Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

Л. И. Воробьева - Пропионовокислые бактерии. Скачать бесплатно.



Автор..........................................................Л. И. Воробьева.

Название.................................Пропионовокислые бактерии.

Издательство..................................................МГУ, Москва.

Год...............................................................................1995.

Формат.........................................................................djvu.

Язык........................................................................Русский.

Размер....................................................................9,81 Мб.

Страниц........................................................................288.

ISBN..............................................................5-211-02303-2.

Для сайта https://www.facebook.com/clostridium.propionicum



В монографии обобщены результаты многолетних исследований автора, а также данные литературы об уникальной форме жизни пропионовокислых бак­терий. Автор рассказывает о сложности научных поисков, оригинальных под­ходах в изучении пропионовокислых бактерий, о большом вкладе в эту область микробиологии отечественных исследователей, открывших удивительные факты, имеющие общебиологическое значение. Представлены данные об ультраструк­турной организации пропионовокислых бактерий, их биохимии, физиологии, экологии, новые данные о генетике этих бактерий, имеющие важное значение для понимания эволюции мира живых существ.



Книга предназначена для микробиологов, биохимиков, биотехнологов и вообще всем, кому интересно.



Пропионовокислые бактерии объединены в род Propionibacterium (Orla-Jensen, 1909), который входит в состав семейства Propionibacteriaceae (Delwiche, 1957). Другой род этого семейства - Eubacterium.



В целом пропионовые бактерии характеризуют как грамполо-жнтельные, каталазоположительные, неспорообразующие, непод-Вижные, факультативно анаэробные или аэротолерантные палоч­ковидные бактерии...

Скачать бесплатно книгу "Пропионовокислые бактерии".

Clostridium propionicum.

Clostridium propionicum - была выделена и исследована в 1942 году американскими микробиологами Б.П.Кардоном и Н.А.Баркером. Результаты исследований были опубликованы 26 августа 1946 года.

Clostridium propionicum - подвижные, грамотрицательные, облигатно-анаэробные, каталазоотрицательные микроорганизмы. Клетки имеют веретенообразную форму и существуют отдельно или парами. Средний размер клеток 0,8х3,0. В старых культурах клетки значительно отличаются друг от друга по размеру и форме. Оптимальная температура развития от 28 до 37*С. Спорообразование происходит с трудом. Споры образует не более трети всех клеток. Споры имеют овальную форму.

Clostridium propionicum - способны сбраживать: аланин, треонин, серин, цистеин, а так же лактаты, пируваты и акрилаты. Сахара не сбраживают. Оптимальное pH 7,0 - 7,4. Можно выделить из почвы, морского и речного ила, гниющей травы и т.д. Так же Clostridium propionicum обитает в кишечнике человека и обнаруживается в фекалиях. При брожении образуется пропионовая и уксусная кислоты в соотношении 2:1, и CO2.

Кардон и Баркер, для выделения, использовали такую питательную среду: аланин - 1%; дрожжевой автолизат - 1%; фосфатный буфер до pH 7,0; водопроводная вода - 100 мл. Среда была инкубирована черной грязью из залива Сан-Франциско при 37*С, в полностью заполненной средой бутылке, со стеклянной пробкой. В течении 48 часов, среда стала мутной. Через 5 дней процесс закончился. После двух пересевов в той же среде, организм был выделен в чистую культуру. Выделение не составило особых трудностей. На агаре образовались линзовидные колонии , с ровными краями.

Быстрый и обильный рост чистых культур Clostridium propionicum, может быть получен на среде:аланин - 0,3%; бактопептон - 0,3%; дрожжевой экстракт - 0,4%; фосфатный буфер до pH 7,1; насыщенный раствор CaSO4 - 0,25%; цистеина гидрохлорид - 0,02%; FeSO4х7H2O - 0,001%; вода - 100мл.Рост при pH от 5,8 до 8,6. Цистеин можно заменить Na2S. Дрожжевой экстракт - сильно влияет на рост Clostridium propionicum. Пептон - стимулирует рост, но не так важен.

Вот еще одна питательная среда для выделения Clostridium propionicum:аланин - 3,000 г; пептон - 3,000 г; дрожжевой экстракт - 5,000 г; цистеина гидрохлорид - 0,300 Г; MgSO4х7H2O - 0,100 г; FeSO4х7H2O - 0,018 г; KH2PO4 1M - 5,000 мл; CaSO4 до pH 7,1 - 2,500 мл; ресазурин - 1,000 мг; вода дистиллированная - 1000 мл; рост происходит в атмосфере азота.

Аланин сбраживается по уравнению:3CH3CHNH3COOH + 2H2O = 3NH4 + 2CH3CH2COOH + CH3COOH +CO2.





Источник: https://www.facebook.com/notes/%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D0%B9-%D1%81%D0%B8%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA/clostridium-propionicum/629601337162291

Взаимовыгодный симбиоз гриба и водоросли может сформироваться мгновенно.

Считается, что мутуализм (взаимовыгодный симбиоз) двух видов живых существ должен формироваться постепенно, в результате долгой коэволюции. Однако эксперименты американских биологов показали, что многие виды грибов и одноклеточных водорослей могут образовывать мутуалистические системы практически мгновенно, без предшествующего периода взаимной адаптации и без каких-либо генетических модификаций. Для этого гриб и водоросль должны оказаться в среде, где они будут друг для друга единственными источниками необходимых веществ, таких как углекислый газ и аммоний. Исследование подтвердило гипотезу «экологического соответствия», согласно которой не все существующие в природе мутуалистические системы следует трактовать как результат длительной предшествующей коэволюции.

Облигатным (обязательным) мутуализмом называют взаимовыгодные отношения между двумя видами, не способными существовать друг без друга. Принято считать, что такие отношения формируются постепенно, в ходе длительной коэволюции и взаимной адаптации, «притирки» организмов друг к другу. Несомненно, во многих случаях так оно и было (см. Н. Проворов, Е. Долгих, 2006. Метаболическая интеграция организмов в системах симбиоза).

Впрочем, далеко не все специфические взаимоотношения между организмами, наблюдаемые в природе, являются результатом долгой коэволюции. Об этом наглядно свидетельствуют случаи успешной интродукции — вселения видов в районы за пределами их естественного ареала. Вид мог миллионы лет приспосабливаться к своим соседям по экосистеме, но потом он случайно попадает в другое сообщество — и успешно встраивается в него, осваивает новые пищевые ресурсы, противостоит новым паразитам и т.д. Из этого следует, что адаптации, обеспечивающие те или иные экологические взаимодействия, которые мы обнаруживаем при изучении современных экосистем, изначально могли развиться для каких-то других целей, а затем, при смене условий, пригодиться для выполнения новых функций.

Разумеется, не всякий вид способен встроиться в новое окружение. При интродукции происходит своеобразная сортировка, в ходе которой одни пришельцы приживаются на новом месте, а другие погибают. Так или иначе, приходится признать, что целостное и взаимосвязанное сообщество может сформироваться не только за счет идущей миллионы лет коэволюционной «притирки» видов друг к другу, но и за счет подбора из числа случайных мигрантов таких видов, которые удачно дополняют друг друга и хорошо уживаются вместе. Эту идею, известную под названием ecological fitting (что можно приблизительно перевести как «экологическое соответствие» или «экологический подбор»), начиная с 1980-х годов развивает известный американский эколог Дэниел Джензен (Daniel Janzen).

Могут ли облигатно-мутуалистические системы, обычно считающиеся чем-то вроде апофеоза коэволюции, формироваться по такой же схеме, то есть без всякой коэволюции — просто за счет случайного соответствия двух случайно встретившихся видов, которые при определенных условиях оказываются неспособными жить друг без друга? Эксперименты, проведенные биологами из Гарвардского университета (США), позволяют ответить на этот вопрос утвердительно.

Авторы работали с обычными пекарскими почкующимися дрожжами Saccharomyces cerevisiae и не менее обычными одноклеточными водорослями хламидомонадами (Chlamydomonas reinhardtii). В природе эти виды в мутуалистических отношениях замечены не были. В лаборатории, однако, они вступили в неразрывную связь легко и быстро, без всякой эволюции или генетических модификаций. Для этого оказалось достаточно выращивать дрожжи и хламидомонады без доступа воздуха в среде, где глюкоза является единственным источником углерода, а нитрит калия — единственным источником азота.

Схема мутуалистических взаимоотношений дрожжей и хламидомонад довольно проста (рис. 1). Дрожжи питаются глюкозой и производят углекислый газ, необходимый хламидомонадам для фотосинтеза (использовать содержащуюся в среде глюкозу хламидомонады не умеют). Водоросли, со своей стороны, восстанавливают нитрит, переводя азот в доступную для дрожжей форму (аммоний). Таким образом, дрожжи обеспечивают хламидомонады углеродом, а хламидомонады снабжают дрожжи азотом. В таких условиях ни один из видов не может расти без другого. Это и есть облигатный мутуализм.

Авторы убедились, что мутуалистическая система благополучно растет в широком диапазоне концентраций глюкозы и нитрита, хотя в одиночку ни один из двух видов в этих условиях не выживает. Только при очень сильном снижении концентрации глюкозы или нитрита рост смешанной культуры прекращается.

Если раскупорить систему, то есть предоставить ей доступ к атмосферному CO2, получается сообщество, в котором только один из участников (дрожжи) не может жить без другого, тогда как второй участник (хламидомонады) уже не нуждается в первом для выживания. Впрочем, даже в этом случае хламидомонады лучше растут в присутствии дрожжей, чем без них (очевидно, дополнительный CO2, выделяемый дрожжами, идет им на пользу). Таким образом, система остается мутуалистической, хотя со стороны водорослей мутуализм уже не облигатный. Ни один из видов не вытесняет другой.

Если добавить в среду аммоний, получается обратная ситуация: теперь дрожжи могут жить без водорослей (и вообще не нуждаются в них), тогда как водоросли по-прежнему не могут жить без дрожжей. Это уже не мутуализм, а комменсализм (нахлебничество со стороны водорослей). В этом случае дрожжи, которые размножаются быстрее водорослей, заполняют всё жизненное пространство, доводя хламидомонады до вымирания. Авторы предполагают, что устойчивость таких асимметричных систем (в которых только один из участников сильно зависит от другого) определяется соотношением скоростей размножения. Если зависимый вид размножается быстрее, чем независимый, то сожительство двух видов может быть устойчивым; в противном случае независимый вид может полностью вытеснить своего напарника.

Авторы провели аналогичные эксперименты с другими видами хламидомонад и грибов-аскомицетов. Оказалось, что почти все виды дрожжей в данных условиях образуют облигатно-мутуалистические взаимоотношения с хламидомонадами. Правда, продуктивность (скорость роста) симбиотических комплексов оказывается разной. От чего она зависит, определить не удалось: авторы не нашли связи ни со склонностью дрожжей к кислородному дыханию или бескислородному метаболизму (брожению), ни с природными местообитаниями дрожжей, ни со скоростью размножения, ни со степенью влияния концентрации нитритов на рост дрожжей. Очевидно, дело в каких-то других особенностях изученных видов.

Одноклеточная водоросль хлорелла отказалась вступать в мутуалистические отношения с дрожжами, потому что она сама умеет питаться глюкозой и в смешанной культуре вытесняет дрожжи. Не стали образовывать облигатно-мутуалистические комплексы с водорослями дрожжи Hansenula polymorpha, потому что они сами умеют использовать нитрит в качестве источника азота. Но все же исследование показало, что самые разные виды аскомицетов и хламидомонад готовы вступить в симбиотические отношения друг с другом, попав в подходящие условия.

Из многоклеточных (точнее, образующих нитчатые гифы) аскомицетов были протестированы два классических лабораторных объекта — Neurospora crassa и Aspergillus nidulans. Оба вида умеют восстанавливать нитрит и потому не образуют облигатно-мутуалистических систем с хламидомонадами. Однако генетически модифицированные штаммы этих грибов, лишенные способности утилизировать нитрит, вступили в симбиоз с водорослями точно так же, как и дрожжи. Как выяснилось, при этом клетки хламидомонад вступают в непосредственный физический контакт с гифами грибов: под микроскопом видны гифы, обвешанные хламидомонадами, как новогодняя елка (рис. 2).

Мутуалистические взаимоотношения хламидомонад с дрожжами, по-видимому, тоже требуют установления физических контактов между клетками. Об этом свидетельствует тот факт, что систематическое встряхивание смешанной культуры дрожжей и водорослей резко замедляет рост симбиотической системы.

При помощи электронного микроскопа авторы обнаружили плотные контакты, образующиеся между клеточными стенками Aspergillus nidulans и Chlamydomonas reinhardtii, причем клеточная стенка водоросли в местах контакта становится тоньше — возможно, под действием ферментов, выделяемых грибом.

Похожие межклеточные контакты характерны для классических грибно-водорослевых симбиотических систем — лишайников. Аскомицеты в ходе своей эволюции много раз вступали в симбиоз с водорослями и цианобактериями, образуя лишайники. Лишайникообразующие группы разбросаны по всему филогенетическому дереву аскомицетов. Это значит, что такие эволюционные события происходили многократно и независимо в разных эволюционных линиях грибов (см. F. Lutzoni et al., 2001. Major fungal lineages are derived from lichen symbiotic ancestors). По-видимому, аскомицеты в целом «предрасположены» (преадаптированы) к формированию мутуалистических комплексов с одноклеточными водорослями. Эксперименты американских ученых, возможно, проливают свет на ранние стадии формирования таких комплексов.

Впрочем, не следует переоценивать сходство полученных в эксперименте мутуалистических систем с лишайниками. Хотя бы потому, что у большинства лишайников только грибной компонент не может жить в одиночку, тогда как фотосинтезирующие компоненты (одноклеточные водоросли и цианобактерии), как правило, могут прекрасно жить и без гриба. То есть лишайники не являются облигатно-мутуалистическими системами. Да и отсутствие доступа к атмосферному CO2 вряд ли является проблемой, с которой водорослям часто приходится сталкиваться в природе. Главное в обсуждаемой работе — демонстрация общего принципа. Исследование показало, что облигатный мутуализм может сложиться мгновенно, без всякой эволюции — просто за счет того, что изменившиеся условия делают виды взаимозависимыми. Разумеется, для того, чтобы из такого наспех сформированного симбиотического комплекса развилось что-то действительно сложное и высоко интегрированное, вроде лишайника, без миллионов лет коэволюции уже не обойтись.



Непобедимый антибиотик.

Ученые представили теиксобактин — антибиотик нового типа, убивающий широкий спектр грамположительных бактерий, которые стали неуязвимыми для иных препаратов. По мнению исследователей, для возникновения резистентности к новому веществу (взятому из почвенных бактерий, не поддающихся культивированию в лаборатории) понадобится как минимум несколько десятилетий. Результаты своей работы ученые представили в журнале Nature.

clostridium

Химическая основа большинства современных антибиотиков была открыта в «золотой век» препаратов этого типа (1940-е — 1960-е годы) и взята у почвенных бактерий и грибов. С тех пор как все микроорганизмы все чаще показывают резистентность к антибиотикам, на рынок выходит все меньше новых лекарств. Фармацевтические компании не хотят инвестировать в дорогостоящие препараты, которые в ближайшем будущем гарантированно станут неэффективными, а государственные органы здравоохранения не рекомендуют использовать новые антибиотики, чтобы замедлить темпы усиления сопротивляемости. Но международной группе микробиологов удалось найти новый источник антибиотиков. Они отказались от легко выращиваемых в лабораторных условиях бактерий и научились культивировать редких представителей подземной микрофлоры — с помощью устройства iChip, позволяющего выращивать клетки непосредственно в естественных условиях почвы.

Эта технология помогла ученым просканировать около 10 тысяч штаммов почвенных бактерий, экстракты из которых они проверили на золотистом стафилококке — микробе, ставшем неуязвимым к пенициллину, а зачастую и к метициллину (благодаря закрепившимся в ходе естественного отбора мутациям). Ученые обратили внимание на бактерию Elephtheria terrae: ее антибиотик (названный теиксобактином) поражает не белки других микроорганизмов, а их клеточные оболочки (точнее, липиды-прекурсоры, из которых эти клеточные оболочки создаются).

По своему принципу действия теиксобактин похож на антибиотик ванкомицин. Резистентность к ванкомицину возникла спустя 40 лет после его открытия в 1953 году — когда механизмы самозащиты бактерии от своего антибиотика каким-то образом (возможно, с помощью горизонтального переноса генов) были взяты на вооружение патогенными микробами. Теиксобактину же такая судьба не грозит: он локализуется на внешней мембране Elephtheria terrae и не требует специального механизма самозащиты. Ученые уверяют, что резистентность к теиксобактину у его жертв в обозримом будущем не сформируется — и у антибиотиков появился шанс изменить ход все более проигрышной войны с болезнетворными бактериями.

Таблица Менделеева пополнилась новыми элементами.

clostridium

В Периодическую таблицу Менделеева официально добавлены четыре новых химических элемента. Открытие совершили ученые из России, Японии и США.

Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) верифицировал элементы с атомными номерами 113, 115, 117 и 118. В предыдущий раз периодическая таблица расширялась в 2011 году: тогда были добавлены флеровий (114) и ливерморий (116).

Новые элементы, пополняющие таблицу, синтезируются искусственно: в природе встречаются химические элементы с количеством протонов в ядре (атомным номером) не выше 92 (уран).

Элементы, имеющие количество протонов в диапазоне от 93 до 100, можно получить в реакторах, а остальные — на ускорителях частиц. Полная версия таблицы включает 126 элементов, в том числе элементы 121−126, которые еще не были синтезированы.

Открытие 115-го, 117-го и 118-го элементов совершила группа российских и американских ученых из Объединенного института ядерных исследований в Дубне, Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии и Окриджской национальной лаборатории в Теннесси.

Их рабочие названия — унунпентий (Uup), унунсептий (Uus) и унуноктий (Uuo). 113-й элемент (унунтрий, Uut) был синтезирован специалистами из японского Института естественных наук (RIKEN). На выбор постоянного названия первооткрывателям элементов отводится пять месяцев, затем имя должно быть утверждено советом IUPAC.

Брожение целлюлозы.

Анаэробное разложение клетчатки большей частью наблюдается в почвах болот. Оно происходит по типу маслянокислого брожения с образованием газообразных продуктов— метана, водорода, углекислого газа, летучих жирных кислот и иногда спирта. Анаэробное разложение клетчатки происходит под действием целлюлазы различных анаэробных бактерий, которые обитают в почве, навозе, на различных растительных тканях, в рубце жвачных животных. Приведем общую, схему этого процесса:


(C6H10O5)n + H2O = nxC6H12O6

nxC6H12O6 = CH3CH2CH2COOH + CH3COOH + H2 + CO2 + X калорий

nxC6H12O6 = CH3CH2CH2COOH + CH3COOH + CO2 + CH4 + X калорий

Чтобы вызвать такой распад клетчатки в высокогорлые колбы или высокие пробирки наливают высоким слоем (30 см) одну из сред следующего состава:

1). KNH4HPO4 - 0,2%; KH2PO4 - 0,1%; CaCl2 - 0,03%; пептон - 0,1%; MgSO4 - 0,05%; CaCO3 - 0,5%; кусочки фильтровальной бумаги или вату - 2 г;

2). Среда А. А. Имшенецкого:

Мясо-пептонный бульен - 500 мл; водопроводная вода - 500 мл; CaCO3 - 2 г; кусочки фильтровальной бумаги или вату - 10 г;

После стерилизации в колбы вносят почву, ил или навоз, содержащие целлюлозные бактерии, и выдерживают 1—3 недели при 30 - 35° С. Развитие этих бактерий сопровождается интенсивным помутнением среды, пенообразованием и изменением клетчатки. Фильтровальная бумага слегка желтеет, покрывается слизью и постепенно разрушается бактериями. При активном разложении бактериями фильтровальная бумага превращается в рыхлую массу, состоящую из отдельных волокон. Это лучше удается получить при помощи обогащенных культур целлюлозо-разлагающих бактерий, полученных путем ряда последовательных пересевов их на свежую среду.

Известно, что процесс разложения клетчатки может иметь направление метанового или водородного брожения. Такой тип реакции имеет место тогда, когда посевной материал предварительно прогревается при 75°С в течение 15 мин. В данном случае культуры образуют H2 и СO2. Для того чтобы вызвать метановое брожение, нагревание посевного материала не производят. В этом случае из летучих продуктов образуются СH4 и СO2.

Элективные условия в брожении клетчатки определяются следующими факторами:

1). Клетчаткой (источник.углерода), которая может потребляться только специфичными целлюлозоразлогающими бактериями, имеющими фермент целлюлазу; 2). Анаэробиозом.

Пептон, введенный в среду в небольшом количестве, практически не нарушает элективности среды, но сильно стимулирует процесс.

В процессе брожения целлюлозы участвует бактерия Clostridium omelianskii. На рисунке показана схема спорообразования у этой бактерии: 1. Молодые клетки; 2. Клетки со спорами; 3. Споры;
Источник https://www.facebook.com/clostridium.propionicum

UDG40 omelianskii
UDG40 omelianskii0

ЖИЗНЬ БАКТЕРИИ ИЛИ ВЫСОКОЕ ИСКУССТВО.

Как Вы думаете, что изображено на этой картинке? Я не сразу догадался, а точнее и не мог догадаться, пока не прочитал про ученого из университета Тель-Авива Эшеля Бена-Якоба.

2554666_16069998

В начале 90-х годов прошлого века ученые из университета Тель-Авива обнаружили виды новых бактерий Paenibacillus dendritiformis и Paenibacillus vortex. Эти микроорганизмы делятся примерно 3 раза в час и быстро создают целые колонии.

2554667_f1631970

Эти виды бактерий биологи выращивали в чашках Петри, заодно проверяя на них воздействие изменившейся внешней среды. Любопытно, но колония воспринимала сигналы друг друга, словно это один организм, и взаимодействовала как единый мозг.

2554668_4123c8c5

Бен-Якоб исследовал реакции бактерий с помощью различных красителей, а потом сфотографировал получившийся результат. Кадры напоминают картины импрессионистов, не так ли?

2554669_6b68d9bf

2554670_b0fc5ec8

ПРОБИОТИЧЕСКИЕ БАКТЕРИИ: защитники нашего кишечника.

probiotic-bacteria

Еще Луи Пастер предполагал, что для крепкого здоровья необходимо, чтобы в кишечнике жили определенные бактерии. Современная наука доказала правоту великого ученого. Однако Пастер даже предположить не мог, какое огромное значение имеет микрофлора кишечника, насколько зависят от нее и здоровье, и болезни. В кишечнике человека обитают миллиарды микроорганизмов, из которых полезные бактерии составляют меньшинство.

Вся кишечная микрофлора, общий вес которой может достигать трех фунтов (1, 4 кг), вполне может считаться «забытым органом» нашего организма.

На протяжении долгих веков люди не догадывались о значении микроорганизмов, обитающих внутри каждого из нас, так как природа наделила микрофлору кишечника способностью к самостоятельному поддержанию баланса. Но в последние пятьдесят лет в западном мире появились совершенно новые формы патологии, последствия которых заставили полезные бактерии выйти из многовековой тени. Главными виновниками разыгравшейся драмы стали антибиотики, убивающие без разбора все бактерии, и болезнетворные, и полезные. Злоупотребление антибиотиками привело к нарушению хрупкого баланса кишечной микрофлоры, из-за чего одни из ее представителей (в частности, дрожжевые грибки) начали бесконтрольно размножаться, вытесняя других. Появились и микробы-мутанты.

Помимо антибиотиков, на баланс кишечной микрофлоры негативно действуют неправильное питание, стресс и вредные химические вещества из внешней среды (в частности, хлорирование и фторирование водопроводной воды обладают отвратительным свойством — они уничтожают самые полезные из микроорганизмов нашего кишечника).

http://www.ruslv.org/probioticheskie_bakterii_253a_zashitniki__nashego_kishechnika.htm