Регуляция жизненного цикла клетки
Осуществляется посредством обратимого фосфорилирования (дефосфор-ия) регуляторных белков. Ключевым белком, регулирующим включение клетки в митоз (G2M-переход), является специфич. серин-треонин-протеинкиназа, которая называется фактором созревания. В активной форме фермент катализирует фосфор-ие многих белков, принимающих участие в митозе: гистон H1, ламин (компонент цитоскелета, обнаруженный в ядерной мембране), факторы транскрипции, белки миотического веретена, ряд ферментов. Фосфорил-ие этих белков запускает процесс митоза.
После завершения митоза регулятор. единица фактора заболевания – циклин – маркируется убиквитином и подвергается протеолизу. Теперь наступает очередь протеинфосфотаз, кот. дефосфор-ют белки, принимающие участие в митозе, после чего клетка возвращается в состояние интерфазы.
Этапы жизненного цикла клетки.
Клеточный цикл — это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или гибели.
Клеточный цикл эукариот состоит из двух периодов:
1)Период клеточного роста, называемый «интерфаза», во время которого идет синтез ДНК и белков и осуществляется подготовка к делению клетки.
2)Периода клеточного деления, называемый «фаза М» (от слова mitosis — митоз).
Интерфаза состоит из нескольких периодов:
· Пресинтетический период (G1-фаза): клетка интенсивно растет, в ней синтезируется мРНК и различные белки, увеличивается число рибосом и митохондрий. Клетка готовится к удвоению хромосом.
· Синтетический период (S-фаза): происходит удвоение хромосом, в основе которого лежит процесс удвоения (репликации) ДНК, в результате каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид
· Постсинтетический период (G2-фаза). Самый короткий период интерфазы. Клетка готовится к делению, синтезируются белки, из которых будет сформировано веретено деления, запасается энергия за счет синтеза АТФ.
У дифференцировавшихся клеток, которые более не делятся, в клеточном цикле может отсутствовать G1 фаза. Такие клетки находятся в фазе покоя G0.
Митоз – процесс непрямого деления соматических клеток эукариот. Это основной способ деления эукариотических клеток. Митоз включает в себя два процесса – деление ядра (кариокинез) и деление цитоплазмы (цитокинез). В свою очередь, митоз делится на пять стадий.
1) Профаза (Увеличивается объем ядра, спирализация хромосом, центриоли попарно расходятся к полюсам клетки, прекращается синтез РНК, образуются нити веретена деления, распадается ядерная оболочка)
2)Метафаза (Максимальная спирализация хромосом, хромосомы (их центромеры) располагаются строго по экватору клетки, каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных в области центромеры, веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом.
3) Анафаза (Центромеры хромосом разделяются, нити веретена деления растягивают хромосомы к полюсам клетки, дочерние хроматиды становятся самостоятельными хромосомами)
4) Телофаза (Хромосомы деспирализуются, строятся новые ядерные оболочки, образуется поперечная перегородка внутри клетки – цитокинез, растворяются веретена деления клетки).
5) Образуются 2 дочерние клетки генетечески идентичные материнской.
Репликация ДНК эукариот
Для изучения применяли метод радиоавтографии с Н3+-тимидином: в к-ру клеток человека на корот. время вводят радиоактивную метку.Затем клетку мягко лизируют. ДНК дают расправиться на пов-ти предметного стекла, покрытого фоточувствительной эмульсией. после чего автограф изучают в световом микроскопе. Реплицировавшаяся ДНК выявляется в виде цепочки гранул серебра. Этим методом м.определить скорость и направление движения репликационной вилки.
Выявили, что реплик. вилки у эукариот перем-тся на 50 нуклеотидов/сек, т.е. в 10 раз медленнее, чем у бактерий. Это связано с трудностью распаковки эукариот. хромосом (от гистонов). Средняя хромосома чел-ка состоит из одной м-лы ДНК, содержащей 150 млн.п.н.Для репликации такой м-лы одной репликац. вилкой потреб-тся 800 ч (0,02*150*106=3*106 сек, где 0,02 - время на синтез 1 нуклеотида. Выяснили, что по каждой эукариот. хромосоме движ-ся одноврем-но много вилок. Далее обнаружили: 1) сайты инициации репликации обычно инициируются группами (по 20-80 сайтов). Их называют репликац. единицами
2) В ходе фазы S актив-ся все новые единицы, пока вся ДНК не будет реплицирована.
3) отдельные точки начала репликации внутри репликац. единицы отстают друг от друга от 30 тыс. до 300 тыс.п.н. Т.е. в среднем на одну петлю хроматина м. приходиться одна точка начала репликации.
4) В каждой точке инициации образуется пара репликац. вилок и по мере их расхождения от сайта инициации формируется репликац. глазок. Остановка вилки происходит только при столкновении с репликац. вилкой, движущейся в противопол. направлении или при достижении конца хромосомы. т.е. по каждой хромосоме эукариот м. двигаться независимо друг от друга много репликац. вилок (глазков), образующих 2 целые дочерние спирали ДНК.
У эукариот кодон инициации всега АУГ (соот-ет метионину), у бактерий – АУГ (реже ГУГ).
Репликация ДНК прокариот
2-ух цеп. ДНК и РНК(у вирусов) м.служить матрицами для синтеза ДНК. Предшеств-ми синтеза ДНК явл-ся дезоксирибонуклеозид-5'-трифосфаты. (В основе метода:ДНК осаждается кислотами, а нуклеотиды-предшественники остаются в растворе; включение меченных предшественников ДНК. Для исследования выбрали бактерии Е. coli→деление этих клеток происходит всего лишь за 20 мин (время генерации→их можно выращивать в больших количествах. Экстракт Е. coli инкубировали с радиоактивным дезокситимидин-5'-трифосфатом. Радиоактивность обнаруживалась в небол. кол-вах.
Синтез ДНК осущ-ет ДНК-полимераза I - это единая полипептидная цепь с массой 109 кДа; кат-ет послед-ое присоед-ие ДНК-звеньев к цепи ДНК.
Компоненты, необходимые для синтеза: 1) 4 дезоксирибонуклеозид-5'-трифосфата(dNTP): dATP, dGTP, dTTP и dCTP; 2) ионы Mg2+; 3) затравочная цепь, или затравка, со свободной 3'-ОН группой; 4) матричная ДНК.
Реакция элонгации (удлинения) цепи, катализируемая ДНК-полимеразой, происходит путем нуклеофильной атаки 3'-ОН-концом матрицы ближайшего к рибозе атома фосфора очередного dNTP. В результате образуется фосфодиэфирный мостик и одновременно высвобождается пирофосфат. Элонгация цепи ДНК происходит в направлении 5'-3'. За секунду одна молекула ДНК-полимеразы I присоединяет примерно 10 нуклеотидов. Полимеризация процессивна, т. е. фермент присоединяет много нуклеотидов, оставаясь связанным с одной матрицей.
Репликационная вилка – участок ДНК, где происходит одновр-ое расплетение и синтез ДНК. Активное расплетание родительской двойной спирали под действием фермента — белка rep(хеликаза). На разделение каждой пары оснований затрачиваются примерно две молекулы АТР. Затем каждая из разделенных цепей родительской ДНК взаимодействует с несколькими молекулами белка, связывающегося с одноцепочечной ДНК (ОЦ-связывающий Б, дестабилизирующий спираль (Б ДС), или плавящий Б). Роль ОЦ-связывающего белка - стабилизировать одноцепочечные участки ДНК для выполнения ею роли матрицы.При расплетании ковалентно замкнутой кольцевой молекулы ДНК возникают топологические проблемы, так как расплетание двойной спирали вызывает образование положительных супервитков → вносят ДНК-гиразу (Эта топоизомераза удаляет положительные супервитки, внося одноцепочечные разрывы и затем заделывая фосфодиэфирные связи в остове ДНК, ДНК-гираза может активно вводить отрицательные супервитки в ковалентно замкнутую кольцевую ДНК за счет энергии гидролиза АТР).
Репликация ДНК – полуконсервативный процесс, т.к. одна цепь ДНК – родит-ая, а вторая – достраивается заново в процессе репликации.
Цепи родительской ДНК антипараллельны. Следовательно, общее направление синтеза ДНК должно быть 5'—>3' для одной из дочерних цепей и 3'—>5' для другой. Однако все известные ДНК-полимеразы синтезируют ДНК в направлении 5'—>3', а не 3'—>5'.
Кажущийся рост второй цепи ДНК объяснил Оказаки, который обнаружил, что значительная часть новосинтезированной ДНК существует в виде коротких фрагментов. Такие фрагменты длиной около 1000 нуклеотидов (фрагменты Оказаки) существуют в течение непродолжительного времени в непосредственной близости от репликационной вилки. По мере прохождения репликации эти фрагменты соединяются друг с другом ковалентно под действием ДНК-лигазы и образуют одну из дочерних цепей. Другая новая цепь синтезируется непрерывно или почти непрерывно. Та цепь, которая образуется из фрагментов Оказаки, называется отстающей цепью, а та, что синтезируется без разрывов или почти без разрывов,- ведущей цепью. И фрагменты Оказаки, и ведущая цепь синтезируются в направлении 5'—>3'. Прерывистая сборка отстающей цепи позволяет путем полимеризации в направлении 5—>3' на атомном уровне получать общий рост цепи в направлении 3'—>5'.
Механизм репликации ДНК E.coli: 1) Особая РНК-полимераза (праймаза), кот. не нуждается в затравке синтез-ет корот. цепь РНК от 10 до 200 пар нуклеотидов, комплементарную одной из цепи ДНК-матрицы.
2) 3'-ОН группа концевого рибонуклеотида этой цепи РНК служит затравкой для синтеза ДНК под действием голофермента ДНК-полимеразы III.
3) РНК-компонент этого РНК-ДНК-гибрида гидролизуется под действием ДНК-полимеразы I.
4) После удаления РНК из новообразованных цепей между фрагментами ДНК остаются бреши. ДНКполимераза I, которая хорошо приспособлена для синтеза ДНК на одноцепочечной матрице, заполняет эти бреши.
Действию праймазы предшествует образование предзатравочного промежуточного комплекса, состоящего как минимум из пяти белков. Один из них - белок dnaB - может передвигаться вдоль ДНК, используя энергию гидролиза АТР. Белок dnaB может служить сигналом для активации праймазы. Специфичность инициации очередного цикла репликации может обеспечиваться белками, доставляющими белок dnaB точно в область гена ilv, где находится точка начала репликации хромосомы E.coli. Время начала репликации ДНК должно быть скоординировано с делением клетки. И действительно, бактериальная хромосома ассоциирована с впячиванием клеточной мембраны.
Две репликационных вилки движутся в противопол. направлении со скоростью 500 нуклеотидов/с, пока не закончится репликация кольцевой ДНК. Они удваивают геном за 40 минут.
Транскрипция у прокариот
Транскрипция – синтез РНК на ДНК-матрице. У большинства прокариот транскрипция осуществляется с помощью одной той же РНК-полимеразы(у эукариот мРНК,рРНК и тРНК транскриб-тся разными РНК-полимеразами).
Основные типы РНК:1)рибосомная рРНК (85-95%) (синтез-тся в ядрышке.Большая и малая субъединица). Более крупная рРНК образует с белками рибонуклеопротеидный комплекс, называемый большой рибосомной субъединицей, а рРНК меньшего размера – комплекс, называемый малой рибосомной субъединицей. Во время синтеза белков субъединицы объед-тся с образованием рибосомы.2)транспортная тРНК (4-10%).75 нуклеотидов. 60 видов тРНК. Структура клеверного листа; область кодона на 3'-конце и антикодона в центре молекулы. Антикодон – послед-сть из 3 нуклеотидов, кот. распознает специф. кодон в мРНК и опр-ет какая а.к. будет присоединена к 3'-концу с помощью спец. ф-тов – аминоацил-тРНК-синтетаз. 3) информационная мРНК (3-5%), гетерогенная группа, т.е. много типов иРНК.
Матрицей при синтезе РНК служит определенный участок одной из цепей ДНК. РНК-полимераза копирует этот участок, последовательно соединяя друг с другом с помощью 3'-5'-фосфодиэфирных связей рибонуклеотиды в соответ-ии с правилом комплем-сти. В ходе транскрипции новосинтез-ая м-ла РНК отсоединяется от ДНК, и двойная спираль восстанавливается.Чтобы обеспечить транскрипцию только отдельных сегментов ДНК, должны сущ-ать некие сигнальные послед-сти, указ-щие, где начинается транскрипция (точка инициации) и где она останавливается (точка терминации).Сигнал инициации обычно располагается перед кодирующей послед-тью, а сигнал терминации – вслед за ней. Промотор — участок ДНК длиной в несколько десятков нуклеотидов, куда присоединяется РНК-полимераза и откуда начинается транскрипция. Терминатор — участок ДНК, содержащий сигнал (последовательность) окончания транскрипции.
Цикл транскрипции состоит из трех стадий: инициации; элонгации; терминации. Им предшествует узнавание промотора или подготовительная стадия, на которой РНК-полимераза узнает промотор и связывается с ним. Одновременно происходит локальное расплетение ДНК примерно на 10 пар нуклеотидов.
1) Инициация. На этой стадии происходит образование нескольких начальных звеньев РНК.До этого комплекс полимераза-ДНК не стабилен и способен распадаться.
2) Элонгация. Продолжается дальнейшее расплетение ДНК и синтез РНК по кодирующей цепи. Он, равно как и синтез ДНК, осуществляется в направлении 5'- 3'.
3) Терминация. Как только полимераза достигает терминатора, она немедленно отщепляется от ДНК, локальный гибрид ДНК-РНК разрушается и новосинтезированная РНК транспортируется из ядра в цитоплазму. На этом транскрипция заканчивается.
У прокариот струк. ген – непрерывный участок м-лы ДНК. Транскрипция начинается со связывания РНК-полимеразы с промоторм, и далее последоват-но копир-тся весь структурный ген от первого нуклеотида до последнего с образованием функц-ой мРНК.
Транскрипция у эукариот
Транскрипция – синтез РНК на ДНК-матрице. в отличие от прокариот, у эукариот мРНК, рРНК и тРНК транскрибируются разными РНК-полимеразами. Цикл транскрипции состоит из трех стадий: инициации; элонгации; терминации. Им предшествует узнавание промотора или подготовительная стадия, на которой РНК-полимераза узнает промотор и связывается с ним. Одновременно происходит локальное расплетение ДНК примерно на 10 пар нуклеотидов.
1) Инициация. На этой стадии происходит образование нескольких начальных звеньев РНК.До этого комплекс полимераза-ДНК не стабилен и способен распадаться.
2) Элонгация. Продолжается дальнейшее расплетение ДНК и синтез РНК по кодирующей цепи. Он, равно как и синтез ДНК, осуществляется в направлении 5'- 3'.
3) Терминация. Как только полимераза достигает терминатора, она немедленно отщепляется от ДНК, локальный гибрид ДНК-РНК разрушается и новосинтезированная РНК транспортируется из ядра в цитоплазму. На этом транскрипция заканчивается.
У эукариот большинство структурных генов(на кот. синт-тся мРНК) состоит из нескольких дискретных кодирующих областей (экзонов), разделенных некодирующими областями (интронами). По завершении транскрипции эукариотического структурного гена интроны вырезаются из первичного продукта транскрипции с помощью ферментов, а экзоны сшиваются друг с другом «торец в торец» (сплайсинг) с образованием функц. мРНК. Первичный транскрипт сод-ит poly(А)-хвост на 3'-конце и метилированный нуклеотид G («кэп») на 5'-конце (защищает РНК от гидролиза 5'-экзонуклеазами). После транскрипции инторны вырезаются из первичного транскрипта (процессинг) и на образовавшейся функц-ой РНК синтезируется белк. мол-ла (трансляция).
Различия от прокариот: 1)В эукариотических клетках после инициации транскрипции происходит модификация 5'-трифосфата в образующейся цепи за счет присоединения так называемого кэпа – метилированного остатка гуанозина. 2)Кроме того, у большинства транскриптов происходит также модификация 3'-концов - по окончании транскрипции к ним присоединяется цепочка из остатков аденина, образующая характерный ро1уА-«хвост» (исключением из этого правила являются мРНК гистонных белков). 3)У всех эукариот при транскрипции ДНК образуются молекулы РНК трех вышеназванных классов. Все они участвуют в процессе трансляции - третьей разновидности матричных процессов передачи информации - от РНК к белку.
Экспрессия генов эукариот
Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Экспрессия генов может регулироваться на всех стадиях процесса: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадии посттрансляционных модификаций белков.
Регуляция работы генов у эукариот. Регуляция транскрипции. Принцип регуляции - обратная связь. Единица транскрипции у эукариот - транскриптон. Он состоит из неинформативной (акцепторной) и нформативной (структурной) зон. Неинформативная зона начинается промотором с инициатором. Далее следует группа операторов, за котырыми расположена информативная зона. Она образована структурным геном, разделенным на экзоны (информативные участки) и интроны (неинформативные). Заканчивается транскриптон терминатором.
Работу транскриптона регулирует несколько генов-регуляторов дающих информацию для синтеза нескольких белков-репрессоров. Когда индукторы освобождают гены-операторы от белков-репрессоров, РНК-полимераза разрывает водородные связи между двумя цепочками ДНК транскриптона и по правилу комплементарности на нем сначала синтезируется большая м-ла проинформационной РНК, списывающая инф-цию как с информативной так и с неинф-ой зон. В дальнейшем в клетках происходит процессинг - ферментативное разрушение неинф-ой части РНК и расщепление ферментами рестриктазами инф-ой части на фрагменты, соот-ие экзонам. М-ла и-РНК, соответствующая экзонам структурного гена, формир-тся посредством сплайсинга (сплавления) отдельных информативных фрагментов ферментами лигазами. Далее и-РНК выходит из ядра, идёт в рибосомы, где и происходит синтез белка-фермента, необходимого для расщепления индукторов.
Наличие интронов в генах эукариот - уник. явление. Кроме того, в геномах эукариот сод-тся послед-сти нуклеотидов, многократно повторяющихся. Повторяющиеся гены выполняют разнообразные ф-ии: являются промоторами, регулируют репликацию молекул ДНК участвуют в кроссинговере, отделяют экзоны и интроны и др.
Пробиотики и БАВ (Громовых. Т.И)
1. Понятие пробиотики, пребиотики и синбиотики. Пробиотики и функциональное питание.
ПРОБИОТИК «prebiosis» значит симбиоз, т.е. сообщество (сосуществ) 2х или более организмов, способствующее жд партнеров. «Probiotic» - организм, участвующий в симбиозе и благоприятствующий жизни. 1)«пробиотик» H.Lilly и K.Stilberg в 1965 году в качестве антонима антибиотика для обозначения микробных метаболитов, обладающих способностью стимулировать рост микроорганизмов. 2) 1974 году Parker использовал этот же термин для обозначения микробных препаратов, обладающих способностью регулировать микробную экологию кишечника. Согласно его определению, мембраны, включения и др.), способные регулировать баланс микробной составляющей кишечника. 3) R. Filler обозначил пробиотиками любые препараты из живых микроорганизмов, оказывающие при введении в организм хозяина благотворный эффект за счет коррекции кишечной микрофлоры. В качестве корректоров могут выступать как монокультуры, так и сообщества микроорганизмов из различных видов и штаммов. Затем он уточнил определение – это препараты из живых микроорганизмов или стимуляторов роста микробного, животного, раст происхождения, оказывающие благотворное влияние на индигенную.
4)В 1995 г. в Германии на международном форуме предлагалось обозначит термином «пробиотики» любые микробные препараты, содержащие живые или мертвые клетки МО, или их компоненты. Это подверглось критике, т.к. вакцины подпадали под этот термин. 5) Учёные G.R. Gibson и M.B. Roberfroid предложили назвать пр-ми только пищевые добавки микробного происхождения, проявляющие позитивные эффекты через регуляцию кишечной микрофлоры.
Таким образом, наиболее соответствующим современному уровню знаний является определение пробиотиков: это живые микроорганизмы и вещества микробного или иного происхождения, оказывающие при естественном способе введения благоприятные эффекты на физиологические функции, биохимические и поведенческие реакции организма хозяина через оптимизацию его микроэкологического статуса.
ПРЕБИОТИКИ Не подвергающиеся микробной ферментации пищевые добавки органического происхождения, способные оказывать также благоприятный эффект на организм человека (животного) через селективную стимуляцию роста и/или активности представителей нормальной микрофлоры кишечника. Пребиотики – функциональные пищевые ингредиенты в виде вещества или комплекса веществ, обеспечивающие при систематическом употреблении в составе пищевых продуктов оптимизацию микроэкологического статуса организма человека.
К пребиотикам относят олигосахариды (фруктоолигосхариды), комплекс бифидус-фактор (смесь близких по строению олигосахаридов, связанных с N-ацетилглюкозамином. За последние годы идентифицировано более 130 олигосахаридов женского молока
СИНБИОТИК Функциональный пищевой ингредиент или продукт, представляющий собой комбинацию пробиотиков и пребиотиков, оказывающих синергический эффект на физиологические функции и метаболические процессы в организме человека, называется. Действие синбиотиков основано на синергизме комбинации пробиотиков и пребиотиков, з а счет которого не только наиболее эффективно имплантируются вводимые микроорганизмы в желудочно-кишечный тракт хозяина, но и стимулируется его собственная микрофлора.
ЭУБИОТИКИ Чаще всего это фармакопийные препараты из живых лиофильно высушенных микроорганизмов, предназначенные для коррекции микрофлоры (не пищевой продукт!).
Систематическое употребление продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами оказывает регулирующее действие на организм человека и обеспечивает оздоровительный эффект. Кроме того, пробиотики безвредны для организма, не оказывают побочных явлений и не вызывают к ним привыкания. Особенно эффективны пробиотики при лечении желудочно-кишечных заболеваний.
2. История создания пробиотиков, роль русских ученых в формировании представлений об иммунитете, значении питания и составе кишечной микрофлоры.
В период бурного развития МБ ХIX и нач. ХХ столетий благодаря выдающимся достижениям Л. Пастера, Р. Коха, П. Эрлиха и др. удалось установить, что многие заболевания чел. и жив. связаны с распространением МО – возбудителей инфекций. Были разработаны разл препараты, вакцины, чувствительные методы диагностики, позволяющие предотвращать такие заболевания как чума, бешенство, холера, сифилис и др. В 1899 году ученик И.И. Мечникова Генри Тиззиер впервые выделил основные представители бифидобактерий в чистую культуру из кишечника здорового грудного ребенка. В 1907 г. И.И. Мечников высказал предположение, что причиной возникновения многих заболеваний является совокуп. эффект на клетки и ткани макроорганизма разнообразных токсинов и метаболитов, продуцируемых МО, присутствующими на слизистых и коже, а главное – в пищевар. тракте чел-ка. Затем внимание было снижено к роли МФ кишечника в физиологии и здоровье. в 50-60-е годы 20-го столетия первопричину заболеваний стали связывать с нарушениями в центральной нервной системе, в 50-70 гг. – с нарушениями баланса электролитов и стероидных гормонов. В 60-80 гг. – с наследственным и иммунным генезисом чел-ка и жив-х. С нач 80-х годов увеличение числа болезней стали связывать с ухудшением состояния окр среды. Однако, еще И.П. Павлов акцентировал внимание, что пища в здоровье человека носит главенствующий характер. Изменение диеты современного человека хар-ся резким уменьшением поступления в его организм мол.кисл. бактерий и увеличением кол-ва белков, сахаров, уменьш пищ волокон и минер.питания. Все это изменило состав МФ пищевар тракта.
В н.в. норм МФ пищевар тракта рассматривают как совокупность множества МО, хар-хся определенными свойствами и занимающими тот или иной биотоп в организме чел-ка. Она включает десятки и сотни видов, находящихся в соответственном численном соотношении. Основным фактором, регулирующим состав и соотношение МФ, является субстрат. Недостаток или избыток субстрата может привести к изменению соотношения определенных групп МО.
С первых минут появления чел-ка на свет его кожа, слизистые и кишечник обсеменяются МФ, число и разнообразие которых определяется составом МФ матери, санитарным состоянием среды, типом вскармливания. Однако имеются некоторые закономерности формирования МФ жкт. В перв часы жизни в кишечнике новорожденного встречаются преимущестенно микрококки, стафилококки, энетерококки и клостридии. Позднее появляются энтеробактерии (грамотриц киш.палочки), лактобациллы и бифидобактерии. Это не обязательно МО, обитающие в кишечнике матери. Затем появляются в большей степени неспоровые облигатно-анаэробные бактерии (бифидобактерии, эубактерии, бактероиды, стрептококки, спириллы).
Для установления микробной экологии жкт новорожденных по своему составу ко взрослой необходимо несколько лет. Особенно обильна МФ нижних отделов кишечника, где содержание бактерий составляет 10-12- 10-13 КОЕ на 1 г. Суммарно в кишечнике взрослого человека находится более 1 кг МО. Здесь обнаружены более 500 видов бактерий, среди которых число анаэробных превышает в 100-1000 раз аэробных. Такие представители, как энтеробактерии, включая кишечную палочку, стафилококки, грибы и другие аэробы, составляют от 1 до 4 %. На жизнеобеспечение МФ кишечника человека в среднем расходуется до 10 % поступившей с пищевой энергии и 20 % объема принятой пищи.
Представители норм МФ присутствуют в организме чел-ка и животных в виде фиксированных (иммобилизованных) к определенным рецепторам микроколоний, заключенных в биопленку. Биопленка, как перчатка, покрывает кожу и слизистые открытых окружающей среде полостей здорового чел-ка и жив-х и состоит помимо микроколоний МОов, из экзополисахаридов различного состава микробного происхождения, а также муцина, продуцируемого бокаловидными клетками слизистых. С функц точки зрения биопленку можно сравнить с плацентой, выполняющую роль регулятора взаимоотношений между МО и окр средой. На биопленке происходит превращение поступающих пищевых субстратов под действием микробной трансформации в промежуточные либо конечные продукты.
Установлено, что норм МФ и продукты ее метаболизма участвуют в регуляции газового состава кишечника и других полостей организма хозяина; принимает участие в метаболизме белков, углеводов, нуклеиновых кислот, липидов, в водно-солевом обмене. МФ обеспечивает защиту от колонизации чужеродными микроорганизмами, выполняя защитную роль, принимает участие в рециркуляции стероидных соединений и др. макромолекул, в детоксикации экзогенных и эндогенных соединений. Кроме того, микрофлора обладает морфокинетическим действием (стимулирует рост клеток эпителиальных клеток слизистой), влияет на перистальтику кишечника, на количество потребляемой пищи, выполняет иммуногенную (стимулирует развитие и функции лимфоидной ткани и других иммунокомпетентных органов, усиливает гуморальный и тканевый иммунитет, стимулирует фагоцитоз, продукцию иммуноглобулинов, интерлейкинов, цитокинов и др.) и антимутагенную функцию. МФ служит источником энергии для клеток хозяина (образование жирных кислот), является хранилищем генетического материала, продуцирует разнообразные биологически активные соединения (витамины, нейропептиды, пептидогликаны, липополисахариды, амины, антибиотики, индолы и т.д)
3. МФ кишечника и её роль в физиологических процессах переваривания пищи и формирования иммунитета. Взаимоотношения МФ кишечника и человека.
С современных позиций нормальную микрофлору пищеварительного тракта рассматривают как совокупность множества микроорганизмов, характеризующихся определенными свойствами и занимающими тот или иной биотоп в организме человека. Она включает десятки и сотни видов, находящихся в соответственном численном соотношении. Основным фактором, регулирующим состав и соотношение микрофлоры, является субстрат. Недостаток или избыток субстратов может привести к изменению соотношения определенных групп микроорганизмов.
С первых минут появления человека на свет его кожа, слизистые и кишечник обсеменяются микрофлорой, число и разнообразие которых определяется составом микрофлоры матери, санитарным состоянием среды, типом вскармливания. Однако имеются некоторые закономерности формирования микрофлоры жел.-кишечного тракта. В первые часы жизни в кишечнике новорожденного встречаются преимущестенно микрококки, стафилококки, энетерококки и клостридии. Позднее появляются энтеробактерии (грамотрицательные кишечные палочки), лактобациллы и бифидобактерии. Это не обязательно микроорганизмы, обитающие в кишечнике матери. Затем появляются в большей степени неспоровые облигатно-анаэробные бктерии (бифидобактерии, эубактерии, бактероиды, стрептококки, спириллы).
Для установления микробной экологии кишечного тракта новорожденных по своему составу ко взрослой необходимо несколько лет. Особенно обильна микрофлора нижних отделов кишечника, где содержание бактерий составляет 10-12- 10-13 КОЕ на 1 г. Суммарно в кишечнике взрослого человека находится более 1 кг микроорганизмов. Здесь обнаружены более 500 видов бактерий, среди которых число анаэробных превышает в 100-1000 раз аэробных. Такие представители, как энтеробактерии, включая кишечную палочку, стафилококки, грибы и другие аэробы, составляют от 1 до 4 %. На жизнеобеспечение микрофлоры кишечника человека в среднем расходуется до 10 % поступившей с пищевой энергии и 20 % объема принятой пищи.
Представители нормальной микрофлоры присутствуют в организме человека и животных в виде фиксированных (иммобилизованных) к определенным рецепторам микроколоний, заключенных в биопленку. Биопленка, как перчатка, покрывает кожу и слизистые открытых окружающей среде полостей здорового человека и животных и состоит помимо микроколоний микроорганизмов, из экзополисахаридов различного состава микробного происхождения, а также муцина, продуцируемого бокаловидными клетками слизистых. С функциональной точки зрения биопленку можно сравнить с плацентой, выполняющую роль регулятора взаимоотношений между микроорганизмами и окружающей средой. На биопленке происходит превращение поступающих пищевых субстратов под действием микробной трансформации в промежуточные либо конечные продукты.
Установлено, что нормальная микрофлора и продукты ее метаболизма участвуют в регуляции газового состава кишечника и других полостей организма хозяина; принимает участие в метаболизме белков, углеводов, нуклеиновых кислот, липидов, в водно-солевом обмене. Микрофлора обеспечивает защиту от колонизации чужеродными микроорганизмами, выполняя защитную роль, принимает участие в рециркуляции стероидных соединений и др. макромолекул, в детоксикации экзогенных и эндогенных соединений. Кроме того, микрофлора обладает морфокинетическим действием (стимулирует рост клеток эпителиальных клеток слизистой), влияет на перистальтику кишечника, на количество потребляемой пищи, выполняет иммуногенную (стимулирует развитие и функции лимфоидной ткани и других иммунокомпетентных органов, усиливает гуморальный и тканевый иммунитет, стимулирует фагоцитоз, продукцию иммуноглобулинов, интерлейкинов, цитокинов и др.) и антимутагенную функцию. Микрофлора служит источником энергии для клеток хозяина (образование жирных кислот), является хранилищем генетического материала, продуцирует разнообразные биологически активные соединения (витамины, нейропептиды, пептидогликаны, липополисахариды, амины, антибиотики, индолы и т.д.). Функции микрофлоры пищеварительного тракта Морфокинетическое действие
1. Регуляция газового состава полостей
2. Участие в водно-солевом обмене
3. Участие в метаболизме белков, жиров, углеводов
4. Участие в рециркуляции желчных кислот, стероидов и других макромолекул
5. Продукция биологически активных соединений
Иммуногенная роль
6. Обеспечение колонизационной резистентности
7. Детоксикация экзогенных и эндогенных токсических субстанций и соединений
8. Хранилище микробных генов
9. Регуляция поведенческих реакций
10. Участие в этиопатогенезе заболевани
Таким образом, биопленку с входящими в нее многочисленными и разнообразными микроорганизмами, можно рассматривать как первичную мишень приложения любого попадающего обычным путем соединения, как структуру первой метаболизации, абсорбции и транслокации как полезных, так и потенциально вредных агентов. Нормальная микрофлора – первичный неспецифический барьер, лишь после прорыва которого инициируется включение всех последующих неспецифических и специфических иммунных и биохимических механизмов защиты микроорганизма.
Нормальная микрофлора является чутким индикатором физиологического состояния макроорганизма в зависимости от воздействия на него различных факторов. Состав микрофлоры в биопленке может изменяться под воздействием как различных стрессовых агентов, так и физиологического состояния организма хозяина. В настоящее время известно большое число химических соединений, потенциально способных вызывать микроэкологические изменения микрофлоры кишечника.
4. Виды микроорганизмов используемые как пробиотики. Особенности селекции штаммов-пробиотиков.
#К пробиотическим культурам относят различные виды МО, которые были выделены в местах их обитания в различных широтах и проявляют ряд ценных свойств, таких как утилизация пищевых волокон, синтез витаминов, БАВ и т.д. А также они обладают хорошей адгезивностью в ЖКТ. # В пробиотических препаратах используют ряд МО, а также генно-инженерные штаммы (содержат чужеродные гены, не принадлежащие данному виду МО) # Наиболее часто для изготовления пробиотиков на основе живых микроорганизмов используют штаммы видов микроорганизмов:
o Род Bifidobacterium В.adolescentis, B.bifidum, B.breve, B.infantis, B.longum,
o Род Lactobacillus Л.acidophilus, L.delbrueckii subsp. bulgaricus, L.casei, L.rhamnosus, L.silvarius, L.plantarum,
o Род Propionidacterium caseii (используются в сыроделии),
o Streptococcus cremoris, Streptococcus lactis, S.salivarius subsp. thermophilus, (гомо- и гетероферментативные кокки)
o Clostridium butyricum и другие.
o Escherichia coli,
o Enterococcus faecalis, E.faecium,
o Leuconostoc mesenteroides,
характерные для нормальной МФ кишечника, а также
o Bacillus subtilis шт.7048 и 7092, Лихениформис
Bacillus subtilis шт.7092 получен из 7048, способен продуцировать человееский интерферон и интерлейкин. Штамм 7038 продуцирует лихениформин, который подавляет потагенные МО и нормализует МФ. Оба штамма обеспечивают переваривание пищи, поддержку обмена веществ, снабжают организм БАВ.
ГЛАВНОЕ СВОЙСТВО ПРОБИОТИЧЕСКИХ КУЛЬТУР- ПРОЯВЛЕНИЕ АНТОГОНИСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.
Пробиотики на основе живых организмов могут применяться не только орально, но и ректально. Показано, что назначение таких препаратов как Лактобактерин, бифидумбактерин, колибактерини Бификол, в форме ректальных суппозиторов (по 1 свече 3 раза в день на протяжении 20-25 дней) сопровождается заметным изменением кишечной микрофлоры в позитивную сторону.
Особенности селекции: #Для молкис бактерий (МКБ): молоко не является первоисточником этих бактерий. МКБ постоянно встречаются в почве, на растениях (цветах, листьях, стеблях, корневой системе). Чаще они сосредотачиваются в прикорневой зоне растений, а затем поднимаются на их надземную часть. Для селекции МКБ очень важным является правильный выбор пит сред и условий культивирования. Чаще всего для выделения из природных источников используют стерильное обезжир молоко.При культивировании гетероферментативных МКБ, для которых характерно сбраживание солей лимонной кислоты, в пит среды добавляют лимоннокислый натрий (1%), а в отдельных случаях и дрожжевой гидролизат (2%). На таких же средах осуществляют культивирование МКБ с целью получе<