Бактерии — Размножение и развитие бактерий, факторы роста.

Первоначально бактерий поместили в царство растений в составе класса Schizomycetes. Сейчас известно, что бактерии, в отличие от растений и других эукариот, не имеют оформленного ядра и, как правило, и мембранных органелл. Традиционно бактериями называли всех прокариот, однако в 1970-х годах было показано, что прокариоты представлены двумя независимыми доменами — бактериями и археями (эукариоты составляют третий домен)[14].

Размножение

Половое размножение у бактерий осуществляется в примитивной форме. У бактерий не образуются гаметы, и нет слияния клеток. Однако самое важное событие полового процесса происходит – это обмен генетическим материалом, что именуется генетической рекомбинацией. При половом процессе часть ДНК бактериальной клетки донора транспортируется в клетку реципиента и замещает аналогичную часть ДНК реципиента под воздействием необходимых ферментов. Новообразованная рекомбинантная ДНК бактерии содержит гены обеих родительских клеток. Особенностью клеток, образованных при половом размножении, является то, что у них наблюдается разнообразие признаков, благодаря соединению генов разных организмов. Это является основой эволюционных преобразований и появления новых видов бактерий. Изучены три способа образования рекомбинантов: трансформация, трансдукция и конъюгация.

Диагностические мероприятия

Диагностика бактериальных инфекций основывается на результатах лабораторных испытаний. Врач после опроса и осмотра пациента назначает дополнительные исследования.  Чтобы дифференцировать бактериальное и вирусное поражение, а также определить возбудителя инфекции, следует сдать определенные анализы. Их результаты необходимы для постановки окончательного диагноза и назначения соответствующей терапии.

Неспецифические методы лабораторной диагностики:

  • В гемограмме обнаруживают признаки бактериальной инфекции — лейкоцитоз, увеличение числа палочкоядерных нейтрофилов, подъем СОЭ.
  • Анализ мочи — определение признаков поражения органов мочевыделения бактериями и степени выраженности интоксикации. В моче обнаруживают следы белка при длительной лихорадке.
Диагностические мероприятия

Культуральный и серологический методы:

  1. Прямая микроскопия — приготовление мазка из материала, его окраска, фиксация и изучение под микроскопом. Этот метод позволяет быстро сориентироваться в этиологии процесса. Материалом для исследования являются биологические жидкости организма: кровь, моча, ликвор, отделяемое зева и носа, вагинальный или шеечный соскоб, синовиальная жидкость, слюна.
  2. Бактериологическое исследование биоматериала от больного на микрофлору — выделение и полная идентификация бактерий с определением их чувствительности к антибиотикам и бактериофагам. Мокроту, гной, мазок из зева засевают на специальные дифференциально-диагностические среды. Чашки с посевами инкубируют. После получения чистой культуры определяют морфологические, тинкториальные, биохимические и культуральные свойства бактерий. В заключении ставят антибиотикограмму. Это очень важный этап диагностики, позволяющий врачам-клиницистам назначить грамотную и корректную антибиотикотерапию. Рутинное микробиологическое исследование быстрорастущих бактерий длится 48–72 часа, а медленнорастущих — 10–14 дней.
  3. Серология — выявление в крови больного антител или антигенов бактерий путем связывания их со специфическими антигенами или антителами. Результат анализа — определение титра антител различных классов: IgM, IgG, IgA. В настоящее время в лаборатории ставят реакции гемагглютинации, связывания комплемента, иммунофлюоресценции, иммуноферментный анализ. С их помощью можно быстро установить диагноз и оценить динамику процесса.
  4. Полимеразная цепная реакция — экспресс-метод, позволяющий быстро и точно обнаружить генетический материал бактерии в испытуемом образце. ПЦР является самым надежным критерием идентификации.
Читайте также:  10 продуктов, которые убивают Хеликобактер Пилори

Степень бактериальной популяции

Живя в благоприятных условиях клетки находятся на исходной стадии, начальной. Средняя продолжительность 1-2 часа. Задержание роста, занимает примерно пару часов. При логарифмическом периоде бациллы могут размножаться в быстром порядке, пик достигается через 6 часов.

Степень бактериальной популяции

Отрицательное ускорение, когда истощаются питательные запасы микроэлементов и веществ. Стационарная ступень, погибшие особи заменяются новыми уже через два часа. Этап ускоренной гибели, бациллы гибнут через каждые 3 часа. Логарифмический фазис, отмечается постоянная смерть, составляет 6 часов.

Снижение скорости смерти, на этом моменте оставшиеся живые клеточки переходят в состояние покоя.

Место бактерий в круговороте веществ

Все живые организмы участвуют в круговороте органических веществ. И играют в нем одну из трех ролей:

  1. Продуцент – тот, кто делает органические вещества из неорганических.
  2. Консумент – тот, кто поедает готовую органику, но не может разложить ее до конца.
  3. Редуцент – тот, кто поедает готовую органику целиком, разлагает ее до минеральных солей – то есть так, что другим организмам после него вообще ничего не остается.

Бактерии-автотрофы – продуценты. То есть цианобактерии и те, которые живут на дне океанов, разлагая серу, – они «продуцируют» органические вещества. Но их очень мало.

Бактерий принято относить к редуцентам. Потому что они питаются готовыми органическими веществами и разлагают их до неорганических. Это нужно для того, чтобы органика могла вернуться в землю и снова принять участие в круговороте веществ.

Когда вы бросаете не землю кожуру от банана, она перегнивает и очень быстро превращается в «ничто». Так происходит, потому что ее «съедают» бактерии-редуценты. Ну, и некоторые грибы им помогают в этом. Кожура превращается именно в «ничто», потому что редуценты съедают ее полностью. От кожуры остаются вода и минеральные соли, которые впитываются в почву.

Читайте также:  Как диагностировать и лечить микоплазмоз и уреаплазмоз у женщин?

Половое размножение бактерий

В 1946 году учеными было обнаружено половое размножение в примитивной форме. При этом гаметы (мужские и женские половые клетки) не образуются, однако некоторые клетки обмениваются генетическим материалом (генетическая рекомбинация ).

Передача генов осуществляется в результате конъюгации — однонаправленного переноса части генетической информации в виде плазмид при контакте бактериальных клеток.

Половое размножение бактерий

Плазмиды представляют собой молекулы ДНК небольшого размера. Они не связаны с геномом хромосом и способны удваиваться автономно. В плазмидах содержаться гены, которые повышают устойчивость бактериальных клеток к неблагоприятным условиям внешней среды. Бактерии часто передают эти гены друг другу. Отмечается так же передача генной информации бактериям другого вида.

При отсутствии истинного полового процесса именно конъюгация играет огромную роль при обмене полезными признаками. Так передается способность бактерий проявлять лекарственную устойчивость. Для человечества особо опасным является передача устойчивости к антибиотикам между болезнетворными популяциями.

Фазы развития бактериальной популяции

При посевах на питательную среду развитие бактериальной популяции проходит несколько фаз.

Исходная фаза

Исходная фаза — это период от момента посева до их роста. В среднем исходная фаза длится 1 — 2 часа.

Фаза задержки размножения

Это фаза интенсивного роста бактерий. Ее длительность составляет около 2-х часов. Она зависит от возраста культуры, периода приспособления, качества питательной среды и др.

Логарифмическая фаза

В эту фазу отмечается пик скорости размножения и увеличения бактериальной популяции. Ее длительность составляет 5 — 6 часов.

Фаза отрицательного ускорения

В эту фазу отмечается спад скорости размножения, уменьшается количество делящихся и увеличивается число погибших бактерий. Причина отрицательного ускорения — истощение питательной среды. Ее длительность составляет около 2-х часов.

Стационарная фаза максимума

В стационарную фазу отмечается равное количество погибших и вновь образованных особей. Ее длительность составляет около 2-х часов.

Фаза ускорения гибели

В эту фазу прогрессивно нарастает количество погибших клеток. Ее длительность составляет около 3-х часов.

Фаза логарифмической гибели

В эту фазу клетки бактерий отмирают с постоянной скоростью. Ее длительность составляет около 5-и часов.

Фаза уменьшения скорости отмирания

В эту фазу оставшиеся живыми клетки бактерий переходят в состояние покоя.

Рис. 18. На рисунке отображена кривая роста бактериальной популяции.