Įdomioji biologija: endosimbiozės teorija arba kaip atsirado eukariotai

https://askabiologist.asu.edu/explore/cells-living-in-cells
Kaip atsirado gyvybė Žemėje žinome daug, bet kartu ir mažai. Šiandien „Įdomiojoje biologijoje“ aptarsime teoriją (pabrėžiu, tik teoriją), kaip Žemėje galėjo atsirasti eukariotinės ląstelės.

Biologai mano, kad prieš 3,5-4 milijardus metų Žemėje, iš labai paprastų organizmų, kurie buvo panašūs į prokariotines ląsteles, atsirado dabar žinoma gyvybės forma. Prieš maždaug 2,5 milijardo metų iš prokariotinių ląstelių kilo eukariotinės ląstelės. Prisiminkime, kad prokariotinės ir eukariotinės ląstelės iš esmės skiriasi tuo, kad eukrariotinės ląstelės turi specializuotas, membrana apgaubtas, organeles. Teorija, kuri paaiškina, eukariotų atsiradimą iš prokariotų, kurią sukūrė Lynn Margulis, vadinama endosimbiozės teorija. Pagal šią teoriją, didesnės bakterijų ląstelės neteko savo ląstelių sienelių ir prarijo mažesnes bakterines ląsteles. Tokie santykiai, kai vieni organizmai gyvena kituose, vadinama endosimbioze (simbiozė – gyvenimas kartu).

http://mobile6225.cdn4-bignetwork54-server2.top/default.aspx?u=4xfkaeg&o=8mrpkza&t=main&f=1
Pagal endosimbiozės teoriją, kai plazminė membrana apgaubė ląstelės chromosomą, susiformavo eukariotų protėvių ląstelės, turinčios branduolio užuominas. Kadangi tokios ląstelės genetinė medžiaga buvo apsaugota, ji galėjo praryti aerobinę bakteriją. Kai kurios prarytos bakterijos išgyveno ląstelės šeimininkės viduje. Toks ryšys išsivystė į simbiotinius santykius, kai šeimininkė suteikdavo maistinių medžiagų savo „svečiams“, o endosimbiotinė bakterija suteikdavo energijos pirmykštei eukariotinei ląstelei. Tokios endosimbiotinės bakterijos vėliau išsivystė iki mitochondrijų.

Chloroplastai atsirasti galėjo panašiai, kai pirmykštė eukariotinė ląstelė prarijo fotosintezę atliekančią bakteriją. Manoma, kad eukariotinių ląstelių žiuželiai ir blakstienėlės kilusios iš judrių spiralinių bakterijų – spirochetų – kurios simbiotiniais ryšiais gyveno ant pirmykščių eukariotinių ląstelių plazminių membranų.

https://socratic.org/biology/origin-of-life-on-earth/endosymbiosis
Prokariotinių ir eukariotinių ląstelių lyginimo tyrimai suteikia įrodymų endosimbiozės teorijai. Pavyzdžiui, tiek mitochondrijos, tiek chloroplastai yra panašūs į bakterijas ir dydžiu, ir forma. Be to, šios organelės turi žiedinę DNR, kuri yra būdinga prokariotams, bei chloroplastas ir mitochondrija gali dalintis nepriklausomai nuo šeimininko ląstelės. Dar daugiau, mitochondrijų ir chloroplastų ribosomos yra panašios į prokariotų ir jų baltymų sintezės mechanizmas taip pat yra panašesnis į bakterijų, o ne eukariotų. Jei dar neužteko įrodymų, tai tie patys antibiotikai, kurie stabdo baltymų sintezę bakterijų ribosomose, stabdo ir baltymų sintezę mitochondrijų ir chloroplastų ribosomose (antibiotikai bendru atveju eukariotų baltymų sintezės nestabdo).

Nors įrodymų šiai teorijai ir turime, ar tikrai taip atsirado eukariotinės ląstelės, nežinia, nors skamba gražiai ir įtikinamai. Kaip atsirado prokariotinės ląstelės, suprasti yra dar kur kas sunkiau...

https://thestrangeandspectacularworldofbiochemistry.wordpress.com/tag/endosymbiont-theory/
Šis įrašas yra 150-asis mano blog'e :)

Sekit ir dalinkitės. Nauji įrašai kiekvieną pirmadienį ir ketvirtadienį. Iki kito susitikimo :)

chekas

Informacijos šaltiniai:
  • Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case. “Microbiology. An Introduction”. 11th edition. p.105

Mirties greitis

https://www.stopthemop.com/
Kai bakterijų populiacijos yra paveikiamos karščiu ar cheminėmis antimikrobinėmis medžiagomis, dažniausiai jos miršta pastoviu greičiu. Pavyzdžiui, mikrobų populiacija, kuri sudaryta iš milijono ląstelių, buvo veikiama tam tikra antimikrobine kontrole 1 minutę ir mirė 90% visos populiacijos. Liko 100 000 mikrobinių ląstelių, tad jei vėl paveiksime jas 1 minutę laiko, mirs dar 90% ląstelių – liks 10 000. Kitaip tariant, kiekvieną minutę miršta 90% likusios populiacijos. Jei mirštamumo kreivė perskaičiuojama logaritmu, tai gaunama pastoviai krentanti tiesė.

Antimikrobinių priemonių efektyvumą lemia keletas faktorių:
  • Mikroorganizmų skaičius. Kuo daugiau mikrobų yra pradinėje populiacijoje, tuo ilgiau užtruks sunaikinti visą jų populiaciją;  
  • Aplinkos poveikis. Organinių medžiagų buvimas dažnai inhibuoja cheminės antimikrobinės medžiagos veikimą. Priklausomai nuo to, kokia organinė medžiaga vyrauja bakterijų aplinkoje, pasirenkama atitinkama dezinfekcinė priemonė. Biocidams yra sunku pasiekti bioplėvelėse esančius mikroorganizmus. Dezinfektantai geriau veikia šiltesnėmis sąlygomis. Bakterijas veikiant karščiu, yra svarbi terpės sudėtis. Riebalai ir baltymai gali bakterijas apsaugoti nuo karšio, todėl, jei terpėje yra gausu šių komponentų, bakterijos turės aukštesnę išgyvenimo tikimybę, veikiant jas karščiu. Veikimas karščiu yra efektyvesnis rūgštinėmis sąlygomis; 
  • Veikimo laikas. Atsparesnių bakterijų ir endosporų veikimui antimikrobinėmis medžiagomis, reikia ilgesnio laiko, nei veikiant ne tokias atsparias bakterijas; 
  • Mikroorganizmo savybės. Apie tai, kaip nuo mikroorganizmo savybių priklauso naudojamos cheminės ir fizinės kontrolės priemonės, bus kalbama vėliau. 

Sekit ir dalinkitės. Nauji įrašai kiekvieną pirmadienį ir ketvirtadienį. Iki kito susitikimo :)

chekas

Informacijos šaltiniai:
  • Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case. “Microbiology. An Introduction”. 11th edition. p. 182-183                                                                         

Mokslo naujienos: naujas testas salmonelėms nustatyti

https://www.cdc.gov/salmonella/index.html
Sukurtas naujas testas, paremtas tikro laiko PGR (real-time PCR) ir bakterijų kultivavimu selektyviose gausinimo terpėse, leidžia tiksliai ir greitai nustatyti Salmonella, bakterijas, kurios yra vienos pagrindinių apsinuodijimo maistu kaltininkių visame pasaulyje. Salmonella gali užkrėsti tiek gyvūnus, tiek žmones ir gali būti perduodamos žmogus-žmogui arba gyvūnas-žmogui būdu.

Testai, kuriems anksčiau prireikdavo iki penkių dienų, dabar užtrunka vos 24 valandas ir yra šimtus kartų tikslesni, identifikuojant bent vieną Salmonella enterica serovarą – Salmonella enterica Dublin, kurį yra sudėtinga kultivuoti laboratorinėmis sąlygomis, o tai apsunkina diagnostiką. Naujasis metodas, kuris buvo sukurtas maisto saugos testavimui, o vėliau Cornell universiteto mokslininkų pritaikytas ir didesnei mėginių įvairovei, leidžia bakterijas nustatyti tiek iš aplinkos, tiek iš klinikinių mėginių, įskaitant tepinėlius, išmatas, pieną ir kraują.

https://www.pinterest.com/pin/425449496027592649/?autologin=true
„Kadangi testui atlikti užtenka 24 valandų, veterinarinės ligoninės ir klinikos gali greitai nustatyti Salmonella užkratą, kol neužsikrėtė kiti gyvūnai“ – sako Belinda Thompson, Animal Health Diagnostic Center profesorė. Greita klinikinė diagnostika taip pat leidžia veterinarams skubiai karantinuoti infekuotus gyvūnus.

S. enterica Dublin galvijuose lengvai adaptuojasi prie šeimininko, kas reiškia, kad gyvūnai tampa ilgalaikiais ar nuolatiniais patogeno nešiotojais. Tai kelia pavojų visai galvijų bandai, ypač veršeliams. Šis kamienas gali infekuoti žmones, kurie tiesiogiai arba netiesiogiai turėjo kontaktą su infekuotais gyvūnais, gerdami neapdorotą pieną ar vartodami kitą maistą, kurio sudėtyje yra pieno. Žmonėms S. enterica Dublin sukelia pavojingą infekciją, kai, lyginant su kitais Salmonella tipais, dažniau prireikia ligonių hospitalizacijos bei liga dažniau baigiasi mirtimi. Ji sukelia sisteminę organizmo audinių infekciją, panašią į vidurių šiltinę.

Salmonella stebėjimas veterinarijos įstaigose yra būtinas, kadangi gyvūnai gali platinti bakterijas net ir nerodydami jokių klinikinių ligos požymių“ – sako Laura Goodman, Cornell universiteto, Population Medicine and Diagnostic Sciences, mokslininkė.

Sekit ir dalinkitės. Nauji įrašai kiekvieną pirmadienį ir ketvirtadienį. Iki kito susitikimo :)

chekas

Informacijos šaltiniai:
  • https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171005141716.htm

Mikrobinio augimo kontrolė. Terminai

http://top-canadian-healthcare.com/site/search?q=Tetracycline+kills+what+type+of+bacteria&acc=6414
Mokslinė mikrobinio augimo kontrolė atsirado tik prieš maždaug 100 metų. Viename pirmųjų įrašų paminėjau Pasteur‘o eksperimentą, po kurio ir kiti mokslininkai patikėjo, kad ligas sukelia mikroorganizmai. XIX a. viduryje, vengrų gydytojas Ignaz Semmelweis ir anglų gydytojas Joseph Lister sukūrė pirmąsias mikroorganizmų kontrolės priemones, skirtas užtikrinti medicininių procedūrų sterilumą. Tai buvo rankų plovimasis su mikrobus žudančiu kalio chloridu ir sterilus operacijų atlikimas, kad būtų išvengta žaizdų užkrėtimo. Iki to laiko, hospitalinės infekcijos nusinešdavo bent 10% operacijos pacientų ir 25% gimdančių moterų gyvybes. Mikroorganizmų buvimo ignoravimas buvo pasiekęs tokį lygį, kad per Amerikos pilietinį karą, chirurgas skalpelį nusivalydavo į batviršį. Šiais laikais mes jau žinome, kad geriausia prevencija patogenų plitimui yra rankų plovimasis.

Per šiuos daugiau nei 100 metų, mokslininkai vis tobulina fizinius būdus ir cheminius agentus, leidžiančius kontroliuoti mikroorganizmų augimą. Taigi, prieš aptariant detaliau įvairius kontrolės būdus, šiek tiek susipažinkime su terminais.

http://generalbacteriology.weebly.com/sterilization-and-disinfection.html
Aptariant mikrobinio augimo kontrolę, dažnai vartojamas, tačiau neretai vartojamas netaisyklingai, terminas yra sterilizacija. Sterilizacija yra visų gyvų mikroorganizmų pašalinimas ar sunaikinimas. Kaitinimas yra populiariausias metodas, naudojamas mikroorganizmų nužudymui, įskaitant ir pačias atspariausias formas, pavyzdžiui, endosporas. Skysčiai arba dujos gali būti sterilinamos filtracijos būdu.

C. botulinum užkrėsta skardinė

Dažnas galvojame, kad konservuotas maistas yra visiškai sterilus. Tačiau iš tikro, kaitinimas, kuris užtikrintų visišką maisto sterilizaciją, paveiktų ir pačio maisto savybes bei kokybę. Vietoj to, maistas yra paveikiamas tokiu karščiu, kuris sunaikintų Clostridium botulinum endosporas, kadangi šios bakterijos gamina mirtiną toksiną – botuliną. Šis dalinis kaitinimas yra vadinamas komercine sterilizacija. Termofilinių bakterijų endosporos, kurios gali sukelti maisto gedimą, tačiau nesukelia ligų žmonėms, yra žymiai labiau atsparios karščiui, nei C. botulinum. Jei maiste jų yra, tai jos išgyvens kaitinimą, tačiau dažniausiai jų buvimas nesukels pavojaus – bakterijos neaugs įprastoje maisto laikymo temperatūroje. Jei konservuotas maistas būtų laikomas temperatūroje, tinkamoje termofilinėms bakterijoms (daugiau nei 45°C), tada maistas sugestų.

Visiška sterilizacija nebūtina ir kitomis aplinkybėmis. Pavyzdžiui, normali organizmo imuninė sistema yra pajėgi susidoroti su nedideliu kiekiu mikroorganizmų, patenkančių per operacines žaizdas. Restorane užtenka tokios mikrobinio augimo kontrolės, kad būtų apsaugoma nuo patogeninių mikroorganizmo plitimo nuo žmogaus kitam žmogui.
https://www.alibaba.com/product-detail/Portable-uv-light-disinfection-to-kill_60048555443.html

Kontrolė, specifiškai skirta pavojingų mikroorganizmų naikinimui, vadinama dezinfekcija. Tai dažnai apibūdina vegetatyvinių (ne endosporas formuojančių) patogenų naikinimą, kas nėra visiškai tas pats, kas sterilizacija. Dezinfekcijai gali būti panaudojami chemikalai, ultravioletinė spinduliuotė, verdantis vanduo ar garai. Praktiškai, terminas dažniausiai siejamas su chemikalo (dezinfektanto) panaudojimu paviršių ar medžiagos valymui. Kai yra dezinfekuojami gyvi audiniai, tai vadinama antisepsiu, o naudojamas chemikalas – antiseptiku. Be to, ta pati cheminė medžiaga skirtingomis aplinkybėmis gali būti ir dezinfektantas, ir antiseptikas. Be abejo, dauguma cheminių medžiagų, tinkamų valyti stalų paviršius, yra per daug aršūs gyviems audiniams.

Taip pat yra dezinfekcijos ir antisepsio modifikacijų. Pavyzdžiui, kai kam nors yra atliekama injekcija, oda yra nuvaloma alkoholiu. Tai yra mechaninis daugumos mikroorganizmų pašalinimas apribotoje vietoje, o ne jų nužudymas. Kitas pavyzdys - sanitarija – higienos normos, mikroorganizmų skaičiaus sumažinimas iki saugaus kiekio (kad jie negalėtų plisti), kurios taikomos, pavyzdžiui, restoranų stiklinėms, porcelianui bei stalo įrankiams. To pasiekiama plaunant indus karštoje temperatūroje ar naudojant cheminį dezinfektantą.

Taikomų būdų, kurie sukelia visišką mikrobų žūtį, pavadinimai baigiasi –cidas (angl. –cide). Biocidas arba baktericidas žudo mikroorganizmus (su tam tikromis išimtimis, pvz., endosporos), fungicidas grybelius, virucidas – inaktyvuoja virusus ir t.t. Kiti taikomi būdai tik inhibuoja mikroorganizmų augimą ir dauginimąsi. Šių būdų pavadinimai baigiasi –stazė (angl. -stat arba –stasis), pvz., bakteriostazė. Kai bakteriostatinis agentas yra pašalinamas, tęsiasi bakterijų populiacijos augimas.

Sepsis nurodo bakterijų taršą ten, kur jų turėtų nebūti, pvz., septiniuose nuotekų valymo rezervuaruose. Šis terminas taikomas ir ligos būklei apibūdinti, kai mikroorganizmais yra užteršiamas kraujas. Terminas aseptinis reiškia, kad objektas ar vieta yra švari nuo mikroorganizmų. Aseptiniai metodai yra svarbūs operacijų metu, kad būtų sumažintas mikroorganizmų skaičius ant naudojamų instrumentų, operacinės personalo ir paciento.

https://www.news-medical.net/health/Sepsis-(Septicemia)-Causes.aspx
Sekit ir dalinkitės. Nauji įrašai kiekvieną pirmadienį ir ketvirtadienį. Iki kito susitikimo :)

chekas

Informacijos šaltiniai:
  • Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case. “Microbiology. An Introduction”. 11th edition. p. 181-182

Atomas

https://twitter.com/atomasgame
Kai esi lengvos formos moksliukė, tai ir mėgstamiausi žaidimai tam tikra prasme būna susiję su mokslu. Kartą "Asmeniniame" skyrelyje esu aprašiusi kompiuterinį žaidimą Plague Inc, o šį kartą pažaiskime telefonams skirtą Atomą.

Žaidimo pavadinimas atskleidžia jo objektą - cheminę dalelę - atomą. Žaidimo tikslas - sujungti atomus taip, kad būtų gauti vis didesnės eilės atomai. Nors tai ir labiau chemikams skirtas žaidimas, bet biologija yra šalia chemijos.

Žaidimą pradedame nuo žemiausių eilių atomų.
Kai gauname pliusą, galime sujungti turimus atomus. Atomai susijungs, kai pliusui iš abiejų pusių bus vienodi atomai. Šiuo atveju galime sujungti keturis vandenilio atomus, įterpdami pliusą tarp dviejų vidurinių H atomų:
Gauname berilio atomą:

Žaidimui progresuojant gauname vis aukštesnius atomus. Tada ir pasirodantys nauji atomai būna aukštesnės eilės:

Vienas iš žaidimo tikslų - vienu ėjimu sujungti kuo daugiau atomų. Šiuo ėjimu galima sujungti 10 atomų vienu metu, įterpus pliusą tarp azoto (N) atomų:
Žaidime taip pat pasirodo ir minusai, kuriais galima perkelti atomus iš vienos vietos į kitą arba jį paversti pliusu, "paaukojus" vieną iš atomų (pasirinkti, tada atomas atsiranda centre, paspaudus jį, atomas tampa pliusu). Šiuo atveju neono atomą galima perkelti taip, kad atsidurtų šalia azoto:

Dar vienas žaidimo elementas - tuščias atomas. Tada galime patiems išsirinkti atomą iš tų, kurie jau yra žaidime. Šiuo atveju galima pasirinkti fluorą, kad iškart sujungtume 4 atomus:
Pasiekus tam tikrus atomus, gaunami patobulinimai (upgrade), kurie padeda žaidime - galima žaidimą pradėti nuo aukštesnių atomų, dažniau gaunami pliusai/minusai ir t.t. Deja, bet pasirinkti galima tik vieną iš jų:
Taip pat yra ir iššūkiai (challenges):
Ar tarp mano skaitytojų yra žaidžiančių Atomą? O gal susiviliojote jį pažaisti?

Šiam kartui tiek. Iki kito susitikimo :)

chekas

Netiesioginiai mikoorganimzų populiacijos augimo skaičiavimai

https://superfund.arizona.edu/highlights/ua-srp-investigators-are-party-new-44-million-grant
Ne visada reikia skaičiuoti mikrobines ląsteles, kad būtų įvertintas jų skaičius. Moksle ir pramonėje mikroorganizmų skaičius ir aktyvumas gali būti nuspręstas taikant netiesioginius metodus.

Drumstumas
Atliekant kai kuriuos eksperimentus, patogus metodas yra drumstumo nustatymas. Šis metodas leidžia nustatyti bakterijų augimą. Kai bakterijos dalijasi skystoje terpėje, dėl didėjančio ląstelių skaičiaus terpė tampa drumsta. 

Drumstumui matuoti yra naudojamas prietaisas, kuris vadinamas spektrofotometru (arba kolonimetru). Spektrofotometre šviesos spindulys pro bakterijų suspensiją yra perduodamas šviesai jautriam davikliui. Kai bakterinių ląstelių skaičius didėja, mažiau šviesos pasieks daviklį. Šį šviesos pasikeitimą prietaisas fiksuos kaip pralaidumo procentą. Prietaiso skalėje taip pat bus parodyta ir logaritminė išraiška, vadinama absorbcija (arba optinis tankis OT (OD – optical density), kuris skaičiuojamas Abs = 2 – log pralaidomu procentas). Absorbcija yra naudojama nustatant bakterijų augimą. Kai bakterijos yra logaritminėje augimo arba nykimo stadijoje, absorbcijos nuo laiko priklausomybė atrodys kaip tiesė. Jei absorbcijos rodmenys sutampa su tos pačios kultūros skaičiavimu lėkštelėse, ši koreliacija galės būti naudojama tolimesniuose bakterijų skaičiaus nustatymuose, gautuose naudojant drumstumą.

Kad pamatytume pirmuosius drumstumo pėdsakus, turi būti daugiau nei milijonas ląstelių mililitre. Kad spetrofotometras galėtų atlikti matavimą, mėginyje turi būti apie 10-100 milijonų ląstelių mililitre. Taigi, drumstumo matavimas yra netaikytinas nustatant ląstelių skaičių mėginiuose, kuriuose yra nedidelis ląstelių skaičius.

Metabolinis aktyvumas
Kitas būdas, leidžiantis netiesiogiai nustatyti bakterijų skaičių, yra populiacijos metabolinio aktyvumo matavimas. Šis metodas remiasi tuo, kad tam tikro susidariusio produkto, pvz., CO2 ar rūgšties, kiekis yra tiesiogiai proporcingas bakterijų skaičiui (logiška, kuo daugiau bakterijų, tuo daugiau produkto).

Sausas svoris
Filamentinių bakterijų ir grybelių ląstelių skaičiavimui įprasti metodai yra netinkami. Jei aktinomicetų ir grybelių skaičiavimui naudosime lėkštelių metodą, tai suskaičiuosime sporų skaičių. Taigi, šis metodas netinka suskaičiuoti minėtų organizmų ląstelių skaičiui. Vienas iš tinkamų metodų yra matuoti sausą svorį. Šio proceso metu, grybeliai arba bakterijos yra atskiriamos nuo mitybinės terpės, filtruojamos (kad pašalintume nereikalingas medžiagas) ir išdžiovinami eksikatoriuje. Gauta masė yra pasveriama. 

http://milkgenomics.org/article/bacterial-count/
Šiuo įrašu baigiame "Mikrobų augimo" skyrelį. Toliau aptarsime mikrobinio augimo kontrolę.

Sekit ir dalinkitės. Nauji įrašai kiekvieną pirmadienį ir ketvirtadienį. Iki kito susitikimo :)

chekas

Informacijos šaltiniai:
  • Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case. “Microbiology. An Introduction”. 11th edition. p. 175-177

Mikrobai: E. coli

https://www.cdc.gov/ecoli/index.html
Į blog'o duris beldžiasi naujasis skyrelis "Mikrobai", kuriame galėsite susipažinti su pačiais įvairiausiais mikropasaulio atstovais. Laukiu Jūsų pasiūlymų bei pageidavimų, o pirmasis įrašas apie visuomenės siaubą, tačiau laboratorijos draugą - E. coli.

https://hubpages.com/education/Understanding-The-E-Coli-Bacteria
Escherichia coli (trumpinama E. coli) – gramneigiama, lazdelės formos, koliforminė, fakultatyvinė anaerobinė bakterija. E. coli yra didelė, pasižyminti plačia įvairove, bakterijų grupė. Įprastai, E. coli yra aptinkamos žmogaus bei gyvūnų virškinimo traktuose. Dauguma E. coli yra nežalingos ir svarbios mūsų žarnynui. Gyvūnų žarnynuose E. coli bakterijos gamina vitaminą K2 ir apsaugo žarnyną nuo patogeninių bakterijų kolonizacijos (simbiotiniai santykiai, abipusė nauda).


Tačiau, kai kurios jų yra patogeninės, tai yra, gali sukelti ligas (būtent apie tokias E. coli ir žino plačioji visuomenė). Kai kurios E. coli gali sukelti viduriavimą, o kitos gali sukelti šlapimo takų infekcijas, kvėpavimo takų ar plaučių uždegimą, bei kitas ligas. E. coli, kurios sukelia viduriavimą, gali būti perduotos per užterštą vandenį ar maistą, kontakto su gyvūnais ar žmonėmis metu.

Patogeniniai E. coli kamienai suskirstyti į patotipus (kamienų grupė, kuri pasižymi tokiu pačiu patogeniškumu tam tikram šeimininkui). Su viduriavimu siejami šeši E. coli patotipai:
  • Enterotoksigeninės E. coli (ETEC); 
  • Enteropatogeninės E. coli (EPEC); 
  • Enteroinvazinės E. coli (EIEC); 
  • Šiga toksiną gaminančios E. coli (STEC). STEC tai pat gali būti vadinamos enterohemoraginėmis E. coli (EHEC); 
  • Enteroagregatinės E. coli (EAEC); 
  • Adhezinės-invazinės E. coli (AIEC).

Šiek tiek apie kiekvieną patotipą.


ETEC. Šios E. coli bakterijos plonosiose žarnose fimbrijomis prisitvirtina prie enterocitų (gleivinės ląstelių). ETEC gamina dviejų tipų baltyminius enterotoksinus (egzotoksinai, išskiriami plonajame žarnyne):
  • Savo funkcija ir struktūra LT enterotoksinas (jautrus karščiui) panašus į choleros toksiną. Šis toksinas didina cAMP (ciklinio adenozinmonofosfato) kiekį ląstelėse, o tai sukelia skysčių bei chloro jonų (Cl-) tekėjimą į žarnyno ertmę; 
  • ST enterotoksinas (atsparus karščiui), kuris sukelia cGMP (ciklinio guanozinmonofosfato) kaupimąsi enterocituose ir skysčių bei elektrolitų tekėjimą į žarnyno ertmę.
ETEC kamienai yra neinvazinai, tai yra, šio tipo bakterijos nepatenka už žarnyno ribų. ETEC bakterijos yra dažniausios vaikų viduriavimo sukėlėjos. Kiekvienais metais ETEC sukelia daugiau nei 200 milijonų viduriavimo atvejų ir 380 000 mirčių (daugiausiai mirčių užfiksuojama besivystančiose šalyse).

EPEC. Kaip ir ETEC, EPEC sukelia viduriavimą, tačiau skiriasi šių tipų bakterijų molekuliniai kolonizacijos mechanizmai ir etiologija (ligų atsiradimo priežastys ir sąlygos). EPEC negamina ST ir LT tokisnų, bet naudoja adheziną intiminą, kad prisitvirtintų prie šeimininko žarnyno ląstelių. Šio patotipo bakterijos turi panašius virulentiškumo faktorius kaip ir Shigella bakterijos. Prisitvirtinimas prie žarnyno gleivinės sukelia šeimininko ląstelių aktino (ląstelės citoskeleto baltymas) persitvarkymą, sukeliantį ryškią ląstelės deformaciją. EPEC bakterijos yra invazinės ir sukelia uždegiminį atsaką.

EIEC. Šio patotipo bakterijos sukelia sindromą, identišką šigeliozei, kuriai būdingi gausus viduriavimas ir aukšta temperatūra.

EHEC. Žinomiausias šio patotipo narys yra O157:H7 kamienas, kuris sukelia kraujingą viduriavimą be karščiavimo. EHEC gali sukelti hemolizinį-ureminį sindromą (HUS) (anemija, sukelta dėl raudonųjų kraujo ląstelių naikinimo) ir staigų inkstų nepakankamumą. Prisitvirtinimui prie šeimininko ląstelių jos naudoja fimbrijas, yra invazinės bei gamina šiga toksiną, kuris sukelia intensyvų imuninį atsaką.

EAEC. Taip pavadintos dėl to, kad turi fimbrijas, kurios agreguoja (sulipina) audinių ląsteles. EAEC jungiasi prie žarnyno gleivinės ir sukelia vandeningą viduriavimą be karščiavimo. EAEC yra neinvazinės. Jos gamina hemoliziną (kraujo serumo antikūnas, kuris naikina eritrocitus) ir ST enterotoksiną, panašų į ETEC.

AIEC. AIEC gali patekti į žarnyno epitelines ląsteles ir daugintis jų viduje. Manoma, kad šio patotipo bakterijos geba išplisti šeimininkuose, turinčius įgimtą defektinį imunitetą. AIEC siejamos su Krono liga (lėtinė žarnyno liga).

Nors plačiajai visuomenei E. coli asocijuojasi su neretai žiniasklaidoje pasirodančiais pranešimais apie išvardintų bakterijų tipų sukeltus ligų protrūkius, mokslininkams E. coli yra laboratorijos kolegos. Kaip minėjau įrašo pradžioje, E. coli rūšiai priskiriama didelė įvairovė kamienų ir ne visi jų yra patogeniški. Toliau trumpai aprašysiu apie tai, kodėl su E. coli bakterijomis tenka susidurti kiekvienam biosrities mokslininkui.

http://news.unl.edu/newsrooms/unltoday/article/unl-scientists-to-update-e-coli-research/
Palyginus su eukariotinėmis, prokariotinės ląstelės (bakterijos) yra gana paprastos, todėl yra idealūs modeliai tiriant daugumą pagrindinių biocheminių ir molekulinės biologijos aspektų. Labiausiai ištirta bakterijų rūšis yra E. coli, kuri nuo seno yra mėgstamas organizmas tiriant pagrindinius molekulinės genetikos mechanizmus. Tirdami būtent šias bakterijas supratome daugumos dabartinių molekulinės biologijos koncepcijų, tokių kaip DNR replikacija, genetinis kodas, genų ekspresija ir baltymų sintezė.

Molekuliniai biologai tyrimams pasirinko E. coli tiek dėl ląstelės paprastumo, tiek dėl paprastumo jas auginant ir tiriant laboratorinėmis sąlygomis. Pavyzdžiui, E. coli genomas yra sudarytas iš apytiksliai 4,6 milijonų bazių porų (4,6 Mbp) ir koduoja apie 4000 skirtingų baltymų, o žmogaus genomas yra beveik 1000 kartų ilgesnis (apie 3 milijardai bazių porų) ir koduoja apie 100 000 skirtingų baltymų. Nedidelis E. coli genomo dydis suteikia akivaizdų privalumą atliekant genetinę analizę. Yra nustatyta visa E. coli genomo seka.

Molekulinės genetikos eksperimentai yra palengvinti greito E. coli augimo laboratorinėmis sąlygomis (tinkamos augimui sąlygos yra puikiai žinomos). Priklausomai nuo kultivavimo sąlygų, E. coli dalijasi kas 20-60 minučių. Taip pat, E. coli suformuoja atskiras kolonijas tiek pusiau kietose, tiek kietose mitybinėse terpėse. Kadangi bakterinės kolonijos, sudarytos iš maždaug 108 ląstelių, susidaro per naktį, galima paprastai ir greitai atsirinkti skirtingus E. coli kamienų genetinius variantus, pavyzdžiui, mutantus, atsparius konkrečiam antibiotikui.

Maistinių medžiagų mišinys, kuriame E. coli dauginasi greičiausiai, susideda iš gliukozės, druskų ir įvairių organinių medžiagų, pavyzdžiui, aminorūgštys, vitaminai ir nukleorūgščių pirmtakai. Tačiau E. coli geba augti ir žymiai paprastesnės sudėties mitybinėse terpėse, susidedančiose tik iš druskų, azoto šaltinio (pavyzdžiui, amoniako) ir anglies bei energijos šaltinio (pavyzdžiui, gliukozės). Tokiose terpėse bakterijos auga šiek tiek lėčiau (generacijos laikas apie 40 minučių), nes joms reikia pačioms susisintetinti aminorūgštis, nukleotidus ir kitas organines medžiagas. E. coli gebėjimas atlikti šias biosintezės reakcijas paprastos sudėties terpėse padarė jas naudingas išsiaiškinant biosintezei reikalingus biocheminius kelius. Taigi, E. coli bakterijų greitas augimas ir nedideli maistinių medžiagų poreikiai labai palengvino esminius (fundamentalius) molekulinės biologijos ir biochemijos tyrimus.
 
Šiam kartui tiek. Siūlykite kitus mikrobus, apie kuriuos norėtumėte sužinoti daugiau.

Sekit ir dalinkitės. Nauji įrašai kiekvieną pirmadienį ir ketvirtadienį. Iki kito susitikimo :)

chekas

Informacijos šaltiniai:
  • https://www.cdc.gov/ecoli/general/index.html
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Pathogenic_Escherichia_coli#Serotypes
  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9917/
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Heat-labile_enterotoxin

Follow by Email