Размер кишечной палочки в микронах

В воде, которую вы считаете безопасной, может содержаться много патогенных организмов, способных вызвать серьезные проблемы с вашим здоровьем и здоровьем ваших близких и коллег. Обычно их классифицируют на три категории.

Протозойные цисты – это одноклеточные паразиты, в том числе наиболее известные лямблий (размером от 5 до 15 мкм) и менее известные Cryptosporidium parvum (от 2 до 5 мкм).

Бактерии – это небольшие организмы, чаще ассоциирующиеся с пищевым отравлением: кишечная палочка, сальмонелла и другие. Бактерии размером в диапазоне от 0,2 до 10 мкм. Симптомы инфекции (диарея является общим) могут появиться в течение 6 часов или от 3 до 5 дней. Они могут длиться 4 дня или дольше.

Вирусы – это мельчайшие (0,004 до 0,1 мкм) организмы. Примеры: Гепатит А, ротавирусная инфекция, Норуолкский вирус и полиомиелит. Вирусы, которые поражают людей, как правило, достигают источники воды с фекалиями человека. Животные и люди, являются и общими носителями простейших и бактерий.

Химические веществ и токсины – это четвертая категория включает сельскохозяйственные стоки (пестициды, гербициды) и промышленного стока (металлы, водохранилищ).

Фильтрация – это физический процесс, удерживающий на поверхности или в порах фильтра жидкости, газы или взвеси, растворенные в воде. Эффективность фильтрации загрязняющих веществ зависит от количества загрязняющих веществ, размера загрязняющих частицы и от заряда загрязняющих частиц. В зависимости от задач водоочистки, перед фильтрацией возможна предварительная обработка, включающая в себя добавление коагулянтов и порошкового активированного угля, корректировок в уровнях концентрации рН или хлора и других процессов предварительной обработки, защищающих поверхность мембраны фильтра.

При микрофильтрации фильтр имеет размер пор приблизительно 0,1 мкм (диапазон размера пор варьируется в зависимости от фильтра от 0,05 мкм до 5 мкм).

Микрофильтрации высоко эффективна в удалении простейших (например, Cryptosporidium, Giardia).

Микрофильтрации умеренно эффективна в удалении бактерий (например, Campylobacter, Salmonella, Shigella, кишечной палочки).

Микрофильтрация не эффективна в удалении вирусов (например, кишечная палочка, гепатит А, Norovirus, ротавирус), а также химических веществ.

При ультрафильтрации фильтр имеет размер пор примерно 0,01 мкм (диапазон размера пор варьируется в зависимости от фильтра от 0,001 мкм до 0,05 мкм, молекулярный вес от 13000 до 200000 дальтон).

Ультрафильтрация высоко эффективна в удалении простейших (например, Cryptosporidium, Giardia), бактерий (например, Campylobacter, Salmonella, Shigella, кишечной палочки).

Ультрафильтрация умеренно эффективна в удалении вирусов (например, энтеросолюбильной, гепатит А, Norovirus, ротавирус).

Ультрафильтрация мало эффективна в удалении химических веществ.

При нанофильтрации фильтр имеет размер пор приблизительно 0,001 микрона (диапазон размера пор варьируется в зависимости от фильтра от 0,008 мкм до 0,01 мкм, молекулярный вес от 200 до 2000 дальтон).

Нанофильтрация высоко эффективна в удалении простейших (например, Cryptosporidium, Giardia), бактерий (например, Campylobacter, Salmonella, Shigella, E.coli), вирусов (например, энтеросолюбильной, гепатит А, Norovirus, ротавирус);

Нанофильтрация имеет умеренно эффективна в устранении химических веществ.

Системы обратного осмоса

Обратный осмос – это процесс, который перенаправляет поток воды так что вода проходит от более концентрированного раствора к более разбавленному раствора через полупроницаемую мембрану. При обратном осмосе фильтр имеет размер пор приблизительно 0,0001 микрон.

Системы обратного осмоса высо эффективны в устранении простейших (например, Cryptosporidium, Giardia), бактерий (например, Campylobacter, Salmonella, Shigella, кишечная палочка), вирусов (например, кишечная палочка, гепатит А, Norovirus, ротавирус).

Система обратного осмоса удаляет общие химические загрязнители (металлические ионы, водные соли), в том числе натрий, хлориды, медь, хром и свинец, уменьшает количество мышьяка, фтора, радия, сульфатов, кальция, магния, калия, нитратов и фосфора.

Системы дистилляции нагревают воду до температуры кипения, а затем конденсирует пары, в результате чего многие из загрязняющих веществ нейтрализуются.

Системы дистилляции высо эффективны в удалении простейших (например, Cryptosporidium, Giardia), бактерий (например, Campylobacter, Salmonella, Shigella, E.coli), вирусов (например, энтеросолюбильной, гепатит А, Norovirus, ротавирус);

Системы дистилляции удалит общие химические загрязнители, в том числе мышьяк, барий, кадмий, хром, свинец, нитраты, натрий, сульфаты и другие органические химические вещества.

Системы очистки ультрафиолетом (с предварительной фильтрацией)

Очистка ультрафиолетом с предварительной фильтрацией – это процесс обработки, использующий ультрафиолетовый свет для дезинфекции воды или уменьшения количества присутствующих бактерий.

Системы очистки ультрафиолетом высоко эффективны в удалении простейших (например, Cryptosporidium, Giardia), бактерий (например, Campylobacter, Salmonella, Shigella, E.coli), вирусов (например, энтеросолюбильной, гепатит А, Norovirus, ротавирус).

Системы очистки ультрафиолетом не эффективны в удалении химических веществ.

Умягчители воды используют ионообменную технологию для химического удаления ионов и уменьшают жесткость (кальций, магний) в воде. Они также могут удалить железо и марганец, тяжелые металлы, некоторые радиоактивные элементы, нитраты, мышьяк, хром, селен и сульфат. Они не защищают от простейших, бактерий и вирусов.

федеральная служба по ветеринарному и фитосанитарному надзору

Выделена энтеропатогенная кишечная палочка (E. coli) серотип О 4

27 января 2015 г. — ФГБУ Краснодарская МВЛ


Из хозяйства г. Краснодара была доставлена проба отделяемого из раны крупного рогатого скота. При бактериологическом исследовании выделена энтеропатогенная кишечная палочка (E. coli) серотип О 4.

Колибактериоз– (колисептицемия, колибациллез)- зооантропанозная бактериальная септическая болезнь телят, ягнят, поросят, пушных зверей, характеризующаяся профузным поносом, тяжёлой интоксикацией, обезвоживанием организма, а иногда септическими и нервными явлениями.

Возбудитель - кишечная палочка (лат. Escherichiacoli, E. coli, по имени Теодора Эшериха) — грамотрицательная палочковидная бактерия со слегка закруглёнными концами, размером 0,4—0,8 х 1—3 мкм, широко встречается в нижней части кишечника теплокровных организмов. Большинство штаммов E. coli являются безвредными, однако серотип O157:H7 может вызывать тяжёлые пищевые отравления у людей. Условно-патогенные штаммы являются частью нормальной микрофлоры кишечника человека и животных. Кишечная палочка приносит пользу организму хозяина, например, синтезируя витамин K, а также предотвращая развитие патогенных микроорганизмов в кишечнике. Колибактериоз вызывают только энтеропатогенные штаммы кишечной палочки, относящиеся к определённым О-серогруппам, обладающие инвазивными и токсигенными свойствами.

Патогенез. Внедрение возбудителя происходит в тонкой кишке. При снижении сопротивляемости организма может активироваться энтерогенная кишечная палочка, на этой основе развивается эндогенный эшерихиоз. Образующийся в результате жизнедеятельности эшерихии экзотоксин проникает в кровь, действуя на нервную и сосудистую системы. В результате развивается токсикоз, падает артериальное давление, возникает коллапс. Одновременно образующийся эндотоксин эшерихии вызывает выраженные токсические повреждения слизистой оболочки кишечника, главным образом тонкой кишки, что приводит к развитию эрозивного процесса, поноса.

Течение болезни и клинические признаки. У телят болезнь начинается внезапно. Инкубационный период длится от нескольких часов до 2-3 суток. Течение болезни сверхострое, острое и подострое.

При сверхостром течении отмечают быстрое нарастание признаков сепсиса и гибель в 1-2-е сутки жизни.

Острое течение характеризуется профузным поносом, сильным обезвоживанием, бывают парезы, судороги.

При подостом течении: изнуряющий понос, сильное обезвоживание, истощение. Различают 3 формы болезни: энтеритную, септическую и энтеротоксемическую.

Диагноз.При подозрении на эшерихиоз в ветеринарную лабораторию лучше направлять патологический материал от специально убитого больного животного, не подвергавшегося лечению антибиотиками. Для прижизненной бактериологической диагностики в лабораторию отправляют фекалии массой 1-2 г от больных диареей животных, взятые во время дефекации или из прямой кишки.

Лечение необходимо начинать как можно раньше. Больных изолируют, назначают диету, исключают дачу молока. В первые дни болезни эффективно введение антигистаминных препаратов, кортикостероидов, дача внутрь антибактериальных препаратов (неомицина, хлортетрациклина). При этом наиболее высок терапевтический эффект антибиотиков, выбор которых основывается на обязательном определении чувствительности к ним эшерихий. После лечения антибиотиками птице целесообразно давать препараты, восстанавливающие нормальную микрофлору, в частности пробиотики. Для специфического лечения применяют поливалентную гиперимунную сыворотку против колибактериоза сельскохозяйственных животных. Применяют также бактериофаг против паратифа и колибактериоза телят и поросят.

Профилактика. Используют отечественную инактивированную вакцину против колибактериоза.

Сферические формы (кокки) - шаровидные бактерии размером 0,5 - 1,0 мкм; по взаимнму расположению клеток различают микрококии, диплококки, стрептококки, тетракокки, сарцины и стафилококки.
Микрококки (лат. малый) - отдельно расположенные клетки или в виде "пакетов".
Диплококки (лат. двойной) - располагаются парами, так как клетки после деленияне расходятся.
Стрептококки (от греч. streptos - цепочка) - клетки округлой или продолговатой формы, составляющие цепочку вследствие деления клеток в одной плоскости и сохранения связи между ними в месте деления.
Сарцины (от лат. sarcina - связка, тюк) - располагаются в виде пакетов из 8-и и более кокков, так как они образуются при делении клетки в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.
Стафилококки (от. греч. staphyle - виноградная гроздь) - кокки расположенные в виде грозди винограда в результате деления в различных плоскостях.

Палочковидные бактерии различаются пао размерам, форме концов клетки и взаимному расположению клеток. Длина клеток варьирует от 1,0 до 8,0 , толщина от 0,5 до 2,0 мкм. Палочки могут быть правильной (кишечная палочка) и неправильной (коринебактерии) формы, в том числе ветвящиеся, например актиномицеты. Слегка изогнутые палочки называют вибрионами (холерный вибрион). Большинство палочковидных бактерий располагаются беспорядочно, так как после деления клетки расходятся.

Риккетсии - мелкие грамотрицательные палочковидные бактерии (0,3 - 2,0 мкм), облигатные внутриклеточные паразиты. Размножаются делением в цитоплазме, а некоторые - ядре инфицированных клеток. Обитают в организме членистоногих (вшей, блох, клещей), которые являются их хозяевами или переносчиками. Форма и размер риккетсий могут изменяться (клетки неправильной формы, нитевидные) в зависимости от условий роста. Структура риккетсии не отличается от таковой грамотрицательной бактерии.

Хламидии - относятся к облигатным внутриклеточным кокковым грамотрицательным (иногда грамвариабельным) бактериям. Вне клеток хламидии имеют сферическую форму (0,3 мкм), метаболически неактивны и называются элементарными тельцами. В клеточной стенке элементарных телец имеется главный белок наружной мембраны и белок, содержащий большое количество цистеина. Хламидии размножаются только в живых клетках, их рассматривают как энергетических паразитов.
Элементарные тельца попадают к эпителиальную клетку путем эндоцитоза с формированием внутриклеточной вакуоли. Внутри клетки они увеличиваются и превращаются в делящиеся ретикулярные тельца, образуя скопления в вакуолях (включения). Из ретикулярных телец образуются элементарные тельца, которые выходят из клеток путем экзоцитоза или лизиса клетки.

Микоплазмы - мелкие бактерии (0,15 - 1,0 мкм), окруженные цитоплазматической мембраной и не имеющие клеточной стенки. Из-за отсутствия клеточной стенки микоплазмы осмотически чувствительны. Имеют разнообразную форму: кокковидную, нитевидную, колбовидную. Эти формы видны при фазово-контрастной микроскопии чистых культур микоплазм. Патогенные микоплазмы вызывают хронические инфекции - микоплазмозы.

Актиномицеты - ветвящиеся, нитевидные или палочковидные грамположительные бактерии. Свое название (от греч. actis - луч, mykes - гриб) они получили всвязи с образованием в пораженных тканях друз - гранул из плотно переплетенных нитей в виде лучей, отходящих от центра и заканчивающихся колбовидными утолщениями. Актиномицеты могут делиться путем фрагментации мицелия на клетки, похожие на палочковидные и кокковидные бактерии. На воздушных гифах актиномицетов могут образовываться споры, служащие для размножения. Споры актиномицетов обычно нетермостойки.
Общую филогенетическую ветвь с актиномицетами образуют так называемые нокарднеподобные (нокардиоформные) актиномицеты — собирательная группа палочковидных, неправильной формы бактерий. Их отдельные представители образуют ветвящиеся формы. К ним относят бактерии родов Corynebacterium, bdycobacterium, Hocardia и др.
Нокардиоподобные актиномицеты отличаются наличием в клеточной стенке Сахаров арабинозы, галактозы, а также миколовых кислот и больших количеств жирных кислот. Миколовые кислоты и липиды клеточных стенок обусловливают кислотоустойчивость бактерий, в частности, микобактерий туберкулеза и лепры (при окраске по Цилю-Нельсену они имеют красный цвет, а некислотоустойчивые бактерии и элементы ткани, мокроты - синий цвет).

Извитые формы - спиралевидные бактерии, например спириллы, имеющие вид штопорообразно извитых клеток. К патогенным спириллам относится возбудитель содоку (болезнь укуса крыс). К извитым также относятся кампилобактеры, хеликобактеры, имеющие изгибы как у крыла летящей чайки; близки к ним и такие бактерии, как спирохеты.

Спирохеты — тонкие, длинные, извитые (спиралевидной формы) бактерии, отличающиеся от спирилл подвижностью, обусловленной сгибательными изменениями клеток. Спирохеты имеют наружную мембрану клеточной стенки, окружающую протоплазматический цилиндр с цитоплазматической мембраной. Под наружной мембраной клеточной стенки (в периплазме) расположены периплазматические фибриллы (жгутики), которые как бы закручиваясь вокруг протоплазматического цилиндра спирохеты, придают ей винтообразную форму (первичные завитки спирохет). Фибриллы прикреплены к концам клетки и направлены навстречу друг другу. Другой конец фибрилл свободен. Число и расположение фибрилл варьируют у разных видов. Фибриллы участвуют в передвижении спирохет, придавая клеткам вращательное, сгибательное и поступательное движение. При этом спирохеты образуют петли, завитки, изгибы, которые названы вторичными завитками.
Спирохеты плохо воспринимают красители. Их окрашивают по методу Романовского—Гимзы или серебрением, а в живом виде исследуют с помощью разово-контрастнои или темнопольнои микроскопии.

Лептоспиры (род Leptospira) имеют завитки неглубокие и частые — в виде закрученной веревки. Концы этих спирохет изогнуты наподобие крючков с утолщениями на концах. Образуя вторичные завитки, они приобретают вид букв S или С; имеют 2 осевые нити. Патогенный представитель L. interrogates вызывает лептоспироз.

Кишечная палочка


Научная классификация
Царство: Бактерии
Тип: Протеобактерии
Класс: Гамма-протеобактерии
Порядок: Enterobacteriales
Семейство: Enterobacteriaceae
Род: Escherichia
Вид: Кишечная палочка
время
Латинское название
Escherichia coli (Migula 1895) Castellani and Chalmers 1919

Кишечные палочки ( Бактерии группы кишечных палочек) В 1885 г. Эшерих открыл микроорганизм, который получил название Escherichia coli (кишечная палочка). Этот микроорганизм является постоянным обитателем толстого отдела кишечника человека и животных. Кроме Е. coli, в группу кишечных бактерий входят эпифитные и фитопатогенные виды, а также виды, экология (происхождение) которых пока не установлена. К бактериям группы кишечных палочек относят роды Escherichia (типичный представитель Е. coli), Citrobacter (типичный представитель Citr. coli citrovorum), Enterobacter (типичный представитель Ent. aerogenes), которые объединены в одно семейство Enterobacteriaceae благодаря общности морфологических и культуральных свойств. Они характеризуются различными ферментативными свойствами и антигенной структурой.

Морфология.

Бактерии группы кишечных палочек - это короткие (длина 1-3 мкм, ширина 0,5-0,8 мкм) полиморфные подвижные и неподвижные грамотрицательные палочки, не образующие спор.

Культуральные свойства.

Бактерии хорошо растут на простых питательных средах: мясопептонном бульоне (МПБ), мясопептонном агаре (МПА). На МПБ дают обильный рост при значительном помутнении среды; осадок небольшой, сероватого цвета, легкоразбивающийся.Образуют пристеночное кольцо, пленка на поверхности бульона обычно отсутствует. На МПА колонии прозрачные с серовато-голубым отливом, легко сливающиеся между собой. На среде Эндо образуют плоские красные колонии средней величины. Красные колонии могут быть с темным металлическим блеском (Е. coli) или без блеска (E.aerogenes). Для лактозоотрицательных вариантов кишечной палочки (B.paracoli) характерны бесцветные колонии. Им свойственна широкая приспособительная изменчивость, в результате которой возникают разнообразные варианты, что усложняет их классификацию.

Биохимические свойства.

Большинство бактерий группы кишечных палочек не разжижают желатина, свертывают молоко, расщепляют пептоны с образованием аминов, аммиака, сероводорода, обладают высокой ферментативной активностью в отношении лактозы, глюкозы и других сахаров, а также спиртов. Не обладают оксидазной активностью. По способности расщеплять лактозу при температуре 37°С БГКП делят на лактозоотрицателъные и лактозоположительные кишечные палочки (ЛКП), или колиформные, которые формируются по международным стандартам. Из группы ЛКП выделяются фекальные кишечные палочки (ФКП), способные ферментировать лактозу при температуре 44,5°С . К ним относится Е. coli, не растущая на цитратной среде.

Устойчивость.

Бактерии группы кишечных палочек обезвреживаются обычными методами пастеризации (65 - 75° С). При 60° С кишечная палочка погибает через 15 минут. 1% раствор фенола вызывает гибель микроба через 5-15 минут, сулема в разведении 1:1000 - через 2 мин., устойчивы к действию многих анилиновых красителей.

Санитарно-показательное значение.

Санитарно-показательное значение отдельных родов бактерий группы кишечных палочек неодинаково. Обнаружение бактерий рода Escherichia в пищевых продуктах, воде, почве, на оборудовании свидетельствует о свежем фекальном загрязнении, что имеет большое санитарное и эпидемиологическое значение. Считают, что бактерии родов Citrobacter и Enterobacter являются показателями более давнего (несколько недель) фекального загрязнения и поэтому они имеют меньшее санитарно-показательное значение по сравнению с бактериями рода Escherichia. При длительном применении антибиотиков в кишечнике человека также обнаруживают различные варианты кишечной палочки. Особый интерес представляют лактозоотрицателъные варианты кишечной палочки. Это измененные эшерихии, утратившие способность сбраживать лактозу. Они выделяются при кишечных инфекциях человека (брюшном тифе, дизентерии и др.) в период выздоровления. Наибольшее санитарно-показательное значение имеют кишечные палочки, не растущие на среде Козера (цитратная среда) и ферментирующие углеводы при 43-45°С (E. coli).Они являются показателем свежего фекального загрязнения. В связи с неодинаковым санитарно-показательным значением отдельных родов бактерий группы кишечных палочек их дифференцируют на основании следующих признаков, образующих комплекс ТИМАЦ

Организация генома прокариот (на примере кишечной палочки)

Основу генетического аппарата кишечной палочки составляет бактериальная хромосома, входящая в состав нуклеоида – ядерноподобной структуры. Нуклеоид по морфологии напоминает соцветие цветной капусты и занимает примерно 30% объема цитоплазмы. Бактериальная хромосома представляет собой кольцевую двуспиральную правозакрученную молекулу ДНК, которая свернута во вторичную спираль. Длина бактериальной хромосомы составляет примерно 4,7 млн. нуклеотидных пар (п.н.), или

1,6 мм. Вторичная структура хромосомы поддерживается с помощью гистоноподобных (основных) белков и РНК. Точка прикрепления бактериальной хромосомы к мезосоме (складке плазмалеммы) является точкой начала репликации ДНК (эта точка носит название OriC). Бактериальная хромосома удваивается перед делением клетки, и сестринские копии распределяются по дочерним клеткам с помощью мезосомы. Репликация ДНК идет в две стороны от точки OriC и завершается в точке TerC. Молекулы ДНК, способные себя воспроизводить путем репликации, называются репликоны.

Все множество известных генов делится на 10 групп, контролирующих следующие процессы (в скобках указано количество изученных генов):

1. Транспорт различных соединений и ионов в клетку (92).

2. Реакции, поставляющие энергию, включая катаболизм различных природных соединений (138).

3. Реакции синтеза аминокислот, нуклеотидов, витаминов, компонентов цепей переноса электронов, жирных кислот, фосфолипидов и некоторых других соединений (221).

4. Генерация АТФ при переносе электронов (15).

5. Катаболизм макромолекул (22).

6. Аппарат белкового синтеза (164).

7. Синтез нуклеиновых кислот, включая гены, контролирующие рекомбинацию и репарацию (49).

8. Синтез клеточной оболочки (42).

9. Хемотаксис и подвижность (39).

10. Прочие гены, в том числе с неизвестной функцией (110).

В лаг–фазе в клетке имеется одна бактериальная хромосома, но в фазе экспоненциального роста ДНК реплицируется быстрее, чем происходит деление клетки; тогда число бактериальных хромосом на клетку увеличивается до 2. 4. 8. Такое состояние генетического аппарата называется полигаплоидностью.

При делении клетки сестринские копии бактериальной хромосомы распределяются по дочерним клеткам с помощью мезосомы.

Репликация плазмид может быть синхронизирована с репликацией бактериальной хромосомы, но может быть и независимой. Соответственно, распределение плазмид по дочерним клеткам может быть точным или статистическим.

См. также

АДМИНЫ пжл не удаляйте ссылку- это реальная помощь многим страдающим.

  • Р.П. Корнелаева, ПП. Степаненко, Е.В. Павлова Санитарная микробиология сырья и продуктов животного происхождения. 2006, с.15-18
  • afonin-59-bio.narod.ru/2_heredity/2_heredity_self/hs_10_genom_procariota.htm Организация генома прокариот

Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Кишечная палочка. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .

03 февраля 2020

  • 958
  • 0,0
  • 0
  • 3

Герой февраля: кишечная палочка Escherichia coli

Скромная бактерия за полстолетия с момента ее открытия в конце XIX в. стала настоящей волшебной палочкой для молекулярной биологии. Сейчас результаты опытов с ее использованием занимают главы и тома профессиональных и популярных изданий. Конечно, в нашем путеводителе по модельным организмам E. coli должна была занять свое почетное место.


Двенадцать модельных организмов

Escherichia и Eschrichtius — Болезнь путешественников — Главная модельная бактерия — Учебник молекулярной генетики — Невезение с CRISPR/Cas


Рисунок 1а. Escherichia длиной 2 мкм


Рисунок 1б. Теодор Эшерих (1857–1911)


Рисунок 1в. Eschrichtius длиной 14 метров


Рисунок 1г. Даниэль Фредрик Эшрихт (1798–1863)

Клетки с относительно тонкой клеточной стенкой, не окрашивающиеся красителем генцианом фиолетовым (окраской бактерий по методу датского микробиолога Кристиана Грама).

Зачем же такую опасную бактерию сделали модельной? Дело в том, что в условиях культивирования кишечная палочка часто теряет патогенность, становится неспособной жить в естественных для себя условиях (то есть одомашнивается). И этим свойством в 1940-е годы воспользовались микробиологи, проведя с лабораторными штаммами E. coli (например, со знаменитым штаммом К12) много прорывных для науки экспериментов.

Так, манипулируя мутированными штаммами кишечной палочки, которые уже научились получать при помощи облучения, Джошуа Ледерберг и Эдуард Лаури Тейтем в 1947 году обнаружили способность разных штаммов обмениваться генетическим материалом и спасать друг друга от образовавшихся дефектов, проявлявшихся в неспособности расти на минимальной питательной среде. Так был открыт процесс конъюгации бактерий, который затем послужил важным инструментом для картирования бактериального генома . Ведь тогда это можно было делать только косвенными, микробиологическими методами — сама природа генетического кода была неизвестна.

Кстати, Джошуа Ледерберг был некоторое время мужем Эстер Ледерберг, первооткрывательницы бактериофага лямбда [3].

С начала 1950-х годов исследования по молекулярной генетике с использованием кишечной палочки и ее вирусов в качестве основного инструмента росли как снежный ком. Не будет преувеличением сказать, что к 70-м годам E. coli написала учебник молекулярной генетики! Вспомним открытие генетического кода, в котором участвовало несколько коллективов физиков и молекулярных биологов, в том числе Френсис Крик, Георгий Гамов и другие выдающиеся люди того времени [6]. Основные эксперименты по расшифровке кода велись на бесклеточных лизатах кишечной палочки.

Позднее обнаружилось, что E. coli хорошо подходит для зародившейся в 1960–1970-е годы биотехнологии [7]. Бактерия хорошо переносит введение в свою клетку гетерологичных (то есть чужеродных) генов и во многих случаях способна синтезировать их продукты без вреда для себя. Белки, полученные таким способом, стали называть рекомбинантными, и теперь они широко используются в медицине и других практических задачах.

Кишечная палочка — возможно, самый исследованный организм с точки зрения молекулярной биологии. Тем не менее у элементов ее генома до сих пор обнаруживают новые свойства. Это одновременно плохо (как же мало мы знаем!) и хорошо (будет чем заняться!). Совсем недавно на защите диссертации я услышал о том, как у одной из генных кассет эшерихии, участвующей в каскаде переработки сульфолипидов, также обнаружена и лактазная активность [8]. До этого такая активность была известна только у знаменитого лактозного оперона Жакоба и Моно, описанного в 1961 году!

Кажется, что E. coli — модельный организм без недостатков. Тем не менее биотехнологам не повезло, что у этой бактерии от природы нет системы бактериального иммунитета CRISPR/Cas [9], о которой я уже упоминал в эссе о бактериофаге лямбда [3]. Именно поэтому эту систему, ныне незаменимую в генной инженерии, открыли относительно поздно.

Кишечная палочка-выручалочка — это здорово (рис. 2). Но теперь пора переместиться в мир ядерных организмов. Удобным инструментом для молекулярной биологии и генетики эукариот оказались одноклеточные грибы — дрожжи — и гаплоидный плесневый гриб — нейроспора. Как они дошли до такой одноклеточной и гаплоидной жизни и что было открыто с их помощью — читайте в следующем материале нашего путеводителя по модельным организмам через месяц.


Благодарность

Главная ≫ Инфотека ≫ Биология ≫ Объект, который всегда с тобой / Жертвы науки

Комментарии: 1

В середине 40-х годов группа молодых американских учёных, интересовавшихся природой гена, решила сконцентрировать усилия на работе с кишечной палочкой и её фагами. И тогда оказалось, что генетика у бактерий есть, да ещё какая! Перед исследователями открылось великое разнообразие природных генетических процессов, которые потом обнаружили и у более сложно устроенных эукариот. Короче говоря, практически всю молекулярную генетику сделали на кишечной палочке и её фагах. Подробнее об этом не стоит, ибо, как сказал Козьма Прутков, никто не обнимет необъятного. Желающие могут раскрыть любой учебник молекулярной генетики: почти на каждой странице кишечная палочка будет помянута в связи с каким-нибудь экспериментом. А мы поговорим о самой бактерии.


Пожалуй, это самая изученная клетка на планете. Её латинское название Escherichia coli (E.coli) в переводе означает эшерихия кишечная и связано с местом обитания бактерии (она живёт в нижнем отделе кишечника теплокровных) и именем открывшего её Теодора Эшериха. Но обычно её так не называют, а именуют на лабораторном жаргоне е-коли, кишпалкой или же совсем фамильярно — коляшкой. Коляшкины клетки прямые, размером примерно 1 на 3 мкм, объём одной бактерии составляет 2×10 –12 мл, но вмещает она многое. Во-первых, кольцевую молекулу ДНК, которая в тысячу раз длиннее самой клетки и, следовательно, очень плотно упакована. Молекула эта содержит столько генов, сколько необходимо для синтеза 4000 разных белков. Поступлений РНК от этих генов ожидают около 15 000 рибосом. Свой немалый геном кишечная палочка воспроизводит каждые 20 минут, ошибаясь с частотой 10 –8 –10 –10 . Это надо суметь: воспроизводиться так точно и с такой скоростью! Есть в клетках и плазмиды — свободноплавающие, не связанные с большой кольцевой хромосомой колечки ДНК, изучение которых привело к важнейшим достижениям в области биохимии и генной инженерии. Снаружи кишпалку защищает клеточная стенка, покрытая слизистой капсулой. Сквозь капсулу торчат короткие, похожие на волоски структуры, называемые пилями, — функция их пока не совсем понятна. Клетки некоторых штаммов перемещаются с помощью длинных жёстких жгутиков, играющих роль пропеллеров.

Как видите, кишечная палочка достаточно сложно устроена и предоставляет учёному богатое поле для работы и уникальные возможности. Некоторые штаммы E.coli словно специально созданы для лабораторных исследований. Хотя бактерия и обитает в кишечнике человека — среде, богатой органическими компонентами, её пищевые потребности относительно скромны: несколько простых солей и глюкоза, из которых она синтезирует около 5000 необходимых ей соединений. Кишпалка спор не образует, делится каждые 20 мин и при благоприятных условиях вырастает в жидкой среде до концентрации 2–5×10 9 клеток на миллилитр, а из плотной суспензии бактерий можно выделять разные вещества в количествах, достаточных даже для биотехнологических целей. На твёрдой поверхности бактерии образуют десятки тысяч колоний, которые можно быстро проанализировать с помощью специальных сред, красителей и антибиотиков (для сравнения заметим, что рассмотреть тысячи дрозофил одному человеку в короткий срок практически нереально), а это даёт возможность изучать очень редкие генетические события.

Но есть, конечно, и неудобства. Одно из них — явственно ощутимый дурной запах. Дело в том, что кишечные палочки синтезируют индол. Это вещество образуется и в кишечнике при гниении белков. Вместе с другим соединением, скатолом, оно обусловливает характерный запах фекалий. В чистом виде и малой концентрации индол содержится в цветах жасмина и апельсина, сообщая им чудесный аромат. А кишечная палочка индола образует много и пахнет соответственно, хотя лабораторные штаммы кишечника не видали отродясь.

В конце 70-х стало ясно, что в клетках Е.coli можно размножить и заставить работать почти любой эукариотический ген, главное — иметь этот ген. Тогда и расцвело пышным цветом клонирование ДНК. Учёные внедряли в кишечную палочку гены бактерий, грибов, насекомых, растений, животных и даже человека, так что палочка стала своеобразным символом генетического единства мира. Тогда же её стали называть живой пробиркой.

Когда генная инженерия делала первые шаги, обстановка вокруг неё была слегка паническая — генетически модифицированных объектов боялись. Хотя лабораторные штаммы для человека безвредны, кто знает, во что превратится кишпалка с чужим геном внутри. Так появились специальные штаммы, не способные существовать вне лаборатории: с тонкой стенкой, которая лопается при низкой концентрации солей, и нуждающиеся в некоторых веществах, которых они не найдут в окружающей среде и сами синтезировать не могут. Кстати, тонкая бактериальная стенка не только служит гарантией общественной безопасности, но и облегчает выделение клонированной ДНК или синтезированного белка.

Читайте также:

Пожалуйста, не занимайтесь самолечением!
При симпотмах заболевания - обратитесь к врачу.

Copyright © Иммунитет и инфекции