Доклад Микоплазмы: биохимия, распространение, значение студентка 2 курса магистратуры Гр. Бб1201Б

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Базовая кафедра биотехнологии

Доклад
Микоплазмы: биохимия, распространение, значение.
Выполнила: студентка 2 курса магистратуры

Гр. ББ1201Б

М.Д. Ларионова
Проверила: С.В. Прудникова

Красноярск 2013

Группа микоплазм относится к классу Mollicutes, являются самыми мелкими прокариотами (размеры 150-450 нм). Они не имеют клеточных стенок. Так как протопласт снаружи ограничен только плазматической мембраной, клетки осмотически чрезвычайно лабильны. У большинства микоплазм геном в четыре раза меньше, чем у Escherichia coli (всего лишь 0,5-109 Да); таким образом, среди прокариот, способных к самостоятельной репродукции, они обладают самым малым геномом. Порядок Mycoplasmatales выделили в отдельный класс бактерий, получивший наименование Mollicutes («мягкокожие»); этим подчеркивается филогенетическое отличие микоплазм от всех остальных бактерий.

В настоящее время известно свыше 40 видов микоплазм, выделенных из различных источников (от коз, овец, крупного рогатого скота, свиней, грызунов, птиц, а также от здоровых и больных людей). От человека выделено 9 видов микоплазм, но в патологии имеет значение только три вида: Mycoplasma pneumoniae, Mycoplasma hominis, Ureaplasma urealyticum (T-Mycoplasma). Общими свойствами микоплазм являются: небольшие размеры (150-225 нм); способность размножаться на бесклеточной среде (в отличие от вирусов и хламидий); выраженный полиморфизм (из-за отсутствия истинной клеточной стенки); потребность в стеролах (холестерине и др.); гибель под действием дистиллированной воды; устойчивость к действию сульфаниламидов, пенициллину, стрептомицину и чувствительность к антибиотикам тетрациклиновой группы (Т-микоплазмы, кроме того, чувствительны к эритромицину);

В культуре одного вида можно выделить крупные и мелкие шаровидные, эллипсообразные, дисковидные, палочковидные и нитевидные, в том числе ветвящиеся (из-за этого все микоплазмы одно время причислялись к актиномицетам), клетки. Описаны и разные способы размножения: фрагментация, бинарное деление, почкование. При делении полученные клетки не равноценны по размеру, часто одна из них даже нежизнеспособна. При росте на специальных питательных средах микоплазмы образуют небольшие колонии с темным центром и более светлой периферией (форма, напоминающая яичницу-глазунью) диаметром до 1-1,5 мм. Очень мелкие колонии (всего 15-20 мкм в диаметре) образуют Т-микоплазмы, откуда и произошло их название (от англ. tiny - очень маленький, крошечный).

Колонии состоят из отдельных клеток и агрегатов разной величины, которые можно описать как коккоидные клетки, нити, диски и розетки. Размножение происходит путем обычного деления клеток, распада нитей и колен на кокковидные клетки, а также процесса, сходного с почкованием. В жидких средах, кроме того, появляются клетки очень неправильной формы, часто даже разветвленные, которые, подобно вирусам, проходят через мембранные фильтры благодаря своим размерам.

У животных они встречаются, по-видимому, как относительно безвредные паразиты на слизистых оболочках дыхательных путей и половых органов (у млекопитающих и птиц). Эти организмы являются мембранными паразитами, т. е. прочно прикрепляются к эпителиальным клеткам слизистых. Они не выделяют токсинов, но благодаря их тесному контакту с лишенными стенок клетками хозяина даже такие слаботоксичные продукты обмена, как ионы аммония и перекись водорода, оказывают неблагоприятное действие на мембрану пораженных клеток.

Различают два рода микоплазм, паразитирующих на животных. Представители рода Mycoplasma могут расти в чистой культуре лишь на средах с холестеролом или комплексными добавками, содержащими стероиды (например, с сывороткой крови). Виды, не нуждающиеся в холестероле, выделены в род Acholeplasma. Заражение микоплазмами у одних животных не вызывает никаких болезненных симптомов, у других же развивается воспаление дыхательных путей, легких или вымени. Специфичность в отношении хозяина отражена в видовых названиях, таких как Mycoplasma canis, M. gallisepticum, M. hominis и др.

У растений микоплазмы являются возбудителями болезней этиолирования. Они преимущественно локализуются во флоэме и в связи с их внешним сходством со спириллами объединены в род Spiroplasma. Spiroplasma citri - возбудитель болезни этиолирования цитрусовых. Сходные формы были найдены у других растений (кукурузы, опунции, бермудской травы, риса). Spiroplasma была обнаружена также у пчел и кузнечиков; можно думать, что насекомые служат не только переносчиками, но и хозяевами видов Spiroplasma.

Методы определения микоплазм разделяют на две группы — культуральные и альтернативные. Культуральные методы основаны на культивировании образцов биологического материала, в котором проверяется наличие микоплазм, в селективных жидких и с добавлением агара питательных средах в аэробных и анаэробных условиях.

Альтернативные методы основаны на полимеразной цепной реакции (ПЦР), гибридизации рРНК микоплазм с флуоресцентно-меченными зондами и определении активности ферментов метаболизма микоплазм.

Микоплазмозы - инфекционные заболевания человека, которые вызывают различные виды микоплазм, представители родов Mycoplasma и Ureaplasma. Различают респираторный микоплазмоз (пневмония, фарингит, трахеобронхит, бронхит), урогенитальный микоплазмоз (уретрит, цистит, простатит, пиелонефрит, у женщин - вагинит, кольпит, цервицит, эндометрит) и поражение суставов (артрит). Большинство микоплазмозов имеют глобальное распространение и преимущественно хроническое течение.

Клиническая диагностика довольно сложна из-за полиморфизма проявлений микоплазмоза. Микоплазмозные пневмонии отличаются отсутствием выраженного сезонного подъема заболеваемости, относительно легким течением, умеренной интоксикацией. Однако в отдельных случаях их трудно отличить от пневмоний другой этиологии. Сложна диагностика и более редких форм микоплазмоза, поэтому большое значение имеют лабораторные методы. Выделение микоплазм довольно сложно, так как они растут только на специальных средах, содержащих много компонентов или на культуре тканей. В настоящее время хорошо отработана лишь методика обнаружения Т-микоплазм. При использовании элективной уреазной среды уже через сутки по изменению цвета среды (с желтого на красный) можно обнаружить наличие Т-микоплазм.

Для диагностики чаще используют серологические реакции. Исследуют парные сыворотки, так как наличие противомикоплазменных антител (в невысоких титрах) отмечается у 60-80% здоровых лиц. Первую сыворотку берут до 6-го дня болезни, вторую - спустя 10-14 дней. Диагностическим считается нарастание титра антител в 4 раза и больше.

Использование микоплазм в биотехнологии.

Ученые из Института Крейга Вентера в течение последних 10 лет уверенно идут к великой цели — созданию искусственных микроорганизмов с заданными свойствами. Практическое значение этих работ может оказаться огромным. Например, планируется создание микробов, которые будут в больших количествах производить дешевое топливо.

Работы ведутся в основном с бактериями рода Mycoplasma. Геномы микоплазм очень малы (от 600 до 1400 тыс. пар оснований) и хорошо изучены — на сегодняшний день полностью прочтены геномы 14 видов.

В статье, опубликованной 28 июня 2008 года на сайте журнала Science, Крейг Вентер и его сотрудники сообщили о первой успешной трансплантации целого генома от одного вида бактерий другому. Ученые выделили геном из бактерии Mycoplasma mycoides, которая вызывает тяжелую пневмонию у коров и может заражать других парнокопытных. Геном был тщательно очищен от посторонних примесей, в том числе от белков, и добавлен в культуру бактерий  Mycoplasma capricolum, возбудителей козьего полиартрита, которые поражают также коров и овец. Предварительно в геном M. mycoides были внесены особые метки — в том числе гены устойчивости к антибиотикам — чтобы легче было потом определить, успешно ли прошла трансплантация.

Спустя недолгое время среди клеток Mycoplasma capricolum появились бактерии с  признаками Mycoplasma mycoides. Обработав культуру бактерий антибиотиком, ученые уничтожили тех микробов, которые не вобрали в себя чужую ДНК, а оставшихся подвергли тщательному изучению. Ни генов, ни белков, характерных для исходного вида  Mycoplasma capricolum, у полученных колоний обнаружить не удалось. Антитела, избирательно реагирующие на поверхностные белки  Mycoplasma capricolum, не прикреплялись к этим микробам, в отличие от антител, распознающих поверхностные белки  Mycoplasma mycoides.

Всё это свидетельствует о том, что пересадка генома полностью удалась. Авторы предполагают, что бактерии «проглатывали» чужую молекулу ДНК, и в первый момент в них, вероятно, содержались оба генома вместе. Когда такая клетка делилась, одна из дочерних клеток получала геном Mycoplasma capricolum, а другая — геном Mycoplasma mycoides. Последующая обработка антибиотиком уничтожила клетки первого типа.