大肠杆菌

大肠杆菌，一生的“朋友” 人出生几小时后，大肠杆菌就能通过口腔进入人的消化道，并在消化道后段大量繁殖，以后终生存在，直到死亡降临。因此，说大肠杆菌是人一生最老的朋友一点也不过分，因为它陪伴了人一生，无论贫穷富裕，疾病健康，年轻衰老，一直不离不弃，祸福相依。但这个朋友与一般的朋友不同，它的多重身份让它非常与众不同…… 简介 大肠杆菌， 1885年被德国医师Escherich从婴儿粪便中分离出来，学名大肠埃希氏菌(E.coli)，简称大肠杆菌。大肠杆菌是肠杆菌科细菌的模式种，为中等大小的革兰阴性直杆菌。多数菌株有周鞭毛和菌毛，有些菌株有包膜，兼性厌氧，由于多寄生于人和动物肠道中，进化为嗜温菌，最适生长温度为37℃。在营养琼脂上的菌落有多种形态，一种为光滑型，低凸起，湿润，灰白色，表面有光泽，边缘整齐，在生理盐水中易乳化；一种为粗糙型，干燥，在生理盐水中不易乳化；也有中间型菌落和黏液型菌落。 大肠杆菌营养要求不高，在普通培养基中生长良好。生化反应活泼，能发酵乳糖和葡萄糖，由于体内有甲酸解氢酶，能将发酵糖产生的甲酸进一步分解为CO2和H2，故产酸又产气。作为革兰阴性菌，大肠杆菌外膜由脂质双层、脂蛋白和脂多糖（又称内毒素）3部分组成。脂多糖又由脂质A、核心多糖、特异性多糖3部分组成。脂质A与致病性有关，核心多糖具有属特异性，特异性多糖具有种特异性，是菌体抗原。大肠杆菌分类时，根据其菌体（O）、表面（K）、鞭毛（H）三种主要抗原划分，称为血清型，如O111、K58、H2。 作用 大肠杆菌属于正常寄居菌，是肠道正常菌群的组成部分，通常情况下，认为它和人属于共生关系。大肠杆菌的作用主要有：1、保护动物肠道的微生态平衡。人和动物肠道中以厌氧菌为主，大肠杆菌在肠道中生长繁殖消耗肠道中的氧气，创造厌氧环境，有利于厌氧菌的生长；同时，大肠杆菌分解的一些代谢产物还可以供厌氧菌利用。作为肠道正常菌群的一个成员，大肠杆菌与需氧菌、兼性厌氧菌、专性厌氧菌在微观环境中保持相对稳定的平衡状态。2、对外袭菌有生物拮抗作用。某些大肠杆菌菌株能产生具有抗菌作用的一类蛋白质——大肠菌素，对一些病原微生物具有拮抗作用。3、合成维生素。 大肠杆菌能合成维生素K，并参与动物体所需的各种维生素B的合成。 致病 并非所有的大肠杆菌对人体都是有益的。当机体抵抗力下降或大肠杆菌侵入肠外组织或器官时，可构成条件致病菌，能引起肠外感染等；有些血清型大肠杆菌可以产生特定的菌毛抗原、内毒素、外毒素或具有特定的侵袭性等，从而引起人的肠道感染、尿道感染、脑膜炎、伤口感染、关节炎、败血型感染等。比如：大肠杆菌表面有大量比鞭毛更细、更短而直硬的菌毛，用于使细菌黏附在肠道表面。但当细菌大量繁殖时，由于黏附在绒毛上，导致绒毛萎缩，上皮细胞排列紊乱和功能受损，造成严重腹泻。志愿者口服产毒性大肠杆菌无菌毛产毒株并不引起腹泻，说明菌毛是大肠杆菌致病的重要条件。而致病性大肠杆菌有五类：致病性大肠杆菌(EPEC)、肠产毒性大肠杆菌(ETEC)、肠侵袭性大肠杆菌(EIEC)、肠出血性大肠杆菌(EHEC)、肠黏附性大肠杆菌(EAEC)。最常见为大肠杆菌O157 : H7引起肠出血性腹泻，患者可能出现各种症状，包括严重的水泻、带血腹泻、发烧、腹绞痛及呕吐。情况严重时，更可能并发急性肾病。5岁以下的儿童出现该等并发症的风险较高。若治疗不当，可能会致命。 由于溶菌酶、青霉素、杆菌肽主要作用于细菌细胞壁的肽聚糖，革兰阴性菌细胞壁肽聚糖很少，故作用效果不明显，不能用于治疗致病性大肠杆菌引发的病。目前可用于治疗的药物有磺胺药、氯霉素、庆大霉素、阿米卡星等，但由于带R因子的质粒转移易于产生耐药性，不能长时间使用。感染大肠杆菌O157 :H7的临床治理方法主要属支持性治疗。若患者出现腹泻，补充失去的水份及电解质十分重要。约50%有肾并发症的患者在出现急性症状时需要特别治疗或输血。 T2噬菌体 T2噬菌体，特异性感染大肠杆菌的一种病毒。此病毒中唯一含有磷原子的分子是DNA。1952年，赫尔希（Hershey）和蔡斯（Chase）等利用分别用S33、P32标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了遗传物质是DNA而非蛋白质。 应用 1、大肠杆菌寄居在肠道，不断随粪便排出，污染周围环境和水源、食品等。由于大部分肠道致病菌都无法检验，而大肠杆菌代谢产物可以与伊红美蓝结合生成深紫色有金属光泽的产物，极易操作观察，所以卫生学检查常以大肠杆菌菌群指数和细菌总数作为被粪便污染的指标。我国规定每1000ml饮水中大肠杆菌菌群数不得超过3个。 2、由于大肠杆菌广泛存在且人们对其研究最多，遗传背景最清晰，因此也最利于改造成适合基因工程技术需要的安全可靠的工具，目前已建立了最广泛采用的巨大的大肠杆菌载体—受体系统，大肠杆菌为基因工程技术的发展做出了贡献。大肠杆菌的质粒（1）分子量小、多拷贝、松弛控制型；（2）具有多种常用的限制性内切酶的单切点；（3）能插入较大的外源DNA片段；（4）具有容易操作的检测表型。用重组DNA技术，将外源基因整合到质粒上转入大肠杆菌中表达，使大肠杆菌能够生产人所需要的产品。如：胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问，还使其价格降低了30%-50%! 3、作为实验生物，大肠杆菌在生物科学研究的许多阶段，以及为解决某些重大基础理论和技术方法等问题上起到了关键性的作用，同时，它又是现代生物学尤其是分子遗传学和生物化学研究中既简单有极富成果的模式实验系统，也是当今生命科学领域前沿研究的主要实验生物之一。 小结 人体与大肠杆菌的关系：在不致病的情况下（正常状况下），可认为是互利共生；在致病的情况下，可认为是寄生。但大肠杆菌致病的可能性在小孩和老人中高些，成人中较少见。所以我们一般把它当成朋友，那些极个别的致病菌来自我们平时的饮食，属于偷偷混进朋友群里的敌人。大肠杆菌对热的抵抗力较其他肠道杆菌强，55℃经60分钟或60℃加热15分钟仍有部分细菌存活，所以我们平时要注意个人卫生，不吃受污染和未熟透的食物，不给敌人可乘之机。了解大肠杆菌，与它和平共处，并最大限度地利用它为我们服务，与它成为一生的朋友！