке увеличивается количество анаэробных бактерий (бифидобактерии и бактероиды). Основные представители анаэробной микрофлоры – бифидобактерии – отвечают за синтез белков, витаминов группы В, различных кислот и других необходимых для жизни веществ. Аэробные микроорганизмы (кишечная палочка) вырабатывают целый ряд витаминов и кислот, участвующих в пищеварении и поддерживающих иммунитет.

Молочнокислые бактерии – еще один представитель кишечной микрофлоры. Они относятся к микроаэрофильным организмам, т. е. одним из факторов роста и размножения молочнокислых бактерий является кислород, но в очень небольших количествах. Эти микроорганизмы отвечают за регулирование кислотности желудочно-кишечного тракта, благодаря чему тормозится рост гнилостных бактерий.

Каждый вид бактерий выполняет свою, четко обозначенную функцию. При синдроме избыточного роста фекальная микрофлора, в нормальных условиях обитающая в толстом кишечнике (кишечная палочка или анаэробные клетки), попадает в тонкую кишку. Меняется количественный и качественный состав бактериальной микрофлоры, выполнение некоторых функций замедляется или становится невозможным. Появляются условия для роста и размножения патогенных бактерий.

Клинические критерии заболевания

Критерием развития синдрома избыточного бактериального роста могут служить:

• нарушение пищеварения, снижение иммунитета, изменение кислотности желудка;
• нарушение целостности кишечного тракта;
• последствия оперативного вмешательства;
• заболевания желудочно-кишечного тракта;
• стрессы;
• неконтролируемый прием антибиотических препаратов.

Клинические проявления синдрома избыточного роста бактерий легко спутать с другими заболеваниями, зачастую они наслаиваются друг на друга, полностью искажая картину. Поставить диагноз в таких случаях можно только с помощью специальных тестов, направленных на выявление синдрома избыточного роста, определяющих не только количество, но и видовую принадлежность бактерий. Такой подход позволит подобрать необходимые медикаментозные препараты для коррекции состава микрофлоры.

Клинические симптомы заболевания:

• на ранней стадии болезни появляется диарея и метеоризм;
• вздутие живота и спазматические боли;
• утомляемость, слабость;
• быстрое похудение.

Для лечения синдрома избыточного роста применяют антибактериальные препараты. В дальнейшем для восстановления микрофлоры понадобятся пробиотические и пребиотические препараты.

Большое разнообразие бактериальных клеток (автотрофы и гетеротрофы, аэробные и анаэробные, спорообразующие и неспорообразующие и т. д.) диктует определенные условия для их размножения. Основной принцип культивирования в промышленных масштабах – строгий контроль условий среды и скорости роста. В природе редко существуют идеальные среды для развития микроорганизмов. В противном случае бактерии давно заполонили бы все доступное пространство.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2021 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

• жидкие, полужидкие и плотные (твердые) искусственные среды;
• среды животного, растительного происхождения или синтетические (химически чистые соединения в строго определенной концентрации);
• обычные (универсальные), дифференциальные (различаются по видам бактерий), специальные, избирательные или среды обогащения (подавляющие рост нежелательных микробов).

Размножение бактерий в жидкой питательной среде

Если бактерии засеяны в определенный объем питательной среды, то размножаясь и потребляя питательные вещества, они ведут к истощению этой среды, что, в свою очередь, приводит к прекращению роста микроорганизмов.

Культивирование микроорганизмов в такой системе является периодическим культивированием, а культуру бактерий называют непрерывной культурой.

Рост культуры на жидкой питательной среде может быть:

Рост периодической культуры можно разделить на несколько фаз. Эти фазы можно показать в виде отрезков кривой размножения микроорганизмов (рисунок 1).

• Лаг-фаза. Период между посевом бактерий и началом процесса размножения. Длится $4-5$часов.Микроорганизмы увеличиваются в объеме и готовятся к делению. Увеличивается количество белка, нуклеиновых кислот и других соединений.
• Фаза логарифмического роста. Период интенсивного деления клеток. Продолжительность $5-6$ часов. Клетки бактерий наиболее чувствительны.
• Фаза стационарного роста (максимальной концентрации бактерий). Количество жизнеспособный клеток постоянно, наблюдается М-концентрация (максимальная концентрация). Продолжительность фазы зависит от вида и особенностей бактерий, культивирования.
• Фаза гибели бактерий. В условиях истощения питательной среды, а также накопления продуктов метаболизма происходит отмирание бактерий.

Продолжительность от $10$ часов до нескольких недель.

Культивирование и методы выделения чистой культуры аэробов и анаэробов.

Культивирование
м/о
– это получение большого числа
бактерий на питательной среде.

Цель
культивирования:
Изучение
микробиологических свойств, Для
диагностики инфекций и Для получения
биопрепарата из бактерий или полученные
с помощью бактерий.

Условия
культивирования бактерии:

Наличие
полноценной питательной среды.

Атмосфера
культивирования (есть O 2 или без него).

Время
культивирования – видимый рост через
18-48 часов, или для некоторых 3-4 недели
(tbc)

Освещенность
питательной среды для фотосинтезирующих
(растут только в присутствии света).

Рост бактерий происходит в результате множества взаимосвязанных биохимических реакций , осуществляющих синтез клеточного материала. У бактерий различают индивидуальный рост бактериальной клетки и рост бактерий в популяции.

Об индивидуальном росте судят по увеличению размеров отдельных особей. Скорость роста зависит от внешних условий и физиологического состояния самой клетки. При постоянных условиях рост осуществляется с постоянной скоростью. Палочковидные бактерии растут преимущественно в направлении длинной оси, кокки растут равномерно во всех направлениях. В промежутке между клеточными делениями бактерии имеют большие размеры, чем сразу после деления.

Каким способом размножаются бактерии?

Бактерии размножаются делением клетки. Это основной и самый быстрый способ. Из одной материнской клетки через полчаса образуется две дочерние. А еще через такой же промежуток времени из двух дочерних снова образуются новые клетки. Это объясняет большое количество бактерий в природе.

При неблагоприятных условиях бактерии способны образовывать споры – клетки бесполого размножения. Изредка бактериальные клетки почкуются – образуют небольшие выпячивания, которые растут, превращаются во взрослых особей и отщепляются от материнской.

Каким способом размножаются бактерии, можно также рассмотреть на примере конъюгации. Это форма полового процесса. Заключается она в обмене наследственной информацией между клетками. Перед началом происходит удвоение кольцевой молекулы ДНК. Далее между клетками образуется цитоплазматический мостик, по которому наследственная информация одной клетки передвигается в другую. Там происходит обмен участками ДНК. В результате организм приобретает новые признаки, которые чаще всего являются для него полезными. Например, бактерии приобретают устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, вирусов или антибиотиков.

Клубеньковые бактерии живут и размножаются на корнях бобовых и злаковых растений. Внедряясь в корневую систему через пораженные участки или корневые волоски, они разрастаются и образуют выпячивания – клубеньки. Внутри них создается благоприятная среда для обмена веществ. Корень отдает бактериям органические вещества, а бактерии – азот, который так необходим для роста и развития растений.

Факторы роста

Для роста бактерий необходимы определенные вещества (факторы роста), часть из которых синтезируется самой клеткой, часть поступает из окружающей среды. Потребность в факторах роста у всех бактерий разная.

Факторы роста бактерий (бактериальные витамины) — химические элементы, большинством из которых являются водорастворимые витамины группы В. В эту группу входят так же гемин, холин, пуриновые и пиримидиновые основания и другие аминокислоты. При отсутствии факторов роста наступает бактериостаз.

Бактерии используют факторы роста в минимальных количествах и в неизменном виде. Ряд химических веществ этой группы входят в состав клеточных ферментов.

Рис. 23. На фото момент деления палочковидной бактерии.

Важнейшие бактериальные факторы роста

• Витамин В1 (тиамин)
  . Принимает участие в углеводном обмене.
• Витамин В2» (рибофлавин)
  . Принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях.
• Пантотеновая кислота
  является составной частью кофермента А.
• Витамин В6 (пиридоксин)
  . Принимает участие в обмене аминокислот.
• Витамины В12
  (кобаламины — вещества, содержащие кобальт). Принимают активное участие в синтезе нуклеотидов.
• Фолиевая кислота
  . Некоторые ее производные входят в состав ферментов, катализирующих процессы синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, а также некоторых аминокислот.
• Биотин
  . Участвует в азотистом обмене, а также катализирует синтез ненасыщенных жирных кислот.
• Витамин РР
  (никотиновая кислота). Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, образовании ферментов и обмене липидов и углеводов.
• Витамин Н
  (парааминобензойная кислота). Является фактором роста многих бактерий, в том числе населяющих кишечник человека. Из парааминобензойной кислоты синтезируется фолиевая кислота.
• Гемин
  . Является составной частью некоторых ферментов, которые принимают участие в реакциях окислениях.
• Холин
  . Принимает участие в реакциях синтеза липидов клеточной стенки. Является поставщиком метильной группы при синтезе аминокислот.
• Пуриновые и пиримидиновые основания
  (аденин, гуанин, ксантин, гипоксантин, цитозин, тимин и урацил). Вещества необходимы главным образом в качестве компонентов нуклеиновых кислот.
• Аминокислоты
  . Эти вещества являются составляющими белков клетки.

Потребность в факторах роста некоторых бактерий

Ауксотрофы
для обеспечения жизнедеятельности нуждаются в поступлении химических веществ из вне. Например, клостридии не способны синтезировать лецитин и тирозин. Стафилококки нуждаются в поступлении лецитина и аргинина. Стрептококки нуждаются в поступлении жирных кислот — компонентов фосфолипидов. Коринебактерии и шигеллы нуждаются в поступлении никотиновой кислоты. Золотистые стафилококки, пневмококки и бруцеллы нуждаются в поступлении витамина В1. Стрептококки и бациллы столбняка — в пантотеновой кислоте.

Прототрофы
самостоятельно синтезируют необходимые вещества.

Рис. 24. Разные условия окружающей среды по-разному влияют на рост колоний бактерий. Слева — стабильный рост в виде медленно расширяющегося круга. Справа — быстрый рост в виде «побегов».

Подробно о бактерияx читай в статьях:

Размножение бактерий является механизмом повышения числа микробной популяции. Деление бактерий — основной способ размножения. После деления бактерии должны достигнуть размеров взрослых особей. Рост бактерий происходит путем быстрого поглощения питательных веществ их окружающей среды. Для роста необходимы определенные вещества (факторы роста), часть из которых синтезирует сама бактериальная клетка, часть поступает из окружающей среды.

Изучая рост и размножение бактерий, ученые постоянно открывают полезные свойства микроорганизмов, использование которых в повседневной жизни и на производстве ограничивается только их свойствами.

Возможно, будет полезно почитать:

• Почему при простуде возможна задержка месячных и опасно ли это ;
• Можно ли вылечить хронический ларингит у взрослых? ;
• Виды химиотерапии и различия между ними ;
• Влияние периодов биологического года на заболеваемость организма ;
• Страх – как его побороть и почему мы боимся Как победить боязнь ;
• Каким должен быть объем мочевого пузыря человека? ;
• Что означает знак зодиака рак ;
• Лекарства: доверяй, но проверяй ;

Пути созревания

Как говорилось ранее развитие простейших осуществляется путем деления.

• простым;
• почкованием;
• конъюгацией, половым путем;

Простой путь

При первом методе бактерии могут плодиться равновеликим поперечным делением. Материнские клетки после удваивания нитей ДНК и органелл образуют две части, а именно дочерние клетки. Генетический код сформирован аналогично материнскому.

Они как бы клонируют сами себя. В течение суток из одной клеточки выходит 70 поколений. Если предположить, что все они могли жить, масса составила более 5 тонн. Конечно такое невозможно в природе.

Вегетативный этап

Или проще почкование обозначается тем, что существа выращивают на одном из полюсов вторую почку, то есть себя. При ответвлении наступает разрыв нитей ДНК. Именно гетероцисты участвуют в процессе. К такому методу прибегают цианобактерии и колониальные породы.

Таким образом прокариоты могут вырастить до 4 почек, после чего наступает старение и гибель. Кокковые колонии отделяясь свободно идут в рост.

Размножение бактерий.

Начинается
с репликации (удвоения) генома, а затем
происходит деление.

У бактерий вегетативная
репликация – информация передается от
родительской клетки к дочерней.

У
бактерий репликация саморегулируемая
– геноме есть гены, ответственные за
репликацию.

Репликация
носит полуконсервативный характер –
дочерние клетки получают равномерно
распределяющийся генетический материал
(одна нитка ДНК материнская, вторая –
новосинтезированная).

Репликация
начинается с определенной точки, от
которой происходит раскручивание ДНК,
образуется репликационная вилка,
синтезируется SSBбелок,
который препятствует повторному
скручиванию нитей. Процесс осуществляется
ДНК полимеразой, которая способна
присоединять комплиментарные нуклеотиды
к свободному 3″ концу.

Синтез
комплиментарных участков запускается
заправкой праймером. Это участок РНК,
комплиментарен матричной ДНК и у праймера
имеется свободный 3″ конец. Заправка
праймером запускает синтез ДНК, на
матрице строятся фрагменты Оказаки,
которые сшиваются в единую нить
ДНК-лигазами. В бактериальной клетке
образуются 2 идентичные нити ДНК, которые
растаскиваются по полюсам клетки и
после репликации запускается деление
бактерий.

Деление
начинается с удлинения цитоплазматической
мембраны, формируется межклеточная
перегородка по экватору, по которому
бактерия бинарно делится и образуются
2 идентичные дочерние клетки.

Показатели
роста и размножения бактерий:

Увеличение
размеров клетки

Концентрация
бактерий – число клеток в 1 мл

Плотность
бактерий – масса бактерий в мг на мл

Время
генерации – время, за которое число
клеток удваивается.

Многоклеточная стадия

Одноклеточная фаза способна делать все функции организма, на это не влияют соседствующие рядом микроорганизмы. Одноклеточные образовывают клеточные агрегаты, они скрепляются слизью.

Часто появляется скопление бацилл в одну ветвь. Так микобактерии развивают цисты, получается своеобразный обмен. Явление служит пред посылом к многоклеточному формированию. К ним относятся цианобактерии, актиномицеты.

Каким требованиям должны отвечать особи:

• агрегированностью клеток;
• разделением свойств между ними;
• установка должного контакта между особями;

У нитчатых особей структура описана в клеточной стенке, создает взаимосвязь между индивидуумами. Обмен у бактерий происходит веществами и энергией. Некоторые нитчатые помимо вегетативных особей содержат дифференциальные гетероцисты или акинеты.

Рост бактерий происходит в результате множества взаимосвязанных биохимических реакций , осуществляющих синтез клеточного материала. У бактерий различают индивидуальный рост бактериальной клетки и рост бактерий в популяции.

Здравствуйте! Мне врач назначил сдать мазок на посев с определение чувствительности к антибиотикам. Сегодня забрала результаты, а там написано только “рост микрофлоры не обнаружен” — что это значит? Понимать это как “все плохо”, “все хорошо” или вообще нужно пересдать? На повторный прием только в понедельник, буду ломать голову все выходные 🙁

Все просто — значит ничего лишнего у вас не найдено, и все в порядке вещей, так что вам в пору радоваться, а не переживать…

Очень хороший анализ. Означает что у вас нет гардинел, грибков и всевозможных половых бактерий. Вы абсолютно чисты . Поводов для переживаний нет. Когда пишут что то плохое всегда бывает понятно, без дополнительных разъяснений.

Значит бактерии любого рода отсутствуют и вам не о чем беспокоиться. Если бы что-то было. Были бы совсем другие слова, которые вы сразу бы правильно поняли. А так все у вас отлично.

Ваш мазок в норме и повода для беспокойства нет. Дело в том, что в организме женщины постоянно присутствуют различные бактерии. С помощью анализа проверяют находятся ли эти бактерии, грибки в пределах нормы. Если у Вас нормальное соотношение, то и женщина не ощущает никакого дискомфорта. Если же количество каких-либо грибков или бактерий существенно увеличивается, т.е. наблюдается рост патогенной микрофлоры, то и женщина это сразу ощущает. У вас все отлично, не переживайте.

У вас хороший мазок. У меня как-то гардинеллы росли, пришлось лечить. А у вас все в норме, все бактерии и грибки мирно сосуществуют. Их количество в пределах нормы. Опасно, когда те или другие расти начинают, тогда надо бить тревогу и лечиться.

Анита, повода для переживаний у Вас нет. Это если бы был выявлен рост чего-либо, определяется к какому антибиотику он чувствителен, а если ничего не выявлено, то и лечить антибиотиками нечего. А значит все хорошо!

У вас хороший мазок. У меня как-то гардинеллы росли, пришлось лечить. А у вас все в норме, все бактерии и грибки мирно сосуществуют. Их количество в пределах нормы. Опасно, когда те или другие расти начинают, тогда надо бить тревогу и лечиться.

http://bio.wikireading.ru/4223http://www.rmj.ru/articles/gastroenterologiya/Izbytochnyy_bakterialynyy_rost_v_kishechnike_patogeneticheskie_osobennosti_i_lechebnye_podhody/http://probakterii.ru/prokaryotes/vital-functions/rost-i-razmnozhenie-bakterij.htmlhttp://blotos.ru/v-cem-zaklucaetsa-osobennost-rosta-i-razmnozenia-bakterialnyh-kletokhttp://mama66.ru/answers/zdorovie/chto-znachit-v-rezultatakh-mazka-rost-mikroflory-ne-obnaruzhen

Давайте вместе будем делать материал еще популярнее, и после его прочтения сделаем репост в удобную для Вас социальную сеть.