Виды бактерий – хорошие и плохие. Полезные бактерии в организме человека Бактерии чаще

Теория для подготовки к блоку №4 ЕГЭ по биологии: система и многообразие органического мира.

Бактерии

Бактерий относят к прокариотическим организмам, которые не имеют ядерных оболочек, пластид, митохондрий и других мембранных органелл. Для них характерно наличие одной кольцевой ДНК. Размеры бактерий достаточно малы 0,15- 10 мкм. По форме клеток их можно разделить на три основные группы: шаровидные , или кокки , палочковидные и извитые . Бактерии, хотя и относятся к прокариотам, имеют довольно сложное строение.

Строение бактерий

Бактериальная клетка покрыта несколькими внешними слоями. Клеточная стенка обязательна для всех бактерий и является основным компонентом бактериальной клетки. Клеточная стенка бактерий придает форму и жесткость и, кроме того, выполняет ряд важных функций:

защищает клетку от повреждений
участвует в метаболизме
у многих патогенных бактерий токсична
участвует в транспорте экзотоксинов

Основным компонентом клеточной стенки бактерий является полисахарид муреин . В зависимости от строения клеточной стенки бактерии делятся на две группы: грамположительные (окрашиваются по Граму при приготовлении препаратов для микроскопирования) и грамотрицательные (не окрашиваются этим способом) бактерии.

Формы бактерий: 1 - микрококки; 2 - диплококки и тетракокки; 3 - сарцины; 4 - стрептококки; 5 - стафилококки; 6, 7 - палочки, или бациллы; 8 - вибрионы; 9 - спириллы; 10 - спирохеты

Сроение бактериальной клетки: I - капсула; 2 - клеточная стенка; 3 - цитоплазматическая мембрана; 4 - нуклеоид; 5 - цитоплазма; 6 - хроматофоры; 7 -тилакоиды; 8 - мезосома; 9 - рибосомы; 10 - жгутики; II - базальное тельце; 12 - пили; 13 - капли жира

Клеточные стенки грамположительной (а) и грамотрицательной (б) бактерий:1 - мембрана; 2 - мукопептиды (муреин); 3 - липопротеиды и белки

Схема строения клеточной оболочки бактерии: 1 - цитоплазматическая мембрана; 2 - клеточная стенка; 3 - микрокапсула; 4 - капсула; 5 - слизистый слой

Обязательных клеточных структур бактерий - три:

нуклеоид
рибосомы
цитоплазматическая мембрана (ЦПМ)

Органами движения бактерий являются жгутики, которых может быть от 1 до 50 и более. Для кокков характерно отсутствие жгутиков. Бактерии имеют способность к направленным формам движения - таксисам.

Таксисы бывают положительными, если движение направлено к источнику стимула, и отрицательными, когда движение направлено от него. Можно выделить следующие виды таксисов.

Хемотаксис - движение, основанное на разнице в концентрации химических веществ в среде.

Аэротаксис - на разнице концентраций кислорода.

При реакциях на свет и магнитное поле возникают соответственно фототаксис и магнитотаксис .

Важным компонентом в строении бактерий являются производные плазматической мембраны - пили (ворсинки). Пили принимают участие в слиянии бактерий в большие комплексы, прикреплении бактерий к субстрату, транспорте веществ.

Питание бактерий

По типу питания бактерии делят на две труппы: автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. В зависимости от того, какую энергию используют автотрофы для синтеза органических веществ, различают фото- (зеленые и пурпурные серобактерии) и хемосинтезирующие бактерии (нитрифицирующие, железобактерии, бесцветные серобактерии и др.). Гетеротрофные бактерии питаются готовыми органическими веществами отмерших остатков (сапротрофы) или живых растений, животных и человека (симбионты).

К сапротрофам относятся бактерии гниения и брожения. Первые расщепляют азотсодержащие соединения, вторые - углерод-содержащие. В обоих случаях выделяется энергия, необходимая для их жизнедеятельности.

Надо отметить огромное значение бактерий в круговороте азота. Только бактерии и цианобактерии способны усваивать атмосферный азот. В дальнейшем бактерии осуществляют реакции аммонификации (разложение белков из мертвой органики до аминокислот, которые затем дезаминируются до аммиака и других простых азотсодержащих соединений), нитрификации (аммиак окисляют в нитриты, а нитриты - в нитраты), денитрификации (нитраты восстанавливаются в газообразный азот).

Дыхание бактерий

По типу дыхания бактерий можно разделить на несколько групп:

облигатные аэробы : растут при свободном доступе кислорода
факультативные анаэробы : развиваются как при доступе кислорода воздуха, так и в отсутствии его
облигатные анаэробы : развиваются при полном отсутствии кислорода в окружающей среде

Размножение бактерий

Бактерии размножаются путем простого бинарного деления клетки. Этому предшествует самоудвоение (репликация) ДНК. Почкование встречается как исключение.

У некоторых бактерий обнаружены упрощенные формы полового процесса. Например, у кишечной палочки половой процесс напоминает конъюгацию, при которой происходит передача части генетического материала из одной клетки в другую при их непосредственном контакте. После этого клетки разъединяются. Количество особей в результате полового процесса остается прежним, но происходит обмен наследственным материалом, т. е. осуществляется генетическая рекомбинация.

Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий, у которых известны два типа спор: эндогенные, образующиеся внутри клетки, и микроцисты, образующиеся из целой клетки. При образовании спор (микроцист) в бактериальной клетке уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность, протопласт сжимается и покрывается очень плотной оболочкой. Споры обеспечивают возможность переносить неблагоприятные условия. Они выдерживают длительное высыхание, нагревание свыше 100°С и охлаждение почти до абсолютного нуля. В обычном же состоянии бактерии неустойчивы при высушивании, воздействии прямых солнечных лучей, повышении температуры до 65-80°С и т. д. В благоприятных условиях споры набухают и прорастают, образуя новую вегетативную клетку бактерий.

Несмотря на постоянную гибель бактерий (поедание их простейшими, действие высоких и низких температур и других неблагоприятных факторов), эти примитивные организмы сохранились с древнейших времен благодаря способности к быстрому размножению (клетка может делиться через каждые 20-30 мин), образованию спор, чрезвычайно устойчивых к факторам внешней среды, и их повсеместному распространению.

У здорового человека не должно быть в анализе мочи бактерий. Если же бактериологическое исследование мочи обнаруживает их, это состояние называется бактериурией и требует лечения у специалиста – уролога.

Наиболее распространенная в посеве мочи Escherichia coli. Бактериурия в моче определяется лишь в том случае, если органы мочевыделительной системе (почки, мочевой пузырь, мочеточники) инфицированы, а иммунная система не смогла самостоятельно справиться с болезнетворными бактериями.

Почему у человека в общем анализе мочи обнаруживаются бактерии, и что это значит мы рассмотрим в этой статье.

Как бактерии попадают в мочу?

Выделяют несколько путей попадания возбудителя в мочевые пути:

Восходящий – инфекционный агент проникает в мочевые пути через мочеиспускательный канал. Данный вариант инфицирования больше характерен для женщин, по причине анатомических особенностей (короткая и широкая уретра). Кроме того, данный механизм проникновения бактерий в мочу весьма вероятен при таких инструментальных манипуляциях как катетеризация мочевого пузыря, уретроскопия, цистоскопия, бужирование уретры, трансуретральные оперативные вмешательства.
Нисходящий – при инфекционном поражении почек.
Лимфогенный – инфицирование происходит по лимфатическим путям из инфекционных очагов, расположенных вблизи органов мочеполовой системы.
Гематогенный – возбудитель заноситься в мочевые пути с кровью из отдаленных очагов инфекции.

Как правило, при патологических изменениях в мочевыводящей системе помимо бактерий выявляется повышение концентрации других показателей воспаления – лейкоцитов и слизи.

Формы бактериурии

Истинная бактериурия – это бактерии, которые не просто попадают в мочевые пути, но и размножаются там, провоцируя сильное воспаление.
Ложная бактериурия – бактерии проникают в мочевой пузырь, мочевыводящие пути, но распространиться и размножиться не успевают в силу того, что у человека либо активен иммунитет, либо он принимает антибактериальную терапию по поводу воспалительного заболевания.
Скрытая бактериурия чаще всего определяется при плановой диспансеризации у людей, которых не беспокоит ни мочевой пузырь, ни почки, ни нарушенное мочеиспускание. Особенно часто в том смысле выявляется бессимптомная бактериурия у беременных.
О том, что у пациента выявлена асимптомная бактериурия , можно говорить после положительного двухэтапного исследования урины. Сбор материала должен происходить с интервалом в сутки, а бактериальный показатель должен быть дважды подтвержденным в границах 100000 на один миллилитр урины.

Причины появления бактерий в общем анализе мочи

Если в моче обнаружены бактерии в большом количестве – это называется бактериурией, и говорит о вероятности того, что в мочевыделительной системе развивается инфекция. Но перед тем, как предпринимать какие-либо шаги, нужно убедиться, что анализ был сдан правильно. Возможно, вы воспользовались нестерильной баночкой, и повторная диагностика выявит, что все показатели в норме. Иногда пересдавать анализы приходится 2-3 раза.

Какие же заболевания могут проявляться на начальных этапах только изменением вышеуказанного показателя?

. Если условно-патогенные микроорганизмы, находящиеся в мочевыделительном канале начинают активно размножаться (в результате различных причин), возникает воспаление уретры.
. Вторая из наиболее частых причин появлений бактерий в моче. Воспаление почек также может быть первичным или вторичным.
. Одна из двух наиболее вероятных патологий, сопровождающихся повышенным выделением микроорганизмов.

При обнаружении бактерий в анализе мочи необходимо определить, какие именно это бактерии, чтобы подобрать правильное лечение. Для этого проводится бактериологический посев мочи – бактерии помещаются в питательную среду и выращиваются в благоприятных для них условиях. С помощью такого исследования определяется вид бактерий, а также их чувствительность к антибиотикам.

Расшифровка результатов

Результат оценивается в колониеобразующих единицах, содержащиеся в 1 мл исследуемой жидкости. Если получены показатели, которые будут меньше 1000 КОЕ/мл, то в лечении, как правило, нет необходимости. Когда результаты исследования показали, что количество микроорганизмов от 1000 до 100 000 КОЕ/мл, то этот анализ может вызвать сомнения, будет необходима пересдача мочи.

Если количество микроорганизмов равно или превышает 100 000 КОЕ/мл, то можно говорить о связи воспаления именно с инфекцией. Необходимо провести обязательное лечение.

Повышенные лейкоциты и бактерии в моче

Лейкоциты и патогенные бактерии в моче свидетельствуют о возможном развитии таких заболеваний:

интерстициальный нефрит;
атероэмболия почечных артерий;
цистит;
уретрит;
нефросклероз.

Эпителиальные клетки иногда присутствуют в материале для анализов, но в минимальном количестве.

Слизь и бактерии в моче

Если в моче есть слизь и бактерии в концентрации, превышающей норму, причины обычно следующие:

нефриты;
воспаление мочеточника, мочевого пузыря или почек.

Также микробы, эпителий и лейкоциты часто обнаруживаются вследствие неправильного сбора биологической жидкости. Наружные половые органы необходимо непосредственно перед мочеиспусканием тщательно вымыть, а емкость для транспортировки мочи лучше приобрести в аптеке, полностью стерильную.

Escherichia coli

Данный вид бактерий обитает в нижних отделах пищеварительной системы. Это грамотрицательные бактерии, которые выделяются во время акта дефекации. Попадая на половые органы, они размножаются в уретре, затем достигают мочевого пузыря.

Размножение микроорганизмов происходит очень быстро в любом из отделов мочевыделительной системы. При развитии данных бактерий в почках, появляется пиелонефрит, в уретре – уретрит, в мочевом пузыре – цистит. Escherichia coli чаще всего встречается при инфекционных заболеваниях мочевых путей.

Enterococcus faecalis

Следующая после E. coli по встречаемости является Enterococcus faecalis. Являясь грамм положительной бактерией, она в норме присутствует в гастроинтестинальном тракте у здоровых людей, участвуя в пищеварении. Попадание в мочевой тракт происходит посредством каловых масс. После чего происходит бесконтрольных рост данной бактерии. Так же возможно инфицирование крови, раны и области таза.Инфекция вызванная Enterococcus faecalis трудно поддается лечению. Данная бактерия очень устойчива к большинству антибиотиков.

Причины бактерий в моче при беременности

Очень много причин их появления, потому что это очень тяжелый период для женщины, создаются разные условия, когда застаивается моча и в ней начинают развиваться бактерии. Также во время беременности постоянно растет матка, которая давит на почки и не дает им полноценно работать.

Часто причиной бактериурии является гормональная перестройка. Нужно учитывать и физиологические особенности мочеполовой системы беременной женщины, мочеиспускательный канал размещен возле прямой кишки, при этом уретра слишком коротка. Кроме того, мочевой пузырь может оказаться приближенным к прямой кишке.

Изменение гормонального фона также может повлиять на появление бактерий в моче при беременности. Бактериурия возникает и при кариесе или из-за снижения иммунитета. У женщин, страдающих сахарным диабетом, также могут оказаться в моче бактерии.

Особенно рискуют заполучить бактерии беременные женщины, ведущие неупорядоченную сексуальную жизнь, то есть, часто меняющие половых партнеров. Такая же опасность подстерегает женщин, не соблюдающих надлежащим образом правила личной гигиены. Определенную угрозу беременности несут такие заболевания мочеполовой системы, как цистит и пиелонефрит.

Бактерии в моче у ребенка

В зависимости от количества выявленных в моче ребенка бактерий, могут возникнуть следующие заболевания:

Для цистита и уретрита чаще характерны дизурические расстройства (задержка или недержание мочи, учащение мочеиспусканий в ночное время, мочеиспускание небольшими порциями), боли и жжение при мочеиспускании, слабость, вялость, повышение температуры до 37–38 градусов, боль внизу живота с иррадиацией в промежность и/или поясницу.
Пиелонефрит, при котором возникают боли в поясничном отделе и животе, понос, озноб, повышенная температура, рвота. У новорожденных детей и младенцев при заболевании наблюдается полный отказ от приема пищи и общее беспокойство.
Асимптомная бактериурия – состояние, при котором отсутствуют всякие признаки болезни. Это явление доброкачественное и не требующее лечения, так как повреждений почечной ткани при нем не возникает.
Бактерии в моче у ребенка могут быть обнаружены при инфекционно-воспалительных заболеваниях мочевыделительной системы, которые развиваются на фоне врожденных пороков почек, мочеточников и мочевого пузыря, а также половой сферы (семявыводящих протоков, яичка) или при сложных врожденных пахово-мошоночных грыжах.

Соответственно, лечение бактерий в моче у ребенка происходит на основании данных исследования анализа и назначений врача, индивидуально в каждом конкретном случае. Лечить следует причину, то есть заболевание, которое предоставило возможность бактериям проникновения в мочу.

Чем лечить бактерии в моче?

Прежде всего, необходимо пройти детальное обследование для обнаружения характера и причины возникновения бактериурии. Также экспериментальным путем выявляется стойкость бактерий к тому или иному антибиотику.

Лечение направлено на устранение очага заболевания и на улучшение процесса мочеиспускания. Обычно назначаются антибиотики, нитрофураны и сульфаниламидные препараты.

Что бы предотвратить возникновение бактериурии необходимо обязательно соблюдать личную гигиену, а при любых подозрениях немедленно обращаться к специалисту. Сдача анализов не просто прихоть врачей, а способ оградить вас от опасных заболеваний. Если при обследовании обнаружены сомнительные микроорганизмы, повторите анализ.

БАКТЕРИИ
обширная группа одноклеточных микроорганизмов, характеризующихся отсутствием окруженного оболочкой клеточного ядра. Вместе с тем генетический материал бактерии (дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК) занимает в клетке вполне определенное место - зону, называемую нуклеоидом. Организмы с таким строением клеток называются прокариотами ("доядерными") в отличие от всех остальных - эукариот ("истинно ядерных"), ДНК которых находится в окруженном оболочкой ядре. Бактерии, ранее считавшиеся микроскопическими растениями, сейчас выделены в самостоятельное царство Monera - одно из пяти в нынешней системе классификации наряду с растениями, животными, грибами и протистами.

Ископаемые свидетельства. Вероятно, бактерии - древнейшая известная группа организмов. Слоистые каменные структуры - строматолиты, - датируемые в ряде случаев началом археозоя (архея), т.е. возникшие 3,5 млрд. лет назад, - результат жизнедеятельности бактерий, обычно фотосинтезирующих, т.н. сине-зеленых водорослей. Подобные структуры (пропитанные карбонатами бактериальные пленки) образуются и сейчас, главным образом у побережья Австралии, Багамских островов, в Калифорнийском и Персидском заливах, однако они относительно редки и не достигают крупных размеров, потому что ими питаются растительноядные организмы, например брюхоногие моллюски. В наши дни строматолиты растут в основном там, где эти животные отсутствуют из-за высокой солености воды или по другим причинам, однако до появления в ходе эволюции растительноядных форм они могли достигать огромных размеров, составляя существенный элемент океанического мелководья, сравнимый с современными коралловыми рифами. В некоторых древних горных породах обнаружены крохотные обугленные сферы, которые также считаются остатками бактерий. Первые ядерные, т.е. эукариотические, клетки произошли от бактерий примерно 1,4 млрд. лет назад.
Экология. Бактерий много в почве, на дне озер и океанов - повсюду, где накапливается органическое вещество. Они живут в холоде, когда столбик термометра чуть превышает нулевую отметку, и в горячих кислотных источниках с температурой выше 90° С. Некоторые бактерии переносят очень высокую соленость среды; в частности, это единственные организмы, обнаруженные в Мертвом море. В атмосфере они присутствуют в каплях воды, и их обилие там обычно коррелирует с запыленностью воздуха. Так, в городах дождевая вода содержит гораздо больше бактерий, чем в сельской местности. В холодном воздухе высокогорий и полярных областей их мало, тем не менее они встречаются даже в нижнем слое стратосферы на высоте 8 км. Густо заселен бактериями (обычно безвредными) пищеварительный тракт животных. Эксперименты показали, что для жизнедеятельности большинства видов они не обязательны, хотя и могут синтезировать некоторые витамины. Однако у жвачных (коров, антилоп, овец) и многих термитов они участвуют в переваривании растительной пищи. Кроме того, иммунная система животного, выращенного в стерильных условиях, не развивается нормально из-за отсутствия стимуляции бактериями. Нормальная бактериальная "флора" кишечника важна также для подавления попадающих туда вредных микроорганизмов.

СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ

Бактерии гораздо мельче клеток многоклеточных растений и животных. Толщина их обычно составляет 0,5-2,0 мкм, а длина - 1,0-8,0 мкм. Разглядеть некоторые формы едва позволяет разрешающая способность стандартных световых микроскопов (примерно 0,3 мкм), но известны и виды длиной более 10 мкм и шириной, также выходящей за указанные рамки, а ряд очень тонких бактерий может превышать в длину 50 мкм. На поверхности, соответствующей поставленной карандашом точке, уместится четверть миллиона средних по величине представителей этого царства.
Строение. По особенностям морфологии выделяют следующие группы бактерий: кокки (более или менее сферические), бациллы (палочки или цилиндры с закругленными концами), спириллы (жесткие спирали) и спирохеты (тонкие и гибкие волосовидные формы). Некоторые авторы склонны объединять две последние группы в одну - спириллы. Прокариоты отличаются от эукариот главным образом отсутствием оформленного ядра и наличием в типичном случае всего одной хромосомы - очень длинной кольцевой молекулы ДНК, прикрепленной в одной точке к клеточной мембране. У прокариот нет и окруженных мембранами внутриклеточных органелл, называемых митохондриями и хлоропластами. У эукариот митохондрии вырабатывают энергию в процессе дыхания, а в хлоропластах идет фотосинтез (см. также КЛЕТКА). У прокариот вся клетка целиком (и в первую очередь - клеточная мембрана) берет на себя функцию митохондрии, а у фотосинтезирующих форм - заодно и хлоропласта. Как и у эукариот, внутри бактерии находятся мелкие нуклеопротеиновые структуры - рибосомы, необходимые для синтеза белка, но они не связаны с какими-либо мембранами. За очень немногими исключениями, бактерии не способны синтезировать стеролы - важные компоненты мембран эукариотической клетки. Снаружи от клеточной мембраны большинство бактерий одето клеточной стенкой, несколько напоминающей целлюлозную стенку растительных клеток, но состоящей из других полимеров (в их состав входят не только углеводы, но и аминокислоты и специфические для бактерий вещества). Эта оболочка не дает бактериальной клетке лопнуть, когда в нее за счет осмоса поступает вода. Поверх клеточной стенки часто находится защитная слизистая капсула. Многие бактерии снабжены жгутиками, с помощью которых они активно плавают. Жгутики бактерий устроены проще и несколько иначе, чем аналогичные структуры эукариот.

"ТИПИЧНАЯ" БАКТЕРИАЛЬНАЯ КЛЕТКА и ее основные структуры.

Сенсорные функции и поведение. Многие бактерии обладают химическими рецепторами, которые регистрируют изменения кислотности среды и концентрацию различных веществ, например сахаров, аминокислот, кислорода и диоксида углерода. Для каждого вещества существует свой тип таких "вкусовых" рецепторов, и утрата какого-то из них в результате мутации приводит к частичной "вкусовой слепоте". Многие подвижные бактерии реагируют также на колебания температуры, а фотосинтезирующие виды - на изменения освещенности. Некоторые бактерии воспринимают направление силовых линий магнитного поля, в том числе магнитного поля Земли, с помощью присутствующих в их клетках частичек магнетита (магнитного железняка - Fe3O4). В воде бактерии используют эту свою способность для того, чтобы плыть вдоль силовых линий в поисках благоприятной среды. Условные рефлексы у бактерий неизвестны, но определенного рода примитивная память у них есть. Плавая, они сравнивают воспринимаемую интенсивность стимула с ее прежним значением, т.е. определяют, стала она больше или меньше, и, исходя из этого, сохраняют направление движения или изменяют его.
Размножение и генетика. Бактерии размножаются бесполым путем: ДНК в их клетке реплицируется (удваивается), клетка делится надвое, и каждая дочерняя клетка получает по одной копии родительской ДНК. Бактериальная ДНК может передаваться и между неделящимися клетками. При этом их слияния (как у эукариот) не происходит, число особей не увеличивается, и обычно в другую клетку переносится лишь небольшая часть генома (полного набора генов), в отличие от "настоящего" полового процесса, при котором потомок получает по полному комплекту генов от каждого родителя. Такой перенос ДНК может осуществляться тремя путями. При трансформации бактерия поглощает из окружающей среды "голую" ДНК, попавшую туда при разрушении других бактерий или сознательно "подсунутую" экспериментатором. Процесс называется трансформацией, поскольку на ранних стадиях его изучения основное внимание уделялось превращению (трансформации) таким путем безвредных организмов в вирулентные. Фрагменты ДНК могут также переноситься от бактерии к бактерии особыми вирусами - бактериофагами. Это называется трансдукцией. Известен также процесс, напоминающий оплодотворение и называемый конъюгацией: бактерии соединяются друг с другом временными трубчатыми выростами (копуляционными фимбриями), через которые ДНК переходит из "мужской" клетки в "женскую". Иногда в бактерии присутствуют очень мелкие добавочные хромосомы - плазмиды, которые также могут переноситься от особи к особи. Если при этом плазмиды содержат гены, обусловливающие резистентность к антибиотикам, говорят об инфекционной резистентности. Она важна с медицинской точки зрения, поскольку может распространяться между различными видами и даже родами бактерий, в результате чего вся бактериальная флора, скажем кишечника, становится устойчивой к действию определенных лекарственных препаратов.

МЕТАБОЛИЗМ

Отчасти в силу мелких размеров бактерий интенсивность их метаболизма гораздо выше, чем у эукариот. При самых благоприятных условиях некоторые бактерии могут удваивать свою общую массу и численность примерно каждые 20 мин. Это объясняется тем, что ряд их важнейших ферментных систем функционирует с очень высокой скоростью. Так, кролику для синтеза белковой молекулы требуются считанные минуты, а бактерии - секунды. Однако в естественной среде, например в почве, большинство бактерий находится "на голодном пайке", поэтому если их клетки и делятся, то не каждые 20 мин, а раз в несколько дней.
Питание. Бактерии бывают автотрофами и гетеротрофами. Автотрофы ("сами себя питающие") не нуждаются в веществах, произведенных другими организмами. В качестве главного или единственного источника углерода они используют его диоксид (CO2). Включая CO2 и другие неорганические вещества, в частности аммиак (NH3), нитраты (NO-3) и различные соединения серы, в сложные химические реакции, они синтезируют все необходимые им биохимические продукты. Гетеротрофы ("питающиеся другим") используют в качестве основного источника углерода (некоторым видам нужен и CO2) органические (углеродсодержащие) вещества, синтезированные другими организмами, в частности сахара. Окисляясь, эти соединения поставляют энергию и молекулы, необходимые для роста и жизнедеятельности клеток. В этом смысле гетеротрофные бактерии, к которым относится подавляющее большинство прокариот, сходны с человеком.
Главные источники энергии. Если для образования (синтеза) клеточных компонентов используется в основном световая энергия (фотоны), то процесс называется фотосинтезом, а способные к нему виды - фототрофами. Фототрофные бактерии делятся на фотогетеротрофов и фотоавтотрофов в зависимости от того, какие соединения - органические или неорганические - служат для них главным источником углерода. Фотоавтотрофные цианобактерии (сине-зеленые водоросли), как и зеленые растения, за счет световой энергии расщепляют молекулы воды (H2O). При этом выделяется свободный кислород (1/2O2) и образуется водород (2H+), который, можно сказать, превращает диоксид углерода (CO2) в углеводы. У зеленых и пурпурных серных бактерий световая энергия используется для расщепления не воды, а других неорганических молекул, например сероводорода (H2S). В результате также образуется водород, восстанавливающий диоксид углерода, но кислород не выделяется. Такой фотосинтез называется аноксигенным. Фотогетеротрофные бактерии, например пурпурные несерные, используют световую энергию для получения водорода из органических веществ, в частности изопропанола, но его источником у них может служить и газообразный H2. Если основной источник энергии в клетке - окисление химических веществ, бактерии называются хемогетеротрофами или хемоавтотрофами в зависимости от того, какие молекулы служат главным источником углерода - органические или неорганические. У первых органика дает как энергию, так и углерод. Хемоавтотрофы получают энергию при окислении неорганических веществ, например водорода (до воды: 2H4 + O2 в 2H2O), железа (Fe2+ в Fe3+) или серы (2S + 3O2 + 2H2O в 2SO42- + 4H+), а углерод - из СO2. Эти организмы называют также хемолитотрофами, подчеркивая тем самым, что они "питаются" горными породами.
Дыхание. Клеточное дыхание - процесс высвобождения химической энергии, запасенной в "пищевых" молекулах, для ее дальнейшего использования в жизненно необходимых реакциях. Дыхание может быть аэробным и анаэробным. В первом случае для него необходим кислород. Он нужен для работы т.н. электронотранспортной системы: электроны переходят от одной молекулы к другой (при этом выделяется энергия) и в конечном итоге присоединяются к кислороду вместе с ионами водорода - образуется вода. Анаэробным организмам кислород не нужен, а для некоторых видов этой группы он даже ядовит. Высвобождающиеся в ходе дыхания электроны присоединяются к другим неорганическим акцепторам, например нитрату, сульфату или карбонату, или (при одной из форм такого дыхания - брожении) к определенной органической молекуле, в частности к глюкозе. См. также МЕТАБОЛИЗМ.

КЛАССИФИКАЦИЯ

У большинства организмов видом принято считать репродуктивно изолированную группу особей. В широком смысле это означает, что представители данного вида могут давать плодовитое потомство, спариваясь только с себе подобными, но не с особями других видов. Таким образом, гены конкретного вида, как правило, не выходят за его пределы. Однако у бактерий может происходить обмен генами между особями не только разных видов, но и разных родов, поэтому правомерно ли применять здесь привычные концепции эволюционного происхождения и родства, не вполне ясно. В связи с этой и другими трудностями общепринятой классификации бактерий пока не существует. Ниже приведен один из широко используемых ее вариантов.
ЦАРСТВО MONERA

Тип Gracilicutes (тонкостенные грамотрицательные бактерии)

Класс Scotobacteria (нефотосинтезирующие формы, например миксобактерии) Класс Anoxyphotobacteria (не выделяющие кислорода фотосинтезирующие формы, например пурпурные серные бактерии) Класс Oxyphotobacteria (выделяющие кислород фотосинтезирующие формы, например цианобактерии)

Тип Firmicutes (толстостенные грамположительные бактерии)

Класс Firmibacteria (формы с жесткой клеткой, например клостридии)
Класс Thallobacteria (разветвленные формы, например актиномицеты)

Тип Tenericutes (грамотрицательные бактерии без клеточной стенки)

Класс Mollicutes (формы с мягкой клеткой, например микоплазмы)

Тип Mendosicutes (бактерии с неполноценной клеточной стенкой)

Класс Archaebacteria (древние формы, например метанобразующие)

Домены. Недавние биохимические исследования показали, что все прокариоты четко разделяются на две категории: маленькую группу архебактерий (Archaebacteria - "древние бактерии") и всех остальных, называемых эубактериями (Eubacteria - "истинные бактерии"). Считается, что архебактерии по сравнению с эубактериями примитивнее и ближе к общему предку прокариот и эукариот. От прочих бактерий они отличаются несколькими существенными признаками, включая состав молекул рибосомной РНК (pРНК), участвующей в синтезе белка, химическую структуру липидов (жироподобных веществ) и присутствие в клеточной стенке вместо белково-углеводного полимера муреина некоторых других веществ. В приведенной выше системе классификации архебактерии считаются лишь одним из типов того же царства, которое объединяет и всех эубактерий. Однако, по мнению некоторых биологов, различия между архебактериями и эубактериями настолько глубоки, что правильнее рассматривать архебактерии в составе Monera как особое подцарство. В последнее время появилось еще более радикальное предложение. Молекулярный анализ выявил между двумя этими группами прокариот столь существенные различия в структуре генов, что присутствие их в рамках одного царства организмов некоторые считают нелогичным. В связи с этим предложено создать таксономическую категорию (таксон) еще более высокого ранга, назвав ее доменом, и разделить все живое на три домена - Eucarya (эукариоты), Archaea (архебактерии) и Bacteria (нынешние эубактерии).

ЭКОЛОГИЯ

Две важнейшие экологические функции бактерий - фиксация азота и минерализация органических остатков.
Азотфиксация. Связывание молекулярного азота (N2) с образованием аммиака (NH3) называется азотфиксацией, а окисление последнего до нитрита (NO-2) и нитрата (NO-3) - нитрификацией. Это жизненно важные для биосферы процессы, поскольку растениям необходим азот, но усваивать они могут лишь его связанные формы. В настоящее время примерно 90% (ок. 90 млн. т) годового количества такого "фиксированного" азота дают бактерии. Остальное количество производится химическими комбинатами или возникает при разрядах молний. Азот воздуха, составляющий ок. 80% атмосферы, связывается в основном грамотрицательным родом ризобиум (Rhizobium) и цианобактериями. Виды ризобиума вступают в симбиоз примерно с 14 000 видов бобовых растений (семейство Leguminosae), к которым относятся, например, клевер, люцерна, соя и горох. Эти бактерии живут в т.н. клубеньках - вздутиях, образующихся на корнях в их присутствии. Из растения бактерии получают органические вещества (питание), а взамен снабжают хозяина связанным азотом. За год таким способом фиксируется до 225 кг азота на гектар. В симбиоз с другими азотфиксирующими бактериями вступают и небобовые растения, например ольха. Цианобактерии фотосинтезируют, как зеленые растения, с выделением кислорода. Многие из них способны также фиксировать атмосферный азот, потребляемый затем растениями и в конечном итоге животными. Эти прокариоты служат важным источником связанного азота почвы в целом и рисовых чеков на Востоке в частности, а также главным его поставщиком для океанских экосистем.
Минерализация. Так называется разложение органических остатков до диоксида углерода (CO2), воды (H2O) и минеральных солей. С химической точки зрения, этот процесс эквивалентен горению, поэтому он требует большого количества кислорода. В верхнем слое почвы содержится от 100 000 до 1 млрд. бактерий на 1 г, т.е. примерно 2 т на гектар. Обычно все органические остатки, попав в землю, быстро окисляются бактериями и грибами. Более устойчиво к разложению буроватое органическое вещество, называемое гуминовой кислотой и образующееся в основном из содержащегося в древесине лигнина. Оно накапливается в почве и улучшает ее свойства.

БАКТЕРИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Учитывая разнообразие катализируемых бактериями химических реакций, неудивительно, что они широко используются в производстве, в ряде случаев с глубокой древности. Славу таких микроскопических помощников человека прокариоты делят с грибами, в первую очередь - дрожжами, которые обеспечивают большую часть процессов спиртового брожения, например при изготовлении вина и пива. Сейчас, когда стало возможным вводить в бактерии полезные гены, заставляя их синтезировать ценные вещества, например инсулин, промышленное применение этих живых лабораторий получило новый мощный стимул. См. также ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ.
Пищевая промышленность. В настоящее время бактерии применяются этой отраслью в основном для производства сыров, других кисломолочных продуктов и уксуса. Главные химические реакции здесь - образование кислот. Так, при получении уксуса бактерии рода Acetobacter окисляют этиловый спирт, содержащийся в сидре или других жидкостях, до уксусной кислоты. Аналогичные процессы происходят при квашении капусты: анаэробные бактерии сбраживают содержащиеся в листьях этого растения сахара до молочной кислоты, а также уксусной кислоты и различных спиртов.
Выщелачивание руд. Бактерии применяются для выщелачивания бедных руд, т.е. переведения из них в раствор солей ценных металлов, в первую очередь меди (Cu) и урана (U). Пример - переработка халькопирита, или медного колчедана (CuFeS2). Кучи этой руды периодически поливают водой, в которой присутствуют хемолитотрофные бактерии рода Thiobacillus. В процессе своей жизнедеятельности они окисляют серу (S), образуя растворимые сульфаты меди и железа: CuFeS2 + 4O2 в CuSO4 + FeSO4. Такие технологии значительно упрощают получение из руд ценных металлов; в принципе, они эквивалентны процессам, протекающим в природе при выветривании горных пород.
Переработка отходов. Бактерии служат также для превращения отходов, например сточных вод, в менее опасные или даже полезные продукты. Сточные воды - одна из острых проблем современного человечества. Их полная минерализация требует огромных количеств кислорода, и в обычных водоемах, куда принято сбрасывать эти отходы, его для их "обезвреживания" уже не хватает. Решение заключается в дополнительной аэрации стоков в специальных бассейнах (аэротенках): в результате бактериям-минерализаторам хватает кислорода для полного разложения органики, и одним из конечных продуктов процесса в наиболее благоприятных случаях становится питьевая вода. Остающийся по ходу дела нерастворимый осадок можно подвергнуть анаэробному брожению. Чтобы такие водоочистные установки отнимали как можно меньше места и денег, необходимо хорошее знание бактериологии.
Другие пути использования. К другим важным областям промышленного применения бактерий относится, например, мочка льна, т.е. отделение его прядильных волокон от других частей растения, а также производство антибиотиков, в частности стрептомицина (бактериями рода Streptomyces).

БОРЬБА С БАКТЕРИЯМИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Бактерии приносят не только пользу; борьба с их массовым размножением, например в пищевых продуктах или в водных системах целлюлозно-бумажных предприятий, превратилась в целое направление деятельности. Пища портится под действием бактерий, грибов и собственных вызывающих автолиз ("самопереваривание") ферментов, если не инактивировать их нагреванием или другими способами. Поскольку главная причина порчи все-таки бактерии, разработка систем эффективного хранения продовольствия требует знания пределов выносливости этих микроорганизмов. Одна из наиболее распространенных технологий - пастеризация молока, убивающая бактерии, которые вызывают, например, туберкулез и бруцеллез. Молоко выдерживают при 61-63° С в течение 30 мин или при 72-73° С всего 15 с. Это не ухудшает вкуса продукта, но инактивирует болезнетворные бактерии. Пастеризовать можно также вино, пиво и фруктовые соки. Давно известна польза хранения пищевых продуктов на холоде. Низкие температуры не убивают бактерий, но не дают им расти и размножаться. Правда, при замораживании, например, до -25° С численность бактерий через несколько месяцев снижается, однако большое количество этих микроорганизмов все же выживает. При температуре чуть ниже нуля бактерии продолжают размножаться, но очень медленно. Их жизнеспособные культуры можно хранить почти бесконечно долго после лиофилизации (замораживания - высушивания) в среде, содержащей белок, например в сыворотке крови. К другим известным методам хранения пищевых продуктов относятся высушивание (вяление и копчение), добавка больших количеств соли или сахара, что физиологически эквивалентно обезвоживанию, и маринование, т.е. помещение в концентрированный раствор кислоты. При кислотности среды, соответствующей pH 4 и ниже, жизнедеятельность бактерий обычно сильно тормозится или прекращается.

БАКТЕРИИ И БОЛЕЗНИ

ИЗУЧЕНИЕ БАКТЕРИЙ

Многие бактерии нетрудно выращивать в т.н. культуральной среде, в состав которой могут входить мясной бульон, частично переваренный белок, соли, декстроза, цельная кровь, ее сыворотка и другие компоненты. Концентрация бактерий в таких условиях обычно достигает примерно миллиарда на кубический сантиметр, в результате чего среда становится мутной. Для изучения бактерий необходимо уметь получать их чистые культуры, или клоны, представляющие собой потомство одной-единственной клетки. Это нужно, например, для определения того, какой вид бактерии инфицировал больного и к какому антибиотику данный вид чувствителен. Микробиологические образцы, например, взятые из горла или ран мазки, пробы крови, воды или других материалов, сильно разводят и наносят на поверхность полутвердой среды: на ней из отдельных клеток развиваются округлые колонии. Отверждающим культуральную среду агентом обычно служит агар - полисахарид, получаемый из некоторых морских водорослей и почти ни одним видом бактерий не перевариваемый. Агаровые среды используют в виде "косячков", т.е. наклонных поверхностей, образующихся в стоящих под большим углом пробирках при застывании расплавленной культуральной среды, или в виде тонких слоев в стеклянных чашках Петри - плоских круглых сосудах, закрываемых такой же по форме, но чуть большей по диаметру крышкой. Обычно через сутки бактериальная клетка успевает размножиться настолько, что образует легко заметную невооруженным глазом колонию. Ее можно перенести на другую среду для дальнейшего изучения. Все культуральные среды должны быть перед началом выращивания бактерий стерильными, а в дальнейшем следует принимать меры против поселения на них нежелательных микроорганизмов. Чтобы рассмотреть выращенные таким способом бактерии, прокаливают на пламени тонкую проволочную петлю, прикасаются ею сначала к колонии или мазку, а затем - к капле воды, нанесенной на предметное стекло. Равномерно распределив взятый материал в этой воде, стекло высушивают и два-три раза быстро проводят над пламенем горелки (сторона с бактериями должна быть обращена вверх): в результате микроорганизмы, не повреждаясь, прочно прикрепляются к субстрату. На поверхность препарата капают краситель, затем стекло промывают в воде и вновь сушат. Теперь можно рассматривать образец под микроскопом. Чистые культуры бактерий идентифицируют главным образом по их биохимическим признакам, т.е. определяют, образуют ли они из определенных сахаров газ или кислоты, способны ли переваривать белок (разжижать желатину), нуждаются ли для роста в кислороде и т.д. Проверяют также, окрашиваются ли они специфическими красителями. Чувствительность к тем или иным лекарственным препаратам, например антибиотикам, можно выяснить, поместив на засеянную бактериями поверхность маленькие диски из фильтровальной бумаги, пропитанные данными веществами. Если какое-либо химическое соединение убивает бактерии, вокруг соответствующего диска образуется свободная от них зона.

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .

Строение

Бактерии - очень мелкие живые организмы. Их можно видеть только под микроскопом с очень сильным увеличением. Все бактерии одноклеточные. Внутреннее строение клетки бактерий не похоже на клетки растений и животных. У них нет ни ядра, ни пластид. Ядерное вещество и пигменты имеются, но в "распыленном" состоянии. Форма разнообразна.

Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой – клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи – капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула – не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.

На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.

Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, - нуклеиновая кислота – ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.

Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.

Образование спор

Внутри бактериальной клетки образуются споры. В процессе спорообразования бактериальная клетка претерпевает ряд биохимических процессов. В ней уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность. Это обеспечивает устойчивость спор к неблагоприятным условиям внешней среды (высокой температуре, высокой концентрации солей, высушиванию и др.). Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий. Споры – не обязательная стадия жизненного цикла бактерий. Спорообразование начинается лишь при недостатке питательных веществ или накоплении продуктов обмена. Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии покоя. Споры бактерий выдерживают продолжительное кипячение и очень длительное проммораживание. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и становится жизнеспособной. Спора бактерий – это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях. Споры у бактерий служат для перенесения неблагоприятных условий. Они образуются из внутренней части содержимого клетки. При этом вокруг споры формируется новая, более плотная оболочка. Споры могут переносить очень низкие температуры (до - 273 °С) и очень высокие. Споры не погибают при кипячении воды.

Питание

Многие бактерии имеют хлорофилл и другие пигменты. Они осуществляют фотосинтез, подобно растениям (цианобактерии, пурпурные бактерии). Другие бактерии получают энергию из неорганических веществ - серы, соединений железа и других, но источник углерода, как и при фотосинтезе, - углекислый газ.

Размножение

Размножаются бактерии делением одной клетки на две. Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые бактерии. Затем каждая из них начинает питаться, растёт, делится и так далее. После удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка, а затем дочерние клетки расходятся; у многих бактерий в определённых условиях клетки после деления остаются связанными в характерные группы. При этом в зависимости от направления плоскости деления и числа делений возникают разные формы. Размножение почкованием встречается у бактерий как исключение.

При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий происходит через каждые 20-30 минут. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно заполнить все моря и океаны. Простой подсчёт показывает, что за сутки может образоваться 72 поколения (720 000 000 000 000 000 000 клеток). Если перевести в вес – 4720 тонн. Однако в природе этого не происходит, так как большинство бактерий быстро погибают под действием солнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 65-100ºС, в результате борьбы между видами и т.д.

Роль бактерий в природе. Распространение и экология

Бактерии распространены повсеместно: в водоемах, воздухе, почве. В воздухе их меньше всего (но не в местах скопления людей). В водах рек их может быть до 400 000 в 1 см 3 , а в почве - до 1 000 000 000 в 1 г. Бактерии по-разному относятся к кислороду: для одних он необходим, для других губителен. Для большинства бактерий наиболее благоприятны температуры между +4 и +40 °С. Прямой солнечный свет вызывает гибель многих бактерий.

Встречаясь в огромном количестве (число их видов достигает 2500), бактерии играют исключительно важную роль во многих природных процессах. Вместе с грибами и почвенными беспозвоночными животными они участвуют в процессах разложения растительных остатков (опадающие листья, ветки и т.п.) до перегноя. Деятельность сапрофитных бактерий приводит к образованию минеральных солей, которые усваиваются корнями растений. Клубеньковые бактерии, живущие в тканях корней мотыльковых, а также некоторые свободноживущие бактерии обладают замечательной способностью усваивать атмосферный азот, недоступный для растений. Таким образом, бактерии участвуют в круговороте веществ в природе.

Микрофлора почвы. Количество бактерий в почве чрезвычайно велико – сотни миллионов и миллиардов особей в 1 грамме. В почве их значительно больше, чем в воде и воздухе. Общее количество бактерий в почвах меняется. Количество бактерий зависит от типа почв, их состояния, глубины расположения слоёв. На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микроколониями (по 20-100 клеток в каждой). Часто они развиваются в толщах сгустков органического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков. Микрофлора почвы очень разнообразна. Здесь встречаются разные физиологические группы бактерий: бактерии гниения, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серобактерии и др. среди них есть аэробы и анаэробы, споровые и не споровые формы. Микрофлора – один из факторов образования почв. Областью развития микроорганизмов в почве является зона, примыкающая к корням живых растений. Её называют ризосферой, а совокупность микроорганизмов, содержащихся в ней, - ризосферной микрофлорой.

Микрофлора водоёмов. Вода – природная среда, где в большом количестве развиваются микроорганизмы. Основная масса их попадает в воду из почвы. Фактор, определяющий количество бактерий в воде, наличие в ней питательных веществ. Наиболее чистыми являются воды артезианских скважин и родниковые. Очень богаты бактериями открытые водоёмы, реки. Наибольшее количество бактерий находится в поверхностных слоях воды, ближе к берегу. При удалении от берега и увеличении глубины количество бактерий уменьшается. Чистая вода содержит 100-200 бактерий в 1 мл., а загрязнённая – 100-300 тыс. и более. Много бактерий в донном иле, особенно в поверхностном слое, где бактерии образуют плёнку. В этой плёнке много серо- и железобактерий, которые окисляют сероводород до серной кислоты и тем самым предотвращают замор рыбы. В иле больше спороносных форм, в то время как в воде преобладают неспороносные. По видовому составу микрофлора воды сходна с микрофлорой почвы, но встречаются и специфические формы. Разрушая различные отбросы, попавшие в воду, микроорганизмы постепенно осуществляют так называемое биологическое очищение воды.

Микрофлора воздуха. Микрофлора воздуха менее многочисленна, чем микрофлора почвы и воды. Бактерии поднимаются в воздух с пылью, некоторое время могут находиться там, а затем оседают на поверхность земли и гибнут от недостатка питания или под действием ультрафиолетовых лучей. Количество микроорганизмов в воздухе зависит от географической зоны, местности, времени года, загрязнённостью пылью и др. каждая пылинка является носителем микроорганизмов. Больше всего бактерий в воздухе над промышленными предприятиями. Воздух сельской местности чище. Наиболее чистый воздух над лесами, горами, снежными пространствами. Верхние слои воздуха содержат меньше микробов. В микрофлоре воздуха много пигментированных и спороносных бактерий, которые более устойчивы, чем другие, к ультрафиолетовым лучам.

Микрофлора организма человека. Тело человека, даже полностью здорового, всегда является носителем микрофлоры. При соприкосновении тела человека с воздухом и почвой на одежде и коже оседают разнообразные микроорганизмы, в том числе и патогенные (палочки столбняка, газовой гангрены и др.). Наиболее часто загрязняются открытые части человеческого тела. На руках обнаруживают кишечные палочки, стафилококки. В ротовой полости насчитывают свыше 100 видов микробов. Рот с его температурой, влажностью, питательными остатками – прекрасная среда для развития микроорганизмов. Желудок имеет кислую реакцию, поэтому основная масса микроорганизмов в нём гибнет. Начиная с тонкого кишечника реакция становится щелочной, т.е. благоприятной для микробов. В толстых кишках микрофлора очень разнообразна. Каждый взрослый человек выделяет ежедневно с экскрементами около 18 млрд. бактерий, т.е. больше особей, чем людей на земном шаре. Внутренние органы, не соединяющиеся с внешней средой (мозг, сердце, печень, мочевой пузырь и др.), обычно свободны от микробов. В эти органы микробы попадают только во время болезни.

Значение бактерий в жизни человека

Большое значение имеют процессы брожения; так называют в основном разложение углеводов. Так, в результате брожения молоко превращается в кефир и другие продукты; силосование кормов - тоже брожение. Брожение происходит и в кишечнике человека. Без соответствующих бактерий (например, кишечной палочки) кишечник нормально не может функционировать. Гниение, полезное в природе, крайне нежелательно в быту (например, порча мясных продуктов). Не всегда полезно и брожение (например, скисание молока). Чтобы продукты не портились, их солят, сушат, консервируют, держат в холодильниках. Таким образом снижают деятельность бактерий.

Патогенные бактерии

Человека обнаружены бактерии, значит имеются патологии мочевого пузыря, почек или мочеточника. У здорового человека бактерии в моче не обнаруживаются.

Определение в урине бактериального состава называется бактериурией. Такое состояние требует незамедлительного обследования и соответствующего лечения. Для начала следует разобраться в причинах наличия бактерий в моче, что это значит и насколько опасно.

Для чего нужен анализ мочи?

Общий анализ мочи может назначаться для выявления заболеваний мочевыделительной системы, в период беременности или в целях профилактики. При этом оценивается объём и цвет урины, проводится микроскопическое исследование на предмет лейкоцитов , эритроцитов , белка и прочего.

В случае обнаружения в урине бактериального состава, назначается бакпосев, который определяет причины бактериурии. Этот вид обследования проводится путём помещения урины в питательную среду, где происходит активное размножение бактерий. За короткий промежуток времени бактерии легко определяются, специалист может установить их разновидность и чувствительность к антибактериальным препаратам.

Важно отметить, что при выявлении бактериурии, врач назначит повторный анализ. Поскольку бактериальный состав в моче может быть причиной несоблюдения правил сбора биоматериала. Перед ОАМ следует строго соблюдать правила, о которых предупреждает врач.

При ОАК и при бакпосеве пациенты должны придерживаться одних и тех же правил:

Моча для анализа должна быть только утренняя. Начать мочиться следует в унитаз, а уже через несколько секунд в специальную ёмкость.
По возможности ёмкость для урины следует приобрести в аптеке, поскольку она полностью стерильна и не сможет повлиять на результаты анализов. В стеклянную домашнюю баночку также можно собирать биоматериал, однако, её следует хорошо пропастеризовать и проследить, чтобы на момент сбора она была полностью сухой.
Во время сбора материала женщинам необходимо вставить во влагалище тампон. Это исключит попадание выделений в урину. Менструация является противопоказанием к проведению ОАМ.
Урина не должна находиться в ёмкости больше часа. В течение этого времени её нужно отдать в лабораторию. В противном случае она забродит и станет непригодной для анализа. При обстоятельствах, которые не позволяют отдать урину в лабораторию в течение этого времени, её нужно плотно закрыть крышкой и поставить в холодильник, но не на длительный период.

Причины и симптомы бактериурии

Выделяют два вида бактериурии: нисходящая и восходящая. В первом случае поражение изначально приходится на почки, а уже затем распространяется вниз. Что касаемо восходящей патологии, то бактерии из толстого кишечника попадают в мочевой канал. Чаще всего бактериурия проявляется у людей, которые страдают запорами или геморроем.

Бактерии в анализе мочи выявляются у больных мочекаменной болезнью. Поскольку мочеточник перекрывает камень, из-за чего происходит возвращение урины в почку, где начинается воспалительный процесс.

Бактериурию не считают болезнью, она является симптомом, который говорит о наличии патологии в организме. Бактерии в большом количестве при анализе мочи , говорят о таких заболеваниях, как уретрит, простатит, цистит и прочие.

Начальная стадия бактериурии в большинстве случаев не имеет выраженных симптомов. Выявляют патологию, как правило, случайно, при прохождении обследований на предмет других заболеваний. А вот более запущенные формы патологии характеризуются признаками воспаления.

Наличие бактерий в моче у женщин и мужчин проявляется такими признаками:

проблемы с мочеиспусканием (учащенное или, наоборот, более редкое, в некоторых случаях может наблюдаться недержание мочи);
повышенная температура тела, которая дополняется слабостью, ознобом, головной болью;

боли в пояснице, усиливающиеся при мочеиспускании;
помутнение, изменение цвета и запаха урины, в ней могут присутствовать примеси крови и гноя;
в некоторых случаях наблюдаются выделения, имеющие резкий запах.

Разновидности бактерий

Чаще всего обнаруживают в моче бактерии таких видов:

Энтерококк фекальный. Такие бактерии есть в организме каждого человека, обитают они в ЖКТ. Однако оказаться в мочеполовой системе они могут при несоблюдении гигиены, а также через испражнения. Энтерококк фекальный считается очень опасной бактерией, поскольку нередко становится причиной сильных мочеполовых воспалений, а в некоторых случаях приводит к заражению крови.
Клебсиелла пневмонии. Такими патогенными микроорганизмами характеризуется моча детей, у которых ещё не восстановился иммунитет после бронхо-легочных инфекционных заболеваний. А также бактерии обнаруживаются в моче у пожилых людей. Попадают они в урину через кровоток или лимфоток.
Кишечная палочка . Эти микроорганизмы обитают в кишечнике. Во время дефекации они могут попасть в половые органы, а уже затем распространиться на мочевой пузырь и почки.
Бактерии рода Протей. Эти микроорганизмы являются обитателями ЖКТ. Их попадание в мочевыделительную систему вызывает воспалительные процессы. При этом цвет мочи становится тёмным и появляется зловонный запах.
Лактобактерии. Их присутствие в моче является нормой, однако, их аномальное размножение требует медицинской помощи.

Бактерии у беременных в моче

Бактерии в моче у женщин, которые ждут ребёнка, могут быть следствием разных факторов. Само по себе состояние беременности создаёт массу предпосылок для их развития.

Бактериальный состав мочи у женщин в положении, обнаруживается по причине таких патологий:

Застой мочи. Поскольку матка постоянно увеличивается, она начинает давить на почки, из-за чего нарушается их работоспособность.
Гормональные перестройки, на фоне которых снижается иммунитет.
Изменения во внутренних органах. Поскольку мочеиспускательный канал у беременных находится возле прямой кишки, бактериям довольно легко в него проникнуть.
Различные мочеполовые патологии, сахарный диабет, кариес.
Несоблюдение личной гигиены.
Много бактерий в моче может быть также в результате беспорядочной интимной жизни.

Бактериурия у беременной женщины является опасным состоянием, поскольку может вызвать различные патологии, например, бактериальный цистит или пиелонефрит. Одним из самых опасных факторов, который может спровоцировать бактериурия, являются преждевременные роды. Именно поэтому при характерных симптомах патологии, беременной женщине необходимо сразу же посетить специалиста и пройти исследование мочи.

Какие могут быть осложнения?

Поскольку бактерии в моче являются следствием того или иного заболевания, несвоевременное лечение любого из них может вызвать различные осложнения:

Почечная недостаточность. Длительное воспаление в почках приводит к тому, что органы не могут полноценно функционировать, процесс переработки урины нарушается, развивается почечная недостаточность.
Эклампсия. Довольно грозное заболевание, которое развивается у беременных женщин. Характеризуется сильным повышением артериального давления, в результате чего существует повышенная опасность для матери и ребёнка.
Гематурия. Характеризуется появлением крови в моче. Спровоцировать гематурию может сильная инфекция, а также какие-либо повреждения мочевыводящих путей и мочевого пузыря.
Бесплодие, которое может стать последствием тяжёлой формы уретрита.
Пиелонефрит. Может быть осложнением цистита, который также сопровождается большим количеством бактерий в анализе мочи. Развитие пиелонефрита обозначает, что бактерии из мочевого пузыря распространились на почечные лоханки.

Лечение

При бактериурии в первую очередь необходимо устранить очаг поражения, нормализовать отток мочи и ликвидировать причину патологии. Поскольку бактерии могут причинить серьёзный вред здоровью, откладывать лечение нельзя.

Какими препаратами будет проводиться лечение, зависит от того, какая причина повлекла патологию. Вот почему перед началом терапии, пациенту необходимо тщательно обследоваться, выявить разновидность бактерий, а также их стойкость к антибиотикам.

После выяснения причины бактерий в моче назначаются антибактериальные препараты. Это могут быть антибиотики группы нитрофуранов или сульфаниламидов, например:

Сульфален;
Бисептол;
Нитрофурантоин;
Фуразолидон;
Норсульфазол.

Кроме того, лечение дополняется лекарственными средствами для ликвидации причины бактерий в моче. Назначаются также препараты для повышения иммунитета и витамины.

При выявлении в анализе мочи бактерий, пациенту необходимо провести повторное исследование, это поможет исключить неправильный сбор биоматериала. После подтверждения бактерий в моче, важно определить их вид и чувствительность к антибиотикам. Только после этого можно начинать корректное лечение.