Informácie

3.1: Spontánna generácia – Biológia

3.1: Spontánna generácia – Biológia



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Zručnosti na rozvoj

  • Vysvetlite teóriu spontánnej generácie a prečo ju ľudia kedysi prijímali ako vysvetlenie existencie určitých druhov organizmov
  • Vysvetlite, ako sa niektorí jednotlivci (van Helmont, Redi, Needham, Spallanzani a Pasteur) pokúsili dokázať alebo vyvrátiť spontánnu tvorbu

Klinické zameranie - ČASŤ 1

Barbara je 19-ročná vysokoškoláčka, ktorá žije na internáte. V januári prišla s bolesťou hrdla, hlavy, miernou horúčkou, zimnicou a prudkým, ale neproduktívnym (t. j. bez hlienov) kašľom. Na liečbu týchto symptómov začala Barbara užívať voľnopredajný liek na prechladnutie, ktorý podľa všetkého nezaberal. V skutočnosti, počas niekoľkých nasledujúcich dní, keď sa niektoré Barbarine symptómy začali zmierňovať, kašeľ a horúčka pretrvávali a cítila sa veľmi unavená a slabá.

Cvičenie (PageIndex{1})

Aké typy respiračných ochorení môžu byť zodpovedné?

Ľudia sa už tisícročia pýtajú: Odkiaľ pochádza nový život? Náboženstvo, filozofia a veda zápasili s touto otázkou. Jedným z najstarších vysvetlení bola teória spontánnej generácie, ktorú možno vysledovať už od starovekých Grékov a bola široko akceptovaná v stredoveku.

Teória spontánnej generácie

Grécky filozof Aristoteles (384 – 322 pred n. l.) bol jedným z prvých zaznamenaných učencov, ktorí formulovali teóriu spontánnej generácie, predstavu, že život môže vzniknúť z neživej hmoty. Aristoteles predpokladal, že život vznikol z neživého materiálu, ak materiál obsahoval pneuma („životne dôležité teplo“). Ako dôkaz zaznamenal niekoľko prípadov objavenia sa zvierat z prostredia, ktoré predtým takéto zvieratá neobsahovalo, ako napríklad zdanlivo náhle objavenie sa rýb v novej mláke vody.1

Táto teória pretrvala až do 17th storočia, keď vedci podnikli ďalšie experimenty, aby to podporili alebo vyvrátili. V tom čase zástancovia teórie citovali, ako sa žaby jednoducho objavujú na bahnitých brehoch rieky Níl v Egypte počas každoročných záplav. Iní pozorovali, že myši sa jednoducho objavili medzi obilím uskladneným v stodolách so slamenými strechami. Keď strecha zatekala a obilie plesnilo, objavili sa myši. Jan Baptista van Helmont, 17th storočia flámsky vedec navrhol, že myši by mohli vzniknúť z handier a pšeničných zŕn ponechaných v otvorenej nádobe po dobu 3 týždňov. V skutočnosti takéto biotopy poskytovali ideálne zdroje potravy a prístrešie pre rozkvet myších populácií.

Avšak jeden z van Helmontových súčasníkov, taliansky lekár Francesco Redi (1626 – 1697), vykonal v roku 1668 experiment, ktorý ako jeden z prvých vyvrátil myšlienku, že červy (larvy múch) spontánne vznikajú na mäse vynechanom na voľnom priestranstve. vzduchu. Predpovedal, že zabránenie priamemu kontaktu múch s mäsom by tiež zabránilo objaveniu sa červov. Redi nechal mäso v každej zo šiestich nádob (obrázok (PageIndex{1})). Dve boli otvorené na vzduchu, dve boli prikryté gázou a dve boli pevne utesnené. Jeho hypotéza bola potvrdená, keď sa v nezakrytých nádobách vyvinuli červy, ale žiadne červy sa neobjavili ani v nádobách pokrytých gázou, ani v tesne uzavretých nádobách. Dospel k záveru, že červy sa môžu tvoriť len vtedy, keď muchy môžu klásť vajíčka do mäsa, a že červy sú potomkami múch, nie produktom spontánnej generácie.

Obrázok (PageIndex{1}): Experimentálne nastavenie Francesca Rediho pozostávalo z otvorenej nádoby, nádoby uzavretej korkovým vrchnákom a nádoby pokrytej sieťovinou, ktorá prepúšťala vzduch, ale nie muchy. Červy sa objavili iba na mäse v otvorenej nádobe. Na gázu nádoby pokrytej gázou sa však našli aj červy.

V roku 1745 John Needham (1713 – 1781) publikoval správu o svojich vlastných pokusoch, v ktorých krátko prevaril vývar s rastlinnou alebo živočíšnou hmotou v nádeji, že zabije všetky už existujúce mikróby.2 Potom banky zapečatil. Po niekoľkých dňoch Needham spozoroval, že vývar sa zakalil a jediná kvapka obsahovala množstvo mikroskopických tvorov. Tvrdil, že nové mikróby museli vzniknúť spontánne. V skutočnosti však pravdepodobne neuvaril vývar dostatočne na to, aby zabil všetky už existujúce mikróby.

Lazzaro Spallanzani (1729–1799) však nesúhlasil s Needhamovými závermi a vykonal stovky starostlivo vykonaných experimentov s použitím zahriateho vývaru.3 Rovnako ako v Needhamovom experimente bol vývar v uzavretých a neuzavretých nádobách naplnený rastlinnou a živočíšnou hmotou. Spallanzaniho výsledky boli v rozpore so zisteniami Needhama: Zahriate, ale uzavreté banky zostali číre, bez akýchkoľvek známok spontánneho rastu, pokiaľ sa banky následne neotvorili na vzduchu. To naznačuje, že mikróby boli do týchto baniek zavedené zo vzduchu. V reakcii na Spallanzaniho zistenia Needham tvrdil, že život pochádza zo „životnej sily“, ktorá bola zničená počas Spallanzaniho predĺženého varu. Akékoľvek následné utesnenie baniek potom zabránilo vstupu novej životnej sily a spôsobeniu spontánnej tvorby (obrázok (PageIndex{2})).

Obrázok (PageIndex{2}): (a) Francesco Redi, ktorý preukázal, že červy sú potomkami múch, nie produktmi spontánnej generácie. b) John Needham, ktorý tvrdil, že mikróby vznikli spontánne v bujóne zo „životnej sily“. (c) Lazzaro Spallanzani, ktorého experimenty s vývarom mali za cieľ vyvrátiť tie Needhamove.

Cvičenie (PageIndex{2})

  1. Opíšte teóriu spontánnej generácie a niektoré argumenty používané na jej podporu.
  2. Vysvetlite, ako experimenty Rediho a Spallanzaniho spochybnili teóriu spontánnej generácie.

Vyvracanie spontánnej generácie

Debata o spontánnej tvorbe pokračovala až do 19th storočia, pričom vedci slúžili ako zástancovia oboch strán. Na urovnanie diskusie ponúkla Parížska akadémia vied cenu za vyriešenie problému. Louis Pasteur, významný francúzsky chemik, ktorý študoval mikrobiálnu fermentáciu a príčiny kazenia vína, túto výzvu prijal. V roku 1858 Pasteur prefiltroval vzduch cez pištoľový bavlnený filter a pri mikroskopickom skúmaní bavlny zistil, že je plná mikroorganizmov, čo naznačuje, že vystavenie vývaru vzduchu nevnáša do vývaru „životnú silu“, ale že sa prenáša vzduchom. mikroorganizmy.

Neskôr Pasteur vyrobil sériu baniek s dlhým, skrúteným hrdlom („labutie hrdlo“), v ktorých prevaril vývar, aby ho sterilizoval (obrázok (PageIndex{3})). Jeho dizajn umožňoval výmenu vzduchu vo vnútri baniek so vzduchom zvonku, ale zabránil vneseniu akýchkoľvek vzdušných mikroorganizmov, ktoré by sa mohli zachytiť v zákrutách a ohyboch hrdla baniek. Ak by životná sila okrem vzdušných mikroorganizmov bola zodpovedná za mikrobiálny rast v sterilizovaných bankách, mala by prístup k bujónu, zatiaľ čo mikroorganizmy by nie. Správne predpovedal, že sterilizovaný vývar v jeho fľašiach s labutím hrdlom zostane sterilný, pokiaľ zostanú neporušené labutie krky. Ak by sa však hrdlá zlomili, zaviedli by sa mikroorganizmy, ktoré by kontaminovali banky a umožnili by mikrobiálny rast v bujóne.

Pasteurov súbor experimentov nevyvrátiteľne vyvrátil teóriu spontánnej generácie a v roku 1862 mu vyniesol prestížnu Alhumbertovu cenu od Parížskej akadémie vied. V nasledujúcej prednáške v roku 1864 Pasteur vyslovil „Omne vivum ex vivo“ („Život pochádza len zo života“). V tejto prednáške Pasteur rozprával o svojom slávnom experimente v banke s labutím hrdlom a uviedol, že „...život je zárodok a zárodok je život. Doktrína spontánnej generácie sa nikdy nezotaví zo smrteľného úderu tohto jednoduchého experimentu.4 K Pasteurovej cti, že nikdy.

Obrázok (PageIndex{3}): (a) Francúzsky vedec Louis Pasteur, ktorý definitívne vyvrátil dlho spochybňovanú teóriu spontánneho generovania. (b) Jedinečný znak labutieho hrdla baniek použitých v Pasteurovom experimente umožnil vstup vzduchu do banky, ale zabránil vstupu spór baktérií a húb. (c) Pasteurov experiment pozostával z dvoch častí. V prvej časti sa prevaril vývar v banke, aby sa sterilizoval. Keď sa tento vývar ochladil, zostal bez kontaminácie. V druhej časti experimentu bola banka varená a potom bolo odlomené hrdlo. Bujón v tejto banke sa kontaminoval. (kredit b: úprava diela „Wellcome Images“/Wikimedia Commons)

Cvičenie (PageIndex{3})

  1. Ako Pasteurov experimentálny dizajn umožnil vstup vzduchu, ale nie mikróbom, a prečo to bolo dôležité?
  2. Aká bola kontrolná skupina v Pasteurovom experimente a čo ukázal?

Zhrnutie

  • Teória o spontánna generácia tvrdí, že život vznikol z neživej hmoty. Bola to dlhodobá viera, ktorá sa datuje od Aristotela a starých Grékov.
  • Experiment Francesca Rediho v 17. storočí priniesol prvý významný dôkaz vyvracajúci spontánnu tvorbu tým, že ukázal, že muchy musia mať prístup k mäsu, aby sa na mäse vyvinuli červy. Prominentní vedci navrhli experimenty a argumentovali tak na podporu (John Needham), ako aj proti (Lazzaro Spallanzani) spontánnej generácie.
  • Louisovi Pasteurovi sa pripisuje zásluha za presvedčivé vyvrátenie teórie spontánnej generácie so svojím slávnym experimentom v banke s labutím krkom. Následne navrhol, že „život pochádza len zo života“.

Poznámky pod čiarou

  1. 1 K. Zwier. "Aristoteles o spontánnej generácii." http://www.sju.edu/int/academics/cas...R.%20Zwier.pdf
  2. 2 E. Capanna. "Lazzaro Spallanzani: Pri koreňoch modernej biológie." Journal of Experimental Zoology 285 č. 3 (1999): 178-196.
  3. 3 R. Mancini, M. Nigro, G. Ippolito. "Lazzaro Spallanzani a jeho vyvrátenie teórie spontánnej generácie." Le Infezioni v Medicine 15 č. 3 (2007): 199-206.
  4. 4 R. Vallery-Radot. Pasteurov život, prekl. R. L. Devonshire. New York: McClure, Phillips and Co, 1902, 1:142.

Prispievateľ

  • Nina Parker (Shenandoah University), Mark Schneegurt (Wichita State University), Anh-Hue Thi Tu (Georgia Southwestern State University), Philip Lister (Central New Mexico Community College) a Brian M. Forster (Saint Joseph's University) s mnohými prispievajúcich autorov. Pôvodný obsah cez Openstax (CC BY 4.0; prístup zdarma na https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction)


Mutácia: definícia, typy, aplikácia

Replikácia a distribúcia genetického materiálu sú mimoriadne presné, takže genetické informácie sa zvyčajne odovzdávajú z jednej generácie na ďalšiu bez zmien. Príležitostné chyby sa však vyskytujú počas replikácie aj distribúcie genetického materiálu, čo vedie k náhlym dedičným zmenám v charakteroch organizmov. Takéto zmeny sa nazývajú mutácie, zatiaľ čo jednotlivci vykazujúci tieto zmeny sú známi ako mutanti.

Definícia:-

Náhle genetické zmeny v akomkoľvek type organizmu, ktoré sa nazývajú mutácia.

Náhle, dedičné zmeny v genetickom materiáli sa nazývajú mutácie.

MUTAGENÉZA: –

Proces tvorby mutantného organizmu je známy ako mutagenéza.

HISTORICKÝ

Termín „mutácia“ zaviedol Hugo De Vries v roku 1900. Systematické štúdie o mutácii sa začali v roku 1910 objavom a genetickou analýzou mutanta bieleho oka drozofily od Morgana. Objav HJ Mullera o mutagénnom účinku röntgenových lúčov v roku 1927 v Drosophila.


Jednotka buniek

Úvod
Bunka je najmenšia časť živej bytosti. Všetky živé veci sa skladajú z buniek. Niektoré živé tvory sa skladajú len z jednej bunky, zatiaľ čo iné živé tvory sa skladajú z biliónov buniek! To je dôvod, prečo hovoríme o bunkách ako o jednoduchých stavebných kameňoch všetkého života. V živých organizmoch s viac ako jednou bunkou mnohé bunky jedného druhu navzájom spolupracujú a vykonávajú rovnakú prácu. Tieto skupiny buniek tvoria organizované vrstvy, ktoré pomáhajú komplikovanej živej bytosti, ako ste vy, zostať nažive. Vynález mikroskopu bol veľmi dôležitý, pretože nám pomohol pochopiť, čo sú bunky a ako bunky fungujú. Mikroskop viedol k vytvoreniu pravidiel, ktorými sa riadia všetky bunky a živé veci. Poďme sa porozprávať o týchto myšlienkach nazývaných teória buniek a o tom, ako nám technológia pomohla pochopiť bunky.

Mikroskop
Existuje mnoho rôznych druhov buniek a bunky majú mnoho veľkostí. Väčšina buniek je príliš malá na to, aby ich bolo možné vidieť len okom, takže vedci na ich štúdium používajú mikroskopy. To znamená, že pred vynálezom mikroskopu bolo všetko, čo sme si mysleli, že vieme o tom, čo tvorí živú bytosť, založené na nápadoch alebo veciach, ktoré sme videli, ale nemohli sme ich dokázať.

A mikroskop je nástroj používaný na prezeranie veľmi malých vecí, ako sú bunky a iné veci, ktoré nemôžete vidieť iba očami. Mikroskop používa sklenené šošovky a možno ho použiť na prezeranie tak malých vecí, ako sú časti vnútri buniek. Existujú rôzne druhy mikroskopov a šošoviek, vďaka ktorým môže obraz vyzerať viac ako stokrát väčší, než je v skutočnom živote.

Bunková teória
Koncom 30. rokov 19. storočia dvaja vedci študovali časti živých vecí a vytvorili to, čo je dnes známe ako bunková teória. The bunkovej teórie vysvetľuje pravidlá, ktorými sa riadia všetky živé veci. Bunková teória má tri časti. Prvá časť hovorí, že všetky živé veci sú vyrobené z jednej alebo viacerých buniek. Druhá časť hovorí, že bunky sú základnými jednotkami života, a tretia časť hovorí, že nové bunky môžu pochádzať len z buniek, ktoré tam už sú. Pozrime sa bližšie na časti bunkovej teórie!

Bunky tvoria celý život
Jedným z najjednoduchších spôsobov, ako zistiť, či je niečo živé, je zistiť, či sa to skladá z jednej bunky alebo z viacerých buniek. Predstavme si, že sme v dobe pred mikroskopmi či dokonca lupami. Čo môžeme vidieť, čo by nám povedalo, či niečo bolo živé alebo nie? Väčšina zvierat sa môže pohybovať, ale niektoré, ako napríklad morské sasanky, zostávajú prilepené na kuse koralu po väčšinu svojho života. To znamená, že schopnosť pohybu nie je dosť dobrý spôsob, ako niečo nazvať živou bytosťou. Keď sme sa dozvedeli, že bunka je stavebným kameňom všetkého života, zmenili sme spôsob, akým sme študovali a zoskupovali všetky živé veci na Zemi.

Bunky a základné jednotky života
Všetko, čo naše telo robí, aby zostalo nažive, je spôsobené tým, čo robia naše bunky. Pre živú vec, ktorú tvorí jedna bunka, všetko, čo robí, ako je jesť, robiť zo seba viac a zbavovať sa odpadu, robí táto bunka sama. Pre živé veci, ktoré sa skladajú z viac ako jednej bunky, to znamená, že všetky naše bunky vykonávajú malé úlohy, ktoré spolupracujú, aby pomohli živej bytosti zostať nažive. Zamyslime sa nad dýchaním. Zvyčajne si to predstavujeme ako dýchanie vzduchu dovnútra a von cez ústa alebo nos, ktorý prechádza pľúcami. Ale spôsob, akým dostaneme zo vzduchu to, čo potrebujeme, aby nám pomohol dýchať, sa deje vďaka našim bunkám.

Bunky pochádzajú z iných buniek
Teraz vieme, že všetky živé veci sú vyrobené reprodukciou. Predtým, ako sme mali nástroje, ktoré by nám mohli pomôcť bližšie sa pozrieť na bunky, bolo niekoľko otázok o tom, ako vznikli živé bytosti. Kedysi sa verilo, že živé veci môžu pochádzať z vecí, ktoré nežijú. Spontánna generácia je myšlienka, že živé veci sa môžu objaviť z vecí, ktoré nežijú. Mnoho ľudí študovalo spôsoby, ako dokázať, že to nie je pravda, a dokázali zmeniť to, čo si ľudia mysleli o tom, odkiaľ živé veci pochádzajú. Jedným z nich bol taliansky lekár Francesco Redi, ktorý uskutočnil experiment v roku 1668. Bol jedným z prvých, ktorí oponovali proti myšlienke, že larvy múch (červy) sa môžu objaviť spontánne na mäse ponechanom na čerstvom vzduchu. Uhádol, že zabránenie pristátiu múch na mäse by tiež zabránilo muchám, aby tam boli. Povedal, že červy sa môžu tvoriť iba vtedy, keď muchy môžu naklásť vajíčka do mäsa. Ukázal, že larvy boli potomkami alebo deťmi múch a že k spontánnemu vytvoreniu nedošlo.

Nové technológie, mikroskopy a tvrdo pracujúci vedci viedli k tomu, čo dnes vieme o bunkách. O bunkách vieme veľa: všetky živé veci sa skladajú z jednej alebo viacerých buniek, bunky sú jednoduchou jednotkou života a nové bunky môžu pochádzať len z iných buniek. Tieto myšlienky sú pravdivé. Vždy je však čo učiť a technológia pomáha pri uskutočňovaní nových štúdií o bunkách.


Chemická evolúcia

Teórie týkajúce sa molekulárnej evolúcie vo všeobecnosti predpokladajú, že molekuly sa prirodzene spájajú do makromolekúl v časoch, keď ich koncentrácia a ich atmosférické podmienky podporujú takýto kontakt. V roku 1924 Alexander I. Oparin určil, ktoré chemikálie musia byť v zemskej atmosfére, aby sa vytvorili aminokyseliny (napr. metán, vodík, amoniak) a ktoré chemikálie by zakázali tvorbu aminokyselín (napr. Kyslík).

V 50. rokoch 20. storočia uskutočnil Stanley L. Miller prvý experiment, v ktorom sa pokúšal reprodukovať tieto podmienky. Metán, amoniak, vodík a voda boli umiestnené do banky, ktorá bola vystavená elektrickému výboju. Po niekoľkých dňoch experiment priniesol niekoľko organických zlúčenín vrátane aminokyselín. Iní výskumníci zopakovali tieto experimenty s použitím rôznych zdrojov energie, ako je UV žiarenie a iné predpokladané primitívne atmosféry. Pri použití kyanovodíka sa dokonca získali dusíkaté zásady, ktoré sú súčasťou stavebných prvkov pre DNA.

Vo všetkých týchto experimentoch, ktoré sa pokúšali vyrobiť stavebné kamene života, však molekulárny kyslík chýbal. Zem má atmosféru bohatú na kyslík a dokonca aj najstaršie horniny (podľa rádiometrického datovania) obsahujú oxidy, čo je dôkazom toho, že vznikli v prítomnosti kyslíka. V skutočnosti boli oxidy nájdené v horninách údajne o 300 miliónov rokov starších ako prvé živé bunky. Kyslík je produkovaný všetkými fotosyntetickými organizmami a je potrebný pre metabolizmus všetkých foriem života okrem niekoľkých mikroorganizmov. Redukčná atmosféra bohatá na vodík sa v týchto experimentoch použila len preto, že aminokyseliny a dusíkaté zásady sa v oxidačnom prostredí spontánne nevytvoria.

Je zaujímavé, že pri svojom experimente prechodu elektrickej iskry cez jeho simulovanú atmosféru Miller zachránil aminokyseliny, ktoré vyprodukoval, len preto, že ich odstránil z oblasti iskry. Keby ich tam nechal, iskra by ich rozložila. Navyše, za predpokladu, že aminokyseliny prežili deštruktívnu ultrafialovú atmosféru primitívnej Zeme a dostali sa do oceánu, aby vytvorili teoretickú „organickú polievku“, ďalšie chemické reakcie by neboli možné, pretože vodné plochy nevedú k potrebnej chémii.

Ďalší problém vzniká v súvislosti s aminokyselinami, o ktorých sa predpokladalo, že vznikli náhodou. Ani správne poradie tých správnych aminokyselín stále nestačí na vytvorenie funkčnej molekuly proteínu. Každý z 20 rôznych typov aminokyselín prítomných v zložení bielkovín musí byť „ľavák“. Napriek tomu, zatiaľ čo niektoré aminokyseliny sú „ľavoruké“, iné sú „pravotočivé“. Ak by sa vytvorili náhodne v „bio polievke“, je najpravdepodobnejšie, že by sa vyskytovali v približne rovnakých pomeroch. Otázka, ako by sa špecificky požadovaná kombinácia „ľavorukých“ aminokyselín mohla náhodou zjednotiť, a zároveň vylúčiť „pravotočivé“ aminokyseliny, predstavuje slepú uličku pre abiogenézu.

Napriek tomu mnohí evolucionisti stále veria, že experimenty ako Millerove ukázali, že život mohol začať šťastnými interakciami na ranej Zemi.


Jednotka buniek

Mikroskop
Existuje mnoho rôznych druhov buniek a to znamená, že bunky sa môžu meniť vo veľkosti. Až na pár výnimiek sú jednotlivé bunky príliš malé na to, aby ich bolo možné vidieť voľným okom, takže vedci na ich štúdium používajú mikroskopy. To znamená, že pred vynálezom mikroskopu bolo všetko, čo sme si mysleli, že vieme o tom, čo tvorí živú bytosť, založené na záveroch alebo na tom, čo sme si všimli. Skutočne sme len za posledných štyristo rokov objavili to, čo teraz vieme o bunkách, a ako sa technológia stáva sofistikovanejšou, stále sa učíme viac o úlohách a štruktúrach, ktoré tvoria bunky.

A mikroskop je vedecký nástroj alebo nástroj, ktorý sa používa na prezeranie veľmi malých vecí, ako sú bunky a iné veci, ktoré nemôžete vidieť iba očami. V závislosti od druhu mikroskopu môžete vidieť niečo zväčšené alebo väčšie, viac ako stokrát väčšie ako v skutočnom živote. Mikroskopy, ktoré dnes používame, sú oveľa zložitejšie ako tie prvé, ktoré používal v roku 1600 Antony van Leeuwenhoek, holandský obchodník, ktorý bol veľmi zručný vo výrobe šošoviek. Aj keď jeho šošovky neboli skvelé a dnes sa považujú za staré, van Leeuwenhoek videl pohyby živých vecí, ktoré sa skladajú iba z jednej bunky a spermií, ktoré nazval „zvieratá“. Bol jedným z prvých ľudí, ktorí videli celu bližšie, než kedykoľvek predtým!

Až v roku 1665 vymyslel vedec menom Robert Hooke termín „bunka“. Vychádzalo z latinského slova pre „malú miestnosť“. Hooke študoval korkové bunky cez zväčšovaciu šošovku. Tieto bunky pochádzajú z rastlín a majú bunkové steny, vyzerali ako krabice, čo inšpirovalo aj názov, ktorý im dal. Zatiaľ čo objav týchto malých stavebných blokov vyvolal veľké vzrušenie v celej vedeckej komunite, až oveľa neskôr sme prišli so správnym vybavením, aby sme mohli vidieť vnútro bunky a získať o nich ešte viac podrobností.

Bunková teória
Koncom 30. rokov 19. storočia dvaja vedci študovali tkanivá živých vecí a navrhli to, čo je dnes známe ako bunková teória. Bunková teória popisuje pravidlá, ktoré dodržiavajú všetky živé veci. The bunkovej teórie má tri časti: všetko živé sa skladá z jednej alebo viacerých buniek, bunky sú základnou jednotkou života a nové bunky môžu pochádzať len z už existujúcich buniek. Pozrime sa bližšie na časti bunkovej teórie!

Bunky tvoria celý život
Jednou z najjednoduchších charakteristík života, ktorá nám pomáha určiť, či je niečo biotické alebo živé, je zistiť, či existuje jedna alebo viac buniek. Možno sa však pýtate, ako ľudia určili, či je niečo živé predtým, ako sme sa dozvedeli o bunkách? Predstavme si, že sme v dobe pred vynálezom mikroskopov, či dokonca zväčšovacích šošoviek. Čo môžeme pozorovať, čo nám povie, či niečo bolo živé alebo nie? Väčšina zvierat sa môže pohybovať, ale niektoré, ako napríklad morské sasanky, zostávajú prilepené na kuse koralu po väčšinu svojho života. To znamená, že schopnosť pohybu nie je dostatočne dobrým faktorom na to, aby sme niečo nazvali zvieraťom. Väčšina rastlín sa nepohybuje spôsobom, ktorý je ľahké pozorne sledovať, ale vieme, že rastliny sú živé z iných dôvodov. Prírodné aj ľuďmi vytvorené veci, o ktorých vieme, že nie sú živé, ako napríklad oheň, automobily, vietor a voda, sa môžu pohybovať. To opäť znamená, že nemôžeme používať mobilitu ako spôsob, ako zistiť, či je niečo živé. Objav bunky ako stavebného kameňa, ktorý definuje každý jednotlivý organizmus známy tejto Zemi, je niečo, čo pretvorilo štúdium biológie.


Bunky a základné jednotky života
Všetko, čo naše telo robí, možno vysledovať späť k spôsobu, akým fungujú naše bunky. Pre živé organizmy, ktoré sa skladajú len z jednej bunky, to znamená, že všetko, čo živá vec robí, ako je jedá, vytvára viac svojho druhu a odstraňuje odpad, je samo osebe bunkovou funkciou. Pre živé organizmy s viac ako jednou bunkou to znamená, že všetky naše bunky vykonávajú malé úlohy, ktoré spolupracujú, aby pomohli živej bytosti prežiť. Zamyslime sa nad obyčajným procesom dýchania. Tento proces si často predstavujeme ako vdychovanie a vydychovanie vzduchu ústami alebo nosom, ktorý bude prechádzať pľúcami. Spôsob, akým spracovávame obsah vzduchu a prijímame len to, čo potrebujeme, sa však deje v bunkách. Živočíšne bunky závisia od príjmu kyslíka a výdaja oxidu uhličitého. K skutočnej výmene týchto materiálov dochádza v malých množstvách molekúl, keď prechádzajú dovnútra a von z bunkovej membrány. Množstvo týchto materiálov sa však sčítava, keď tieto procesy prebiehajú v obrovskom počte buniek spoločne v celom tele živého tvora s viac ako jednou bunkou. Keď jeme jedlo a odstraňujeme odpad, sú to naše bunky, ktoré rozkladajú molekuly, dostávajú von živiny a vypúšťajú to, čo nemôžeme využiť.

Bunky pochádzajú z iných buniek
Teraz chápeme, že všetky živé veci sú vytvorené procesom reprodukcie. Predtým, ako sme mohli použiť nástroje, ktoré by nám mohli pomôcť pozornejšie sledovať bunky, bolo niekoľko otázok, ako vznikli živé bytosti. Kedysi sa verilo, že živé veci môžu pochádzať z vecí, ktoré nežijú. Spontánna generácia je viera, že živé veci sa môžu objaviť z vecí, ktoré nie sú živé. Mnohí vedci robili experimenty, aby sa pokúsili pochopiť, či je to možné alebo nie. Jedným z nich bol taliansky lekár Francesco Redi, ktorý v roku 1668 vykonal test na skúmanie toho, ako veci fungujú. Bol jedným z prvých, ktorí zavrhli myšlienku, že červy (larvy múch) sa môžu objaviť spontánnou tvorbou na mäse vynechanom v otvorený vzduch. Uhádol, že zabránenie priamemu kontaktu múch s mäsom by tiež zabránilo červom. Redi nechal mäso v každej zo šiestich nádob. Dve boli otvorené na vzduchu, dve boli prikryté gázou a dve boli pevne utesnené. Jeho hypotéza sa potvrdila, keď sa v nezakrytých nádobách vyvinuli červy, ale žiadne červy sa neobjavili ani v nádobách pokrytých gázou, ani v tesne uzavretých nádobách. Dospel k záveru, že červy sa môžu tvoriť len vtedy, keď muchy môžu klásť vajíčka do mäsa a že červy sú mláďatami múch, nie produktom spontánnej generácie. O tejto téme sa diskutovalo až do roku 1900, ale teraz, keď lepšie rozumieme spôsobu, akým sa živé veci rozmnožujú, vieme, že to podporuje bunkovú teóriu.

Nová technológia a práca mnohých vedcov viedli k pochopeniu buniek, ktoré máme dnes. Mikroskop a roky výskumu ukázali, že: všetko živé sa skladá z jednej alebo viacerých buniek, bunky sú jednoduchou jednotkou života a nové bunky môžu pochádzať len z už existujúcich buniek. Aj keď sú tieto myšlienky pravdivé, vždy je čo učiť a technológia otvára možnosti pre nové štúdie o bunkách.


Objav spojených génov

Zdalo sa, že gény sú súčasťou chromozómov. V roku 1910 bola táto myšlienka posilnená demonštráciou paralelného dedenia určitých Drosophila (druh ovocnej mušky) gény na chromozómoch určujúcich pohlavie od amerického zoológa a genetika Thomasa Hunta Morgana. Morgan a jeden z jeho študentov, Alfred Henry Sturtevant, ukázali nielen to, že určité gény sa zdajú byť spojené na rovnakom chromozóme, ale že vzdialenosť medzi génmi na tom istom chromozóme sa dá vypočítať meraním frekvencie, pri ktorej vznikajú nové chromozomálne kombinácie (tieto boli navrhnuté, aby boli spôsobené chromozomálnym zlomom a opätovným spojením, známym aj ako crossing over). V roku 1916 ďalší Morganov študent, Calvin Bridges, použil ovocné mušky s extra chromozómom, aby bez akýchkoľvek pochybností dokázal, že jediný spôsob, ako vysvetliť abnormálnu dedičnosť určitých génov, je, ak sú súčasťou extra chromozómu. Americký genetik Hermann Joseph Müller ukázal, že nové alely (nazývané mutácie) môžu byť produkované pri vysokých frekvenciách ošetrením buniek röntgenovým žiarením, čo je prvý dôkaz environmentálneho mutagénneho agens (mutácie môžu vzniknúť aj spontánne). V roku 1931 americká botanička Harriet Creighton a americká vedkyňa Barbara McClintock preukázali, že nové alelické kombinácie spojených génov korelovali s fyzicky vymenenými časťami chromozómov.


3.1: Spontánna generácia – Biológia

Mykoplazmy sú najneobvyklejšie samoreplikujúce sa baktérie, ktoré majú veľmi malé genómy, chýbajú im zložky bunkovej steny, vyžadujú cholesterol na membránovú funkciu a rast, používajú UGA kodón pre tryptofán, prechádzajú cez filtre „zadržujúce baktérie“ a vykazujú genetickú ekonomiku, ktorá si vyžaduje prísny závislosť od hostiteľa na živinách a útočisku. Okrem toho mnohé mykoplazmy patogénne pre ľudí a zvieratá majú mimoriadne špecializované vrcholové organely, ktoré sprostredkovávajú ich intímnu interakciu s eukaryotickými bunkami. Toto prežitie prispôsobené hostiteľovi sa dosahuje povrchovým parazitizmom cieľových buniek, získaním základných biosyntetických prekurzorov a v niektorých prípadoch následným intracelulárnym vstupom a prežitím. Mylné predstavy o úlohe mykoplazmy v patogenéze ochorenia možno priamo pripísať ich biologickým jemnostiam a základným deficitom v chápaní ich virulentných schopností. V tomto prehľade zdôrazňujeme biológiu a patogenézu týchto prokaryotov a poskytujeme nové dôkazy, ktoré môžu viesť k zvýšenému uznaniu ich úlohy ako ľudských patogénov.

Žiadna iná skupina prokaryotov nebola tak zapletená do kontroverzie a vytvorenia jasného patogénneho výklenku ako mykoplazmy. Ich determinanty virulencie sú nepopierateľne zložité a ich jedinečné biologické vlastnosti pravdepodobne spochybňujú hostiteľa inak ako typické bakteriálne patogény (1, 2). Tiež početné Mykoplazma Zdá sa, že druhy zahŕňajú komenzálnu mikrobiálnu flóru zdravých osôb (3) a spojenie týchto mykoplazmov s ochorením komplikuje diagnostiku a vyžaduje rozsiahle a vysoko špecifické sérologické údaje, údaje o nukleových kyselinách a epidemiologické údaje. Napriek tomu môžu mykoplazmy samy osebe spôsobiť akútne a chronické ochorenia na viacerých miestach so širokým spektrom komplikácií a sú zapojené ako kofaktory ochorenia. Nedávno boli mykoplazmy spájané ako kofaktor s patogenézou AIDS a malígnou transformáciou, chromozomálnymi aberáciami, syndrómom vojny v Perzskom zálive a inými nevysvetliteľnými a komplexnými chorobami, vrátane syndrómu chronickej únavy, Crohnovej choroby a rôznych artritídy (4-8). Dokonca aj s pribúdajúcimi dôkazmi o ich všadeprítomnom a patogénnom potenciáli mykoplazmy stále vyvolávajú obraz skupiny nejasných alebo impotentných mikroorganizmov. Napriek tomu sú to evolučne pokročilé prokaryoty (9-11) a ich elitný status bakteriálnych patogénov „novej generácie“ si vyžaduje nové paradigmy na úplné pochopenie ich chorobného potenciálu.

Mykoplazmy, ktorým chýbajú bunkové steny, ale majú výrazné plazmatické membrány obsahujúce sterol, sú taxonomicky oddelené od iných baktérií a patria do triedy Mollicutes (mollis, mäkké cutis, koža). Mollicutes, termín, ktorý zahŕňa prokaryoty bez bunkovej steny priradené k mnohým rodom v triede Mollicutes a často sa používa zameniteľne s mykoplazmami, je nezvyčajný aj z iných biologických dôvodov. Sú evolučnými potomkami grampozitívnych baktérií s nízkym obsahom G+C a prostredníctvom redukcie chromozómov predstavujú najmenšie samoreplikujúce sa formy života. Ich efektívna veľkosť genómu, ktorá ilustruje extrémnu biologickú génovú ekonomiku, kladie komplexné nutričné ​​požiadavky, ako je závislosť na externých dodávkach biosyntetických prekurzorov, vrátane aminokyselín, nukleotidov, mastných kyselín a sterolov. Táto obmedzená kódovacia kapacita diktuje mykoplazmám parazitický spôsob života, ktorý si môže nárokovať len málo patogénnych mikroorganizmov. Preto názor, že patogénne mykoplazmy môžu rásť „nezávisle“, vyžaduje ocenenie ich náročného charakteru a ich dôvernej závislosti od hostiteľa. Kvôli týmto vlastnostiam patria patogénne mykoplazmy medzi mikroorganizmy, ktoré sa ťažko pestujú z klinických vzoriek a zostávajú častými kontaminantmi primárnych a kontinuálnych eukaryotických bunkových línií a tkanivových kultúr (12). V niektorých prípadoch je kontaminácia mykoplazmami zrejmá, pretože infikované eukaryotické bunky vykazujú abnormálny rast, metabolizmus a morfológiu. Mykoplazmy však často vytvárajú skryté a chronické infekcie cieľových buniek, ktoré vedú buď k neplatným a zavádzajúcim údajom, alebo k zavedeniu mykoplazmy alebo ich produktov do činidiel určených na terapeutické alebo výskumné účely. Nedávny dôraz na izoláciu vírusových činidiel, ako je vírus ľudskej imunodeficiencie (HIV)-1, z ľudských primárnych lymfocytových buniek tiež ukázal častú kokultiváciu mykoplaziem ľudského pôvodu. Nežiaducimi zdrojmi exogénnych mykoplaziem sú často sérové ​​produkty a filtrom „sterilizované“ (450 nm) roztoky krížová kontaminácia už infikovanými bunkovými kultúrami, vírusovými zásobami alebo imunologickými prípravkami v technike, vrátane aerosólov z dýchacieho traktu alebo ústami. pipetovanie neznalosť problému mykoplazmy alebo vedecká ľahostajnosť.

Boli publikované podrobné aktuálne prehľady popisujúce biologické a patogénne vlastnosti mykoplaziem (1,2,13,14). Naším zámerom je poskytnúť stručnú historickú perspektívu úlohy mykoplazmy pri ľudských ochoreniach a zdôrazniť objavy nových Mykoplazma druhy a ich spojenie s ľudskými chorobami a stavmi hostiteľa, ktoré predstavujú problémy pri detekcii a liečbe, opisujú vybrané biologické vlastnosti mykoplazmy v súlade s ich intímnym vzťahom k hostiteľovi a možnými mechanizmami patogenity a riešia nedávne kontroverzie spojené s mykoplazmami ako novými infekčnými agens. Obnovená pozornosť venovaná týmto otázkam môže poskytnúť impulz na demystifikáciu mykoplazmov a zlepšenie ich postavenia ako pravých patogénov nesúcich karty.

Historické perspektívy

Najstaršie správy o mykoplazmách ako infekčných agensoch u ľudí sa objavili v 30. a 40. rokoch 20. storočia. V tom čase bola primárna atypická pneumónia spojená s infekčným agensom, ktorý kvôli svojej malej veľkosti a v tom čase neznámym prirodzeným biologickým vlastnostiam prešiel cez filtre zadržiavajúce baktérie, odolával penicilínovým a sulfónamidovým terapiám a prispôsobil sa rastu v embryonovaných vajíčkach a tkanivách. kultivačné bunky. Korelácie medzi etiologickým agensom "chodiacej pneumónie" s vírusmi, L-formami a agensmi podobnými pleuropneumónii (v publikáciách a učebniciach tej doby označované ako PPLO) boli časté a často zavádzajúce. Nakoniec, definitívne štúdie na začiatku 60. rokov 20. storočia Mycoplasma pneumoniae ako jedinú príčinu primárnej atypickej pneumónie spojenej s chladovým aglutinínom (2). Dnes M. pneumoniae zostáva dôležitou príčinou pneumónie a iných porúch dýchacích ciest, ako je tracheobronchitída a faryngitída (13,14), a je spojená s mimopľúcnymi prejavmi, ako sú hematopoetické, exantémové, kĺbové, centrálne nervové, pečeňové, pankreasové a kardiovaskulárne syndrómy (15 ).

Zmätok spojený s M. pneumoniae-sprostredkované infekcie sa mnohokrát opakovali s inými mykoplazmami, ktorých detekcia v klinických vzorkách prostredníctvom kultúr, protilátok alebo testovania na báze DNA sa často odmieta ako „iba mykoplazmy“, aj keď sa zdajú byť primárnymi patogénmi. V urogenitálnom trakte zdravých osôb sa bežne vyskytujú dve mykoplazmy Mycoplasma hominis a Ureaplasma urealyticum. V priebehu rokov sa však dokázala patogénna úloha týchto mykoplaziem pri ochoreniach urogenitálneho traktu dospelých, novorodeneckých respiračných infekciách a celom rade iných ochorení zvyčajne u pacientov s oslabenou imunitou (2).

Niekoľko nedávnych príkladov ilustruje rastúci vplyv Mykoplazma druhov na objavujúce sa choroby. Mycoplasma fermentans kmene boli prvýkrát izolované z dolného pohlavného traktu dospelých mužov aj žien začiatkom 50. rokov 20. storočia, ale ich úloha pri klasickom ochorení dolných pohlavných orgánov nebola stanovená (16). Správy v 70. rokoch 20. storočia M. fermentans v kĺboch ​​pacientov s reumatoidnou artritídou a v kostnej dreni detí s leukémiou vzbudili očakávania týkajúce sa jej patogénneho potenciálu (17,18), tieto nálezy neboli dostatočne potvrdené. Nedávno sa však nazhromaždil dostatok dôkazov na to, aby sa stanovila dôležitá a vznikajúca úloha M. fermentans pri ochoreniach dýchacích ciest a kĺbov u ľudí. Napríklad, M. fermentans bola zistená špecifickými technikami génovej amplifikácie, ako je polymerázová reťazová reakcia (PCR) v synoviálnej tekutine pacientov so zápalovou artritídou, ale nie v kĺboch ​​pacientov s juvenilnou alebo reaktívnou artritídou (19). V dvoch ďalších štúdiách s použitím PCR M. fermentans bol identifikovaný v horných dýchacích cestách u 20 % až 44 % zdravých aj HIV infikovaných pacientov (20,21) a bol spojený so syndrómom akútnej respiračnej tiesne u osôb bez imunity (22).

Mycoplasma genitalium bola zistená v urogenitálnom trakte dvoch pacientov s negonokokovou uretritídou v roku 1981 (23), ale viac ako desaťročie sa o distribúcii a patogenite hostiteľa vedelo veľmi málo. Skoré experimentálne štúdie preukázali, že organizmus spôsobil infekcie dolných pohlavných ciest u samcov aj samíc šimpanzov, s rozsiahlou kolonizáciou močovej trubice u samcov a zjavnou inváziou tkaniva, ktorá nakoniec viedla k zjavnej bakteriémii (24). Avšak náročné požiadavky na rast M. genitalium z ľudských hostiteľov výrazne obmedzili ďalšie štúdium až do príchodu molekulárnych detekčných techník. Špecifické sekvencie v géne 140 kDa adhezínového proteínu M. genitalium boli vybrané ako ciele v detekčnom teste založenom na PCR (25,26).Následná aplikácia týchto techník v prípadoch akútnej negonokokovej uretritídy, okrem pacientov kolonizovaných alebo infikovaných Chlamydia trachomatis, poskytla množstvo dôkazov o účasti M. genitalium ako etiologického agens tohto ochorenia (27-29). tiež M. genitalium existuje podozrenie na chronickú negonokokovú uretritídu a zápalové ochorenie panvy (30).

Objav v roku 1988 M. genitalium kmeňov vo vzorkách ľudského nazofaryngeálneho hrdla, kde boli často zmiešané s kmeňmi M. pneumoniae, nielen dramaticky zmenil koncept distribúcie hostiteľov M. genitalium ale tiež vyvolali kritické otázky o úlohe tejto mykoplazmy pri ľudských respiračných ochoreniach (31). Avšak imunologická skrížená reaktivita medzi M. genitalium a M. pneumoniae a neschopnosť väčšiny konvenčných diagnostických sérologických testov jednoznačne identifikovať M. genitalium skomplikovali jeho vymedzenie pri akútnom respiračnom ochorení človeka. Zistili sa testy PCR špecifické pre organizmus M. genitalium vo vzorkách hrdla pacientov infikovaných HIV-1 (32). Tieto sondy však neboli aplikované na kontrolné skupiny a pacientov v prepuknutí akútneho respiračného ochorenia a/alebo pneumónie, aby sa zistilo, či M. genitalium samotný je etiologickým činidlom pri respiračných infekciách.

M. genitalium sa podieľa ako etiologické činidlo pri niektorých ochoreniach ľudských kĺbov. Táto klinická korelácia začala pozorovaním zmiešanej infekcie M. pneumoniae a M. genitalium vo vzorkách synoviálnej tekutiny neimunokompromitovaného pacienta po akútnej respiračnej infekcii (33). Ani pre jednu nebola stanovená prevládajúca úloha Mykoplazma druhov pri počiatočnom respiračnom ochorení alebo v kĺbových prejavoch, hoci boli opísané dôkazy o implikácii postinfekčnej autoimunity voči obom organizmom. Tieto zistenia podnietili test PCR na synoviálnych tekutinách od pacientov s rôznymi artritickými syndrómami, ktorý prezentoval kazuistiky dvoch z 13 pacientov s M. genitalium zistené v kĺbových tekutinách (34).

Ďalšia oblasť vznikajúcich mykoplazmatických infekcií sa týka imunodeficiencie. Hoci pacienti s vrodenými alebo získanými poruchami tvorby protilátok sú náchylní na širokú škálu mikrobiálnych infekcií, jedinečná náchylnosť takýchto pacientov na mykoplazmatické infekcie je stále väčším problémom, najmä vzhľadom na počet výskytov, typy príslušných mykoplazmov a ťažkosti pri terapeutickom manažmente takýchto infekcií. Okrem toho zvýšené používanie predĺženej alebo trvalej imunosupresívnej chemoterapie, ktorá sa vyžaduje u pacientov, ktorí podstupujú transplantáciu tkanív alebo orgánov alebo liečbu rôznych malígnych ochorení, tiež zvýšilo riziko mykoplazmatických infekcií spôsobených mykoplazmami, ktoré sú súčasťou normálnej ľudskej mäkkýšovej flóry, až po tie, ktoré sa získali prostredníctvom zvierat. kontakt.

Súvislosť medzi imunodeficienciou a mykoplazmatickými infekciami bola prvýkrát hlásená v polovici 70. rokov 20. storočia u pacientov s primárnou hypogamaglobulinémiou a infekciou U. urealyticum, M. pneumoniae, Mycoplasma salivarium, a M. hominis lokalizované v kĺbovom tkanive, často s deštruktívnou artritídou. Podobné kĺbové infekcie u hypogamaglobulinemických pacientov s týmito mykoplazmatickými druhmi sú naďalej hlásené (35). Keďže väčšina týchto mäkkýšov, možno s výnimkou M. pneumoniaesa vyskytujú ako súčasť normálnej ľudskej flóry, pôvod takýchto kĺbových infekcií sa považuje za endogénny. Pacienti s hypogamaglobulinémiou a inými deficitmi protilátok sú tiež obzvlášť náchylní na mykoplazmatické infekcie horných dýchacích ciest a močových ciest spôsobené najčastejšie M. pneumoniae alebo U. urealyticumv uvedenom poradí (36).

Mykoplazmatické infekcie po transplantácii orgánov a imunosupresívnej chemoterapii boli pozorované na začiatku osemdesiatych rokov minulého storočia, pričom obe M. hominis a U. urealyticum hlásené najčastejšie (37-39). Hoci tieto infekcie s najväčšou pravdepodobnosťou pochádzajú z pacientovej normálnej mikrobiálnej flóry, nedávna správa o prenose darcom M. hominis dvom príjemcom pľúcneho aloštepu (40) naznačuje, že darcovské tkanivo môže byť dôležitejším faktorom pri transplantácii infekcií, než sa v súčasnosti uznáva.

Zatiaľ čo pacienti s defektmi protilátok alebo pacienti užívajúci imunosupresívne lieky sa zdajú byť najcitlivejšími na infekcie mykoplazmami prítomnými v zdravých tkanivách, objavujúce sa dôkazy naznačujú, že kontakt s inými mykoplazmami v prostredí je dôležitým rizikom. Napríklad priama izolácia mačacej mykoplazmy (M. felis) z kĺbu hypogamaglobulinemického pacienta so septickou artritídou bol nedávno hlásený (41), s podozrením na prenos uhryznutím mačkou 6 mesiacov pred nástupom artritídy. Ďalšie príklady zahŕňajú smrteľnú septikémiu spôsobenú M. arginini, bežná zvieracia mykoplazma, z krvi a viacerých tkanivových miest zamestnanca bitúnku, ktorý mal pokročilý non-Hodgkinov lymfóm a hypogamaglobulinémiu (42) a septikemickú infekciu mykoplazmou psov (M. edwardii) u pacienta s pokročilým AIDS (M.K.York, pers. comm.).

Jedným z najdôležitejších aspektov mykoplazmatických infekcií u pacientov s imunodeficienciou je častá neschopnosť kontrolovať takéto infekcie vhodnými širokospektrálnymi antibiotikami. Hoci sú tetracyklíny a erytromycíny účinnými chemoterapeutikami pri mnohých mykoplazmatických infekciách, M. fermentans a M. hominis kmene sú zvyčajne rezistentné na erytromycín a kmene rezistentné na tetracyklín M. hominis aU. urealyticum boli hlásené z dolného urogenitálneho traktu pacientov. Avšak tieto antibiotiká a väčšina iných širokospektrálnych činidiel majú obmedzenú mykoplazmacidnu aktivitu in vivo a ich účinnosť nakoniec závisí od neporušeného imunitného systému hostiteľa, ktorý eliminuje mykoplazmy. Väčšina hypogamaglobulinemických pacientov nemá schopnosť vytvoriť silnú protilátkovú odpoveď. Pokyny na zvládnutie takýchto mykoplazmatických infekcií u pacientov s poruchami imunity by mali zahŕňať okamžité testovanie izolovaného mollicute in vitro proti širokému spektru antibiotík, urýchlené podávanie antibiotika najvhodnejšou cestou (intravenózne, ak je to opodstatnené), predĺžená liečba ukončená iba vtedy, ak žiadna rýchla klinická alebo mikrobiologická odpoveď a možné podanie intravenózneho imunoglobulínu (35,36). Klinická liečba mykoplazmatických infekcií u pacientov po transplantácii je zložitejšia, pretože imunoglobulíny môžu zvýšiť odmietnutie štepu alebo orgánu. Pri absencii vhodných mykoplazmacídnych chemoterapeutických činidiel je súčasnou metódou voľby intenzívna a trvalá chemoterapia s najaktívnejším antibiotikom.

Mechanizmy patogenity

Obrázok 1. Transmisné elektrónové mikrofotografie špecializovanej hrotovej organely pozitívnej na cytadherenciu M. pneumoniae demonštrujúce a) skrátenú štruktúru s nap, b) zhlukovanie proteínov súvisiacich s cytadherenciou (P1, B, C, P30) na základe špičky.

Obrázok 2. Mikrosnímka transmisného elektrónového mikroskopu infikovaného krúžku priedušnice škrečka M. pneumoniae (43). Všimnite si orientáciu mykoplaziem prostredníctvom ich špecializovaných hrotových organel, ktoré umožňujú úzke spojenie s.

Mnoho mykoplazmatických patogénov vykazuje filamentózny vzhľad alebo vzhľad v tvare banky a vykazuje výrazné a špecializované organely polárneho hrotu, ktoré sprostredkúvajú pripojenie k hostiteľským cieľovým bunkám (43, 44). Tieto štruktúry hrotov sú komplexné, zložené zo siete interaktívnych proteínov, označených adhezínov a proteínov napomáhajúcich priľnavosti (obrázok 1, [14,43]). Tieto proteíny štrukturálne a funkčne spolupracujú pri mobilizácii a koncentrácii adhezínov na špičke a umožňujú mykoplazmatickú kolonizáciu slizníc a povrchov eukaryotických buniek, pravdepodobne prostredníctvom hostiteľských sialoglykokonjugátov a sulfátovaných glykolipidov (obrázok 2, [14,43,45]). Zdá sa, že proteíny súvisiace s mykoplazmatickou cytadherenciou predstavujú nadrodinu génov a proteínov, ktoré boli konzervované horizontálnym prenosom génov z rodiny predkov. Táto proteínová sieť sa podobá špecializovanému aparátu podobnému cytoskeletu, ktorý môže predstavovať prekurzor cicavčích komplexov podobných cytoskeletu a extracelulárnej matrici (14). Iné Mykoplazma druhy nemajú odlišné štruktúry hrotov, ale sú schopné cytadherencie a môžu využívať príbuzné gény alebo proteíny alebo alternatívne mechanizmy povrchového parazitizmu.

Rodina mykoplazmatických génov a proteínov zapojených do cytadherencie bola najrozsiahlejšie študovaná v M. pneumoniae (14,43,46-48). Nepriľnavé fenotypy, ktoré vznikajú spontánnou mutáciou pri vysokej frekvencii, boli kategorizované do mutantných tried na základe odlišných proteínových profilov. Tieto necytadherujúce mykoplazmy nedokážu syntetizovať špecifické proteíny súvisiace s cytadherenciou alebo ich nie sú schopné stabilizovať na špičke organely, čo vedie k abnormálnym anatomickým štruktúram špičky a avirulencii (43). Spontánna reverzia na cytadherujúci fenotyp je sprevádzaná opätovným objavením sa implikovaných proteínov, obnovením štrukturálne a funkčne intaktných špičiek a návratom plnej infekčnosti (43). Boli opísané podobné gény a proteíny súvisiace s cytadherenciou M. genitalium na základe biochemických, imunologických a genetických analýz (25,49,50). Okrem toho existujú nápadné podobnosti v poradí operónov, ktoré obsahujú gény súvisiace s cytadherenciou a organizáciu týchto génov v rámci každého operónu M. pneumoniae a M. genitálie (14,50,51). Tieto podobnosti posilňujú neočakávané vzájomné vzťahy M. genitalium, spolu s M. pneumoniaez výterov z nazofaryngeálneho hrdla pacientov s akútnymi respiračnými ochoreniami a zo synoviálnych tekutín pacientov s artritídou, ako je opísané v predchádzajúcej časti (31,33). Izolácia M. pneumoniae z ľudského urogenitálneho traktu (52) ďalej naznačuje, že tieto mykoplazmy si vyvinuli parazitické stratégie, ktoré zahŕňajú prekrývajúce sa tkanivové tropizmy, ako je určené genetickou a chemickou príbuznosťou ich cytadherenčných génov a proteínov (14, 25, 43, 50, 51). Nedávne použitie transpozónovej mutagenézy na generovanie M. pneumoniae a M. genitalium transformanty vykazujúce fenotypy s deficitom cytadherencie by mali ďalej objasniť vzťahy medzi génmi a proteínmi súvisiacimi s cytadherenciou a identifikovať ďalšie miesta, ktoré predtým neboli spojené s cytadherenciou (46, 53).

Zaujímavá vlastnosť špecifické M. pneumoniae a M. genitalium adhezínov je ich mnohonásobná génová kópia (14,43,54,55,56). Aj keď v operónoch súvisiacich s adhezínom existuje iba jedna kópia štruktúrnych génov adhezínu v plnej dĺžke, presné oblasti týchto génov adhezínu sa detegujú ako jednotlivé genómové kópie, zatiaľ čo iné oblasti sa vyskytujú ako úzko homológne, ale nie identické, viacnásobné kópie. Inými slovami, mnohonásobné skrátené a so sekvenciou súvisiace kópie génov adhezínu sú rozptýlené v celom genóme, čo by mohlo generovať variáciu adhezínu prostredníctvom homológnej rekombinácie. V súlade s touto možnosťou je existencia polymorfizmov dĺžky restrikčných fragmentov v adhezínových génoch ľudských klinických izolátov M. pneumoniae a M. genitaliumčo sa odráža v sekvenčnej divergencii v oblastiach s viacerými kópiami adhezínových génov (56-59). Zdá sa, že repertoár čiastočných génových oblastí súvisiacich s adhezínom slúži ako rezervoár na reguláciu štrukturálnych a funkčných vlastností mykoplazmatických adhezínov prostredníctvom rekombinácií, čo môže viesť k obchádzaniu imunitnej odpovede hostiteľa. Pravdepodobne sa vyskytnú mechanizmy fázových a antigénnych variácií, v ktorých mykoplazmatické adhezíny vykazujú zmenené špecificity a afinity, ako je určené organizáciou konštantných a variabilných adhezínových génových sekvencií. Preto, napriek svojim malým genómom, patogénne mykoplazmy uľahčujú preskupenia DNA prostredníctvom opakujúcich sa génových sekvencií, čím podporujú genetickú diverzitu a maximalizujú kódovací potenciál ich obmedzených genómov. Zdá sa, že imunodominantné epitopy mykoplazmatických adhezínov nie sú totožné s doménami sprostredkujúcimi adherenciu (13). Posledne menované sú čiastočne kódované oblasťami jednej kópie adhezínových génov a sú vysoko konzervované, čo posilňuje ich základnú úlohu pri mykoplazmatickom rozpoznávaní receptorov hostiteľských buniek a kolonizácii (60, 61). Je nepravdepodobné, že by hostiteľská imunoreaktivita zameraná na variabilné oblasti nesprostredkujúce cytadherenciu generovala účinné protilátky blokujúce cytadherenciu, čo môže čiastočne objasniť pozorované vysoké miery reinfekcie pacientov. Teda zoskupenie klinických izolátov z M. pneumoniae do dvoch kategórií, na základe sekvenčnej divergencie v oblastiach s viacerými kópiami adhezínového génu (56-59), spolu s imunitným stavom populácie, môžu vysvetliť epidemiologické vzorce M. pneumoniae zaznamenané v priebehu rokov.

Ďalšou charakteristikou proteínov súvisiacich s cytadherenciou je ich zloženie bohaté na prolín, ktoré výrazne ovplyvňuje skladanie a väzbu proteínov. Niekoľko správ potvrdilo dôležitosť týchto domén bohatých na prolín v mykoplazmatickej cytadherencii a virulencii (47,48,62,63) a nedávne dôkazy ďalej naznačujú, že mykoplazmatické peptidylprolylizomerázy, tj cyklofilíny, sú rozhodujúce pri regulácii konformácie a funkcie vrcholová organela súvisiaca s mykoplazmatickou cytadherenciou, morfológia kolónií a rast (14, 64). Okrem tejto vlastnosti bohatej na prolín je jednou z najneobvyklejších vlastností adhezínov ich rozsiahla sekvenčná homológia s cicavčími štrukturálnymi proteínmi (1,14,33,43,47,48). Táto molekulárna mimika je obzvlášť zaujímavá, pretože sa už desaťročia predpokladá, že mykoplazmy vyvolávajú antiself reakciu, ktorá spúšťa imunitné poruchy, hoci základ pre indukciu bol nepolapiteľný (65). Pacienti s dokument M. pneumoniae respiračné infekcie preukazujú sérokonverziu na myozín, keratín a fibrinogén (33) a vykazujú mimopľúcne prejavy, ako sú exantémy a srdcové abnormality. Okrem toho, klasickým príkladom autoimunitných porúch sprostredkovaných baktériami je rozvoj akútnej reumatickej horúčky po streptokokovej infekcii (66). Antistreptokokové protilátky reaktívne proti ahelikálnym coiled-coil oblastiam proteínu M skrížene reagujú so srdcovým myozínom, tropomyozínom a mykoplazmatickými adhezínmi (14,66). V druhom prípade tieto mykoplazmatické adhezíny vykazujú homológie aminokyselinových sekvencií s ľudskými lymfocytovými proteínmi CD4 a hlavným histokompatibilným komplexom triedy II, ktoré by mohli vytvárať autoreaktívne protilátky a spúšťať zabíjanie buniek a imunosupresiu (67, 68). Mykoplazmy môžu tiež slúžiť ako mitogény B lymfocytov a T lymfocytov a indukovať autoimunitné ochorenie prostredníctvom aktivácie antiself T lymfocytov alebo polyklonálnych B lymfocytov. Multiorgánové proteínové prejavy mykoplazmatických infekcií u ľudí sú v súlade s patogenézou autoimunity. Okrem toho, schopnosť mykoplazmov indukovať široké spektrum imunoregulačných udalostí, sprostredkovaných produkciou cytokínov a priamymi účinkami na makrofágy, B a T bunky a gliové bunky, je dôkazom toho, že mykoplazmy majú vlastnosti primárnych mediátorov patogenézy (1,2 12,69). Napríklad produkcia cytokínov a aktivácia lymfocytov môžu buď minimalizovať ochorenie prostredníctvom aktivácie obranných mechanizmov hostiteľa, alebo zhoršiť ochorenie prostredníctvom rozvoja lézií (69,70). Tiež superantigén odvodený od Mycoplasma arthritidis, mykoplazma patogénna pre hlodavce, vyvoláva artritídu a prejavy chronických chorôb (69). Predpokladá sa, že v mykoplazmách ľudského pôvodu môžu existovať príbuzné molekuly podobné superantigénu, ktoré spúšťajú autoimunitné a iné zápalové patológie.

Zdá sa, že cytadherencia je počiatočným krokom v procese virulencie patogénnych mykoplazmov (obrázok 2) a predchádza spektru jemných alebo zjavných reakcií hostiteľských buniek. V špecifických prípadoch odlišná cytopatológia koreluje s infekciou Mykoplazma druhov, počtu adherentných mykoplazmov, dĺžky koinkubácie, indukcie prozápalových cytokínov a veku a imunitného stavu pacienta. Napríklad exacerbácia klinických syndrómov môže korelovať s anamnézou mykoplazmatickej infekcie, ako sa pozorovalo u pacientov s opakujúcimi sa M. pneumoniae expozície (2,13). Tiež zvýšená expresia prozápalových cytokínov spojených s patogenézou mykoplazmatického ochorenia sa môže zhodovať s intenzitou symptómov. V iných prípadoch mykoplazmatickú infekciu sprevádza chronické ochorenie alebo žiadne zjavné príznaky alebo symptómy ochorenia.

Ďalšie biologické vlastnosti mykoplaziem sa považujú za determinanty virulencie a zahŕňajú 1) tvorbu peroxidu vodíka a superoxidových radikálov adhéznymi mykoplazmami, čo indukuje oxidačný stres, vrátane poškodenia membrány hostiteľskej bunky, 2) kompetíciu a vyčerpávanie živín alebo biosyntetických prekurzorov mykoplazmami, čo narúša udržanie a funkciu hostiteľskej bunky 3) existencia materiálu podobného kapsule a povrchových vrstiev alebo štruktúr s hustotou elektrónov, čo poskytuje zvýšenú integritu povrchu mykoplazmy a prepožičiava imunoregulačné aktivity 4) vysokofrekvenčná fáza a antigénne variácie, ktoré vedú k povrchu diverzita a možné zamedzenie ochrannej imunitnej obrany hostiteľa 5) sekrécia alebo zavedenie mykoplazmatických enzýmov, ako sú fosfolipázy, ATPázy, hemolyzíny, proteázy a nukleázy do prostredia hostiteľskej bunky, čo vedie k lokalizovanému narušeniu a dezorganizácii tkaniva a chromozomálnym aberáciám a 6) intracelulárny pobyt, ktorý h sekvestruje mykoplazmy, vytvára latentné alebo chronické stavy a obchádza mykoplazmicídne imunitné mechanizmy a selektívne liekové terapie (1,2,71,72). O tom, či patogénne mykoplazmy vstupujú a prežívajú v cicavčích bunkách, sa diskutuje už mnoho rokov. V súlade s touto možnosťou, mykoplazmy vykazujú obmedzené biosyntetické schopnosti, sú veľmi náročné a závislé od hostiteľského mikroprostredia a komplexné kultivačné médium pre rast bol pozorovaný v tesnom kontakte s povrchmi cicavčích buniek a v rámci cieľových buniek môžu byť schopné iniciovať fúziu s hostiteľskými bunkami prostredníctvom ich jednotkové membrány obsahujúce cholesterol a prežijú dlhodobú odporúčanú antimikrobiálnu liečbu u ľudí a tkanivových kultúr.Nedávne pozorovania intaktných mykoplazmov v cytoplazme a perinukleárnych oblastiach tkanivových buniek od infikovaných pacientov a v bunkových kultúrach spolu s dôkazom, že mykoplazmy sú schopné dlhodobého intracelulárneho prežitia a replikácie in vitro, ponúkajú ďalší rozmer patogénneho potenciálu mykoplazmy (4,14,72,73).

Najnovšie kontroverzie: Potrava na zamyslenie alebo Twilight Zone

Na základe vyššie uvedených informácií sú stratégie virulencie vykazované mykoplazmami pravdepodobne súhrnom množstva biologických aktivít (1). Keďže žiadna zrejmá jednotlivá alebo skupina mykoplazmatických vlastností nerozlučne nekoreluje s prejavmi ochorenia, dôkaz, že mykoplazmy sú nosnými patogénmi, si vyžaduje dôkladné a vysoko špecifické mikrobiologické, epidemiologické a diagnostické kritériá, podrobný popis biochemických, genetických a imunologických charakteristík, ktoré rozlišujú virulentné a avirulentné mykoplazmy a reprodukovateľnosť symptómov ochorenia na experimentálnych zvieracích modeloch alebo pri prirodzenom šírení infekcie medzi vnímavými populáciami. Portfólio dostupných dôkazov týkajúcich sa patogenézy ochorení sprostredkovaných mykoplazmami je obmedzené. Tieto vedecké nedostatky vyvolávajú mylné predstavy o mykoplazmách ako o jedinom pôvodcovi infekčných chorôb, ako o predpokladaných kofaktoroch progresie iných chorôb a ako o univerzálnych kontaminantoch bunkových kultúr. Je zrejmé, že sa javí viacero ciest interakcie s cieľovými bunkami modus operandi z Mykoplazma druhov. S týmto koncepčným vedeckým rámcom ako pozadím stojí za zmienku päť nedávno navrhnutých a kontroverzných asociácií mykoplazmov s ľudskými chorobami.

Úloha mykoplazmy pri urýchľovaní progresie AIDS nemohla začať za mätúcich a komplikovanejších podmienok. Neskôr sa ukázalo, že činidlo podobné vírusu, ktoré vzniklo transfekciou buniek NIH 3T3 DNA z tkanív Kaposiho sarkómu pacientov s AIDS M. fermentans. Prehliadnutá história M. fermentans pri reumatoidnej artritíde a leukémii a jej častá kontaminácia bunkových kultúr, spolu so súčasnou súvislosťou s AIDS, boli významnými prekážkami, ktoré bolo potrebné prekonať pri jej zvýšení do patogénneho stavu. Pozorné a presvedčivé nezávislé štúdie niekoľkých laboratórií však naznačili M. fermentans ako príčina systémových infekcií a zlyhania orgánov u pacientov s AIDS (4,74). Izolácia M. fermentans zo vzoriek krvi a moču osôb infikovaných HIV, jeho detekcia pomocou PCR a imunohistochémie na viacerých miestach tkaniva v rôznych štádiách AIDS a jeho schopnosť stimulovať CD4+ lymfocyty a iné imunomodulačné aktivity Mykoplazma druhy ako kofaktor pri AIDS. V súlade s touto možnosťou, M. fermentans Ukázalo sa, že pôsobí synergicky s HIV na zvýšenie cytopatických účinkov na ľudské CD4+ lymfocyty. Zhodne s týmito štúdiami nová Mykoplazma druh, Mycoplasma penetranssa tiež ukázal ako potenciálny kofaktor pri progresii AIDS (75,76). Jeho izolácia takmer výlučne z moču HIV-infikovaných pacientov, mimoriadne vysoká prevalencia protilátok proti tejto mykoplazme u HIV-infikovaných pacientov a nie u HIV-séronegatívnych osôb a jeho schopnosť napadnúť cieľové bunky a aktivovať imunitný systém HIV- infikovaných pacientov v rôznych štádiách ochorenia koreluje so synergickou úlohou s HIV. Iné mykoplazmy, vrátane M. genitalium a Mycoplasma pirum, boli tiež izolované od pacientov s AIDS a implikované ako potenciálne kofaktory. Navrhovaná úloha mykoplazmov ako infekčných činidiel a kofaktorov pri poruchách súvisiacich s AIDS však stále zostáva hypotézou bez definitívneho dôkazu. Ak sú kofaktory HIV nevyhnutné pre rozvoj neskorých štádií ochorenia sprostredkovaného HIV, mykoplazmy majú všetky nevyhnutné vlastnosti dokonalého pomocníka. Ich schopnosť vytvoriť skryté alebo zjavné chronické a perzistujúce infekcie so súčasnou aktiváciou imunitného systému, stimuláciou produkcie cytokínov a indukciou oxidačného stresu koreluje so zvýšenou replikáciou HIV a progresiou ochorenia. Sú mykoplazmy pre AIDS irelevantné, alebo sú klinické a mikrobiologické korelácie dostatočné na to, aby naznačovali intímne vzťahy medzi HIV a mykoplazmami, najmä keď infikovaný hostiteľ podstupuje imunologické ťažkosti?

Malígna transformácia

Už v polovici 60. rokov 20. storočia boli bunkové línie infikované mykoplazmou spojené s chromozomálnymi aberáciami, zmenenými morfológiami a bunkovou transformáciou (77,78). Tieto abnormálne onkogénne bunkové vlastnosti pokračovali aj po zjavnej eliminácii mykoplaziem a dôkazy naznačujú zvýšenú tumorigenicitu týchto transformovaných buniek u zvierat. Tento problém bol prehodnotený v štúdiách demonštrujúcich, že dlhodobá, perzistentná mykoplazmatická infekcia myších embryonálnych buniek spustila viacstupňový bunkový proces, ktorý viedol k ireverzibilnej transformácii buniek, karyotypovým zmenám a tumorigenicite u nahých myší (6). Týkajú sa tieto onkogénne javy spojené so spoločnou inkubáciou buniek mykoplazmy a cicavcov s ontogenézou ľudských rakovín?

Syndróm vojny v Perzskom zálive

Jedným z najkontroverznejších súčasných medicínskych problémov je, či viaceré akútne a chronické symptómy nájdené u veteránov vojny v Perzskom zálive boli spôsobené vystavením chemikáliám, infekčným agensom alebo psychickým problémom, alebo či syndróm vojny v Perzskom zálive vôbec existuje. Klinické ochorenie zahŕňa súbor symptómov vrátane chronickej únavy, bolesti kĺbov, bolesti hlavy a kožných vyrážok. Jedna štúdia naznačuje, že patogénne mykoplazmy sú zodpovedné za veľký počet prípadov medzi veteránmi na základe hybridizácie DNA a schopnosti veteránov reagovať na predĺženú antibiotickú liečbu (5). Aj keď sú experimentálne dôkazy riedke a neúplné a sú potrebné dobre kontrolované a podrobné štúdie nezávislými laboratóriami, ak má syndróm vojny v Perzskom zálive infekčné príčiny, potenciálnymi kandidátmi sú mykoplazmy s ich požadovanými biologickými vlastnosťami.

Crohnova choroba

Niekoľko epidemiologických štúdií koreluje respiračné infekcie s exacerbáciou Crohnovej choroby a iných chronických zápalových ochorení čriev (7,79). Akútny nástup gastrointestinálnych symptómov u pacientov s týmito ochoreniami sprevádza sérokonverzia na špecifické vírusové resp M. pneumoniae antigény. Ako bolo uvedené vyššie, mykoplazmy môžu vyvolať pleiotropné imunitné reakcie a je ťažké ich eliminovať u pacientov napriek vhodnej antibiotickej liečbe. Liečba steroidmi na kontrolu gastrointestinálnych symptómov u týchto pacientov spolu s mnohostrannými biologickými vlastnosťami spojenými s patogénnymi mykoplazmami môže urýchliť nástup akútnych exacerbácií chronického zápalového ochorenia čriev.

Reumatoidná artritída a iné ľudské artritídy

Výskyt rôznych Mykoplazma a Ureaplasma druhy v kĺbových tkanivách pacientov s reumatoidnou artritídou, sexuálne prenosnou reaktívnou artritídou a inými ľudskými artritídami už nemožno ignorovať (8). Klinická štúdia dlhodobej (6 až 12 mesiacov) antibiotickej (doxycyklínovej) terapie pred deštrukciou chrupavky môže byť užitočná pri zvládaní takýchto častých a často oslabujúcich infekcií.

Rozsiahle klinické a mikrobiologické dôkazy naznačujú, že samotné mykoplazmy môžu vyvolať spektrum ochorení, pre ktoré nie sú inkriminované žiadne iné látky. Likvidácia týchto patogénnych mykoplaziem z rôznych tkanivových miest vyžaduje intaktný a funkčný imunitný systém, hoci osoby s plne kompetentným imunitným systémom môžu mať ťažkosti s elimináciou mykoplazmy, dokonca aj pri odporúčanej dlhodobej medikamentóznej terapii. Napriek tomu sú mykoplazmy stále považované za podriadené iným infekčným agens a sú zaradené do kategórie komenzálov, ktoré nevedomky spôsobujú ochorenie u pacientov, ktorých imunitný systém ponúka malú odolnosť voči mikrobiálnemu stresu a preťaženiu.

Základný význam mykoplazmy pri špecifických ochoreniach ľudí, zvierat, hmyzu a rastlín je nevyvrátiteľný a ich jedinečné biologické vlastnosti sú v súlade s ich úzkym spojením s cieľovými bunkami hostiteľa. Tieto pozoruhodné baktérie musia naďalej dostávať vedeckú pozornosť mykoplazmológov, kultivátorov buniek, klinických lekárov, imunológov a sekvenátorov DNA, ktorí najnovšie zostavujú rozsiahle databázy, ktoré môžu nakoniec rozobrať každý prístupný mykoplazmatický prvok, ktorý definuje ich biologické a genetické bytie. Napriek tomu mykoplazmy zostávajú záhadné a záhadné a dostupné údaje a navrhované hypotézy, ktoré korelujú mykoplazmy s patogenézou ochorenia, sa pohybujú od definitívnych, provokatívnych a dráždivých až po nepresvedčivé, mätúce a heretické. Zdá sa, že kontroverzia je opakovaným spoločníkom mykoplazmov, no dobrá veda a otvorenosť by mali prekonať dedičstvo, ktoré ich zaťažovalo už desaťročia.

Dr. Baseman je profesorom a predsedom Katedry mikrobiológie, University of Texas Health Science Center, San Antonio. Jeho výskum sa zameriava na interakcie patogén-hostiteľská bunka so zvláštnym záujmom o definovanie biologických a virulentných determinantov mykoplazmov patogénnych pre ľudí.

Dr. Tully vedie sekciu mykoplazmy, Laboratórium molekulárnej mikrobiológie, Národný inštitút pre alergie a infekčné choroby, Frederick, Maryland. Jeho záujmom je distribúcia hostiteľov, patogenita a taxonómia mäkkýšov.


Mendel prezentuje svoje zistenia

Mendel prezentoval svoje hlavné zistenia v dvojdielnej prednáške v roku 1865, po ktorej nasledoval príspevok s názvom „Experiments on Plant Hybridization“ v roku 1866. Na rozdiel od rozruchu, ktorý o niekoľko rokov skôr vyvolala Darwinova publikácia, Mendelove návrhy boli v podstate ignorované, ich pravda bola roky nepoznaná. , aj keď prevládajúce predstavy o dedičnosti boli zjavne nedostatočné a intelektuálny priestor na prijatie jeho myšlienok bol k dispozícii.

Mendel robil, čo mohol, aby vzbudil záujem o svoje zistenia tým, že rozoslal dotlač svojho článku iným ľuďom, ktorí študujú dedičstvo, ale na jeho sklamanie sa Mendel nikdy počas svojho života netešil širokej čitateľskej obľube a dokonca ani spoločnému chápaniu jeho diela. Dnes nikto nespochybňuje význam Mendelovho prínosu, hoci niektorí tvrdili, že jeho postrehy vznikli skôr zo šťastia ako z génia. Bez ohľadu na rovnováhu intelektu a bohatstva je Mendelov vplyv na moderné myslenie nekvantifikovateľný, na rozdiel od dedičnosti vlastností, ktoré študoval.

Zhrnutie

Tento modul popisuje experimenty, ktoré viedli k Mendelove zákony dedičnosti. Pohľad na špecifické črty rastlín hrachu v priebehu generácií ukazuje, ako Mendelove výskumné metódy viedli k pochopeniu dominantných a recesívnych génov. Diskutuje sa aj o čiastočnej dominancii.

Kľúčové pojmy

Mendel zistil, že organizmus dedí dve kópie genetického materiálu, ktorý určuje fyzické vlastnosti jednotlivca, pričom jedna kópia pochádza od každého mužského a ženského rodiča.

Mendel poznamenal, že pre každú vlastnosť niekedy to, čo je zdedené od jedného rodiča, maskuje to, čo je zdedené od druhého. Skrytú vlastnosť nazval recesívnou a vyjadrenú vlastnosť dominantnou.

Od čias Mendela iní vedci pozorovali, že nie všetky črty sú zdedené jednoduchým dominantno-recesívnym vzorom neúplná dominancia a spoločná dominancia môže viesť k rôznym fenotypom pre niektoré črty.

Ďalšie čítanie

Natalie H. Kuldell &ldquoMendel and Inheritance&rdquo Visionlearning Vol. BIO (7), 2005.


ÚVOD

Hnedé riasy vyvinuli mnohobunkovosť nezávisle od zvierat a vyšších rastlín a zahŕňajú niekoľko línií, ktoré svojou komplexnosťou konkurujú vyšším rastlinám (de Reviers, 2003). Hnedé riasy sa vyvíjajú z buniek, ktoré sa uvoľňujú do okolitej morskej vody (de Reviers, 2002), a preto sú rané štádiá vývoja ľahko pozorovateľné. Rast počiatočnej bunky môže byť výrazne odlišný u rôznych druhov, zahŕňajúci buď unipolárne alebo bipolárne klíčenie (vznik buď jednej alebo dvoch zárodočných trubíc). Okrem toho môže bipolárne klíčenie viesť k rôznym rastovým vzorcom. Keď klíčenie vytvára symetrické vlákno, vedie to k vývoju prostatickej, bazálnej štruktúry pred vytvorením vzpriameného talu (nazývané sprostredkujúca diferenciácia alebo heterotrichy, pozri tabuľku 1). Naproti tomu, ak sa po vyklíčení vytvorí asymetrická štruktúra, vedie to k okamžitému vývoju vzpriameného talu bez vytvorenia ľahnutej, bazálnej štruktúry (okamžitá diferenciácia) (Pedersen, 1984 Fletcher, 1987).

Definície pojmov používaných v texte

Použitý výraz. Definícia a komentáre.
Gametofyt Generácia životného cyklu rastlín produkujúca gaméty.
sporofyt Generácia životného cyklu rastlín produkujúca spóry.
Parteno-sporofyt Generácia sporofytov produkovaná priamym klíčením gamét, ktoré neprešli fúziou.
Plurilokulárne sporangium Viackomorová reprodukčná štruktúra obsahujúca mitoticky produkované spóry, ktoré reprodukujú sporofyt. Nájdené na sporofyte.
Unilokulárne sporangium Jednokomorová reprodukčná štruktúra obsahujúca meioticky produkované spóry, ktoré sa vyvíjajú ako gametofyty. Nájdené na sporofyte.
Plurilokulárne gametangium Viackomorová reprodukčná štruktúra obsahujúca gaméty. Nájdené na gametofyte.
Meio-spóra Spóra vytvorená meiotickým delením v unilokulárnom sporangiu.
Mito-spóra Spóra vytvorená bez meiózy v plurilokulárnom sporangiu.
Rhizoid Koreňovité vlákno pozostávajúce z úzkych (3-5 μm) buniek.
Sprostredkovať diferenciáciu Vytvorenie prostatickej, bazálnej štruktúry pred vývojom vzpriameného talu. Súvisí so symetrickým počiatočným delením buniek a prejavuje sa Ektokarpus sporofyt. Tiež sa nazýva heterotrichy.
Okamžitá diferenciácia Priamy vývoj vzpriameného talu. Súvisí s asymetrickým počiatočným delením buniek a prejavuje sa Ektokarpus gametofyt.
Použitý výraz. Definícia a komentáre.
Gametofyt Generácia životného cyklu rastlín produkujúca gaméty.
sporofyt Generácia životného cyklu rastlín produkujúca spóry.
Parteno-sporofyt Generácia sporofytov produkovaná priamym klíčením gamét, ktoré neprešli fúziou.
Plurilokulárne sporangium Viackomorová reprodukčná štruktúra obsahujúca mitoticky produkované spóry, ktoré reprodukujú sporofyt. Nájdené na sporofyte.
Unilokulárne sporangium Jednokomorová reprodukčná štruktúra obsahujúca meioticky produkované spóry, ktoré sa vyvíjajú ako gametofyty. Nájdené na sporofyte.
Plurilokulárne gametangium Viackomorová reprodukčná štruktúra obsahujúca gaméty. Nájdené na gametofyte.
Meio-spóra Spóra vytvorená meiotickým delením v unilokulárnom sporangiu.
Mito-spóra Spóra vytvorená bez meiózy v plurilokulárnom sporangiu.
Rhizoid Koreňovité vlákno pozostávajúce z úzkych (3-5 μm) buniek.
Sprostredkovať diferenciáciu Vytvorenie prostatickej, bazálnej štruktúry pred vývojom vzpriameného talu. Súvisí so symetrickým počiatočným delením buniek a prejavuje sa Ektokarpus sporofyt. Tiež sa nazýva heterotrichia.
Okamžitá diferenciácia Priamy vývoj vzpriameného talu. Súvisí s asymetrickým počiatočným delením buniek a prejavuje sa Ektokarpus gametofyt.

Asymetrické delenia buniek sú definované z hľadiska vývojového osudu, takže bunkové delenie môže byť asymetrické, aj keď medzi dcérskymi bunkami v čase delenia nie je žiadny morfologický rozdiel, za predpokladu, že každá bunka má iný osud bunky (Horvitz a Herskowitz, 1992 Scheres a Benfey, 1999). Podobne je symetrické delenie definované ako také, ktoré generuje dcérske bunky, ktoré sú predurčené získať rovnaký vývojový osud (Morrison a Kimble, 2006). Zygotické/počiatočné bunkové delenia často vytvárajú polaritu, ktorá je základom hlavnej osi tela [Berleth a Chatfield, 2002 (http://www.aspb.org/publications/arabidopsis/) Schneider a Bowerman, 2003 Huynh a St Johnston, 2004]. V rámci hnedých rias sa úsilie rozobrať procesy polarizácie a prvého bunkového delenia sústredilo na Fucales, kde sa ukázalo, že polarita môže byť stanovená v reakcii na celý rad vonkajších vektorov, pričom jednosmerné svetlo je najsilnejším stimulom (Quatrano , 1997).

Vláknitá hnedá riasa Ectocarpus siliculosus (Dillwyn)Lyngbye bol navrhnutý ako všeobecný model pre hnedé riasy (Peters et al., 2004a) a jeho genóm bol sekvenovaný v Genoscope (http://www.genoscope.cns.fr/spip/Ectocarpus-siliculosus, 740.html). Životný cyklus E. siliculosus zahŕňa striedanie dvoch makroskopických generácií, ktoré sa líšia morfologicky (sporofyty produkujú málo laterálnych častí a vyvíjajú sa z rozvetvenej bázy prostaty, zatiaľ čo gametofyty sú bohatšie rozvetvené a bez bázy prostaty) (Kornmann, 1956 Müller, 1964). V tejto štúdii ukazujeme, že na rozdiel od sporofytu, ktorý je tvorený sprostredkovanou diferenciáciou po bipolárnom klíčení a symetrickom delení počiatočnej bunky (Peters et al., 2004b), E. siliculosus gametofyt vykazuje asymetrické počiatočné delenie buniek a okamžitú diferenciáciu vzpriameného talu. Preto striedanie generácií v E. siliculosuszahŕňa striedanie dvoch zásadne odlišných vzorcov počiatočného bunkového delenia: symetrického a asymetrického.

Spontánny mutant, bezprostredne vzpriamený (imm), vykazovala niekoľko fenotypových znakov charakteristických pre generáciu gametofytov počas tvorby sporofytov svojho životného cyklu, vrátane asymetrického počiatočného bunkového delenia. Tento mutant produkoval funkčné meiospóry, čo dokazuje, že symetrické počiatočné bunkové delenie nie je nevyhnutné na to, aby sa jednotlivec stal funkčným sporofytom. V tomto mutante sa však pomocou mikročipového prístupu detegovali špecifické zmeny v expresii génov špecifických pre generáciu, čo naznačuje, že imm je bona fide mutant životného cyklu, a teda fenotypové znaky, ktoré sú modifikované v imm sú normálne pod kontrolou životného cyklu u divo žijúcich rias.


3.1: Spontánna generácia – Biológia

Cieľ Medzinárodné smernice odporúčajú pomer kompresie k ventilácii (C:V) 3:1 u novorodencov a 15:2 pre ostatné detské vekové skupiny. Autori sa zamerali na porovnanie týchto dvoch pomerov C:V na neonatálnom modeli zástavy srdca u ošípaných po asfyxii.

Dizajn Experimentálna štúdia na zvieratách.

Nastavenie Zariadenie na výskum zvierat.

Predmety 22 novonarodených ošípaných (vek 12–36 h, hmotnosť 2,0–2,7 kg).

Zásahy Progresívna asfyxia až do asystoly. Zvieratá boli randomizované tak, aby dostávali C:V 3:1 (n=11) alebo 15:2 (n=11).

Hlavné výsledné opatrenia Návrat spontánnej cirkulácie (ROSC) bol definovaný ako srdcová frekvencia ≥100 bpm. Zaujímavé boli aj hemodynamické parametre, cerebrálna a systémová saturácia kyslíkom a prozápalový cytokín interleukín-1β (IL-1β).

Výsledky Dve zvieratá v každej skupine nedosiahli ROSC. Priemerné (SD) zvýšenie diastolického krvného tlaku (DBP mm Hg) počas kompresných cyklov bolo významne vyššie pri pomere C:V 15:2 ako 3:1 (7,1 (2,8) oproti 4,8 (2,6)). Medián času (IQR) do ROSC pre skupinu 3:1 bol 150 (140–180) s a 195 (145–358) s pre skupinu 15:2. Medzi skupinami neboli žiadne významné rozdiely v časových zmenách hemodynamických parametrov alebo indexov saturácie kyslíkom. Hladiny IL-1p v cerebrospinálnej a bronchoalveolárnej výplachovej tekutine boli medzi skupinami porovnateľné.

Záver U neonatálnych ošípaných so zástavou srdca vyvolanou asfyxiou nie je odpoveď na pomer C:V 15:2 lepšia ako odpoveď na pomer C:V 3:1 napriek lepšej tvorbe DBP počas resuscitácie.


† Títo autori prispeli k tejto práci rovnakým dielom.

‡ Súčasná adresa: Katedra bioorganickej analýzy, Inštitút anorganickej a analytickej chémie, Univerzita Friedricha Schillera, Jena, Nemecko.

Publikované Royal Society za podmienok Creative Commons Attribution License http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/, ktorá umožňuje neobmedzené použitie za predpokladu, že je uvedený pôvodný autor a zdroj.

Referencie

. 1936 Galvani a predgalvanskí elektrofyziológovia. Ann. Sci. 1157-172. (doi:10.1080/00033793600200131) Crossref, Google Scholar

. 1977 Iónové prúdy a fyziologické funkcie v mikroorganizmoch. Annu. Microbiol. 31, 181-203. (doi:10.1146/annurev.mi.31.100177.001145) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 1961 Spojenie fosforylácie s prenosom elektrónov a vodíka mechanizmom chemicko-osmotického typu. Príroda 191144-148. (doi:10.1038/191144a0) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2013 Bioenergetika , 4. vyd. Londýn, Spojené kráľovstvo: Elsevier. Študovňa Google

Liu J, Prindle A, Humphries J, Gabalda-Sagarra M, Asally M, Lee D, Ly S, Garcia-Ojalvo J, Süel GM

. 2015 Metabolická spoluzávislosť vedie ku kolektívnym osciláciám v rámci biofilmov. Príroda 523550-554. (doi:10.1038/nature14660) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Prindle A, Liu J, Asally M, Ly S, Garcia-Ojalvo J, Süel GM

. 2015 Iónové kanály umožňujú elektrickú komunikáciu v bakteriálnych komunitách. Príroda 527, 59-63. (doi:10.1038/nature15709) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2007 Veľkoplošná biofyzika: iónové toky a regenerácia . Trends Cell Biol. 17261-270. (doi:10.1016/j.tcb.2007.04.007) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2014 Elektrochemická kontrola polarity buniek a tkanív . Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 30317-336. (doi:10.1146/annurev-cellbio-100913-013357) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Choi W-G, Hilleary R, ​​Swanson SJ, Kim S-H, Gilroy S

. 2016 Rýchla elektrická a vápniková signalizácia na veľké vzdialenosti v rastlinách . Annu. Rev. Plant Biol. 67287-307. (doi:10.1146/annurev-arplant-043015-112130) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Kráľ N, Hanna Ougolniková A, Sena G

. 2016 Vonkajšie elektrické pole zlepšuje regeneráciu špičiek koreňov rastlín. Regenerácia 3156-167. (doi:10.1002/reg2.59) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Kučerová R, Walczysko P, Reid B, Ou J, Leiper LJ, Rajnicek AM, McCaig CD, Zhao M, Collinson JM

. 2011 Úloha elektrických signálov pri reepitelizácii rany myšacej rohovky. J. Cell. Physiol. 2261544-1553. (doi:10.1002/jcp.22488) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Sheikh AQ, Taghian T, Hemingway B, Cho H, Kogan AB, Narmoneva DA

. 2013 Regulácia endotelovej MAPK/ERK signalizácie a kapilárnej morfogenézy elektrickým poľom s nízkou amplitúdou . J. R. Soc. Rozhranie 10, 20120548. (doi:10.1098/rsif.2012.0548) Odkaz, ISI, Google Scholar

. 2018 The body electric 2.0: nedávny pokrok vo vývojovej bioelektrine pre regeneračné a syntetické bioinžinierstvo . Curr. Opin. Biotechnol. 52134-144. (doi:10.1016/j.copbio.2018.03.008) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2018 Bioelektrická signalizácia v regenerácii: mechanizmy iónovej kontroly rastu a formy . Dev. Biol. 433, 177-189. (doi:10.1016/j.ydbio.2017.08.032) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2018 Bioelektrický kód: staroveké výpočtové médium na dynamické riadenie rastu a formy . Biosystémy 16476-93. (doi:10.1016/j.biosystems.2017.08.009) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2020 Mikrobiológov sprievodca dynamikou membránového potenciálu. Trends Microbiol. 28304-314. (doi:10.1016/j.tim.2019.12.008) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2017 Ako môžu bunky ovládať svoju veľkosť pumpovaním iónov . Predné. Cell Dev. Biol. 5, 41. (doi:10.3389/fcell.2017.00041) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Zerfass C, Asally M, Soyer OS, Zerfass C, Asally M, Soyer OS

. 2018 Skúmanie metabolizmu ako systému toku elektrónov . Curr. Opin. Syst. Biol. 13, 59-67. (doi:10.1016/j.coisb.2018.10.001) Crossref, Google Scholar

. 1986 Bakteriálny metabolizmus . New York, NY: Springer. Crossref, Google Scholar

Dingledine R, Borges K, Bowie D, Traynelis SF

. 1999 Iónové kanály glutamátového receptora. Pharmacol. Rev. 51, 7-61. PubMed, ISI, Google Scholar

Zong Y, Zheng T, Martins P, Lanceros-Mendez S, Yue Z, Higgins MJ

. 2017 Magnetoelektrické kompozity na báze celulózy . Nat. komun. 8, 1-7. (doi:10.1038/s41467-017-00034-4) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Diaz-ruiz R, Uribe-carvajal S, Devin A, Rigoulet M

. 2009 Energetický metabolizmus nádorových buniek a jeho spoločné znaky s metabolizmom kvasiniek. BBA — Rev. Rakovina 1796252-265. (doi:10.1016/j.bbcan.2009.07.003) PubMed, ISI, Google Scholar

Basan M, Hui S, Okano H, Zhang Z, Shen Y, Williamson JR, Hwa T

. 2015 Metabolizmus pretečenia v Escherichia coli je výsledkom efektívnej alokácie proteómu. Príroda 52899-104. (doi:10.1038/nature15765) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Metzl-Raz E, Kafri M, Yaakov G, Soifer I, Gurvich Y, Barkai N

. 2017 Princípy alokácie bunkových zdrojov odhalené profilovaním proteómu v závislosti od stavu . eLife 6, 1-21. (doi:10.7554/eLife.28034) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2013 Membránový potenciál a progresia rakoviny . Predné. Physiol. 4, 185. (doi:10.3389/fphys.2013.00185) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Vemuri GN, Altman E, Sangurdekar DP, Khodursky AB, Eiteman MA

. 2006 Prepadový metabolizmus v Escherichia coli počas rastu v ustálenom stave: regulácia transkripcie a vplyv redoxného pomeru . Appl. Env. Microbiol. 723653-3661. (doi:10.1128/AEM.72.5.3653-3661.2006) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Vemuri GN, Eiteman MA, McEwen JE, Olsson L, Nielsen J

. 2007 Zvýšenie oxidácie NADH znižuje pretečúci metabolizmus v Saccharomyces cerevisiae . Proc. Natl Acad. Sci. USA 1042402-2407. (doi:10.1073/pnas.0607469104) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 1981 Elektrochemická interpretácia metabolizmu. FEBS Lett. 134133-138. (doi:10.1016/0014-5793(81)80585-6) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2015 Biotechnologické aspekty mikrobiálneho extracelulárneho prenosu elektrónov . Prostredie mikróbov. 30133-139. (doi:10.1264/jsme2.ME15028) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Rabinowitz JD, Vacchino JF, Beeson C, McConnell HM

. 1998 Potenciometrické meranie vnútrobunkovej redoxnej aktivity. J. Am. Chem. Soc. 1202464-2473. (doi:10.1021/ja973560f) Crossref, ISI, Google Scholar

Rawson FJ, Downard AJ, Baronian KH

. 2014 Elektrochemická detekcia vnútrobunkových a bunkových membránových redoxných systémov v r Saccharomyces cerevisiae . Sci. Rep. 4, 1-9. (doi:10.1038/srep05216) ISI, Google Scholar

2014 Regulácia cirkadiánnych hodín cyanobaktérií elektrochemicky riadeným extracelulárnym prenosom elektrónov . Angew. Chem. Int. Ed. 53, 2208-2211. (doi:10.1002/anie.201309560) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

2017 Elektronické riadenie expresie génov a správania buniek v Escherichia coli prostredníctvom redoxnej signalizácie. Nat. komun. 8, 1-11. (doi:10.1038/ncomms14030) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Stratford JP, Edwards CLA, Ghanshyam MJ, Malyshev D, Delise MA, Hayashi Y, Asally M

. 2019 Elektricky indukovaná dynamika bakteriálnej membrány zodpovedá kapacite bunkovej proliferácie. Proc. Natl Acad. Sci. USA 1169552-9557. (doi:10.1073/pnas.1901788116) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Krasnopeeva E, Lo CJ, Pilizota T

. 2019 Jednobunková bakteriálna elektrofyziológia odhaľuje mechanizmy poškodenia spôsobeného stresom. Biophys. J. 1162390-2399. (doi:10.1016/j.bpj.2019.04.039) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

2019 ATP-dependentná dynamická proteínová agregácia reguluje hĺbku bakteriálnej dormancie, ktorá je kritická pre antibiotickú toleranciu. Mol. Bunka 73143-156.e4. (doi:10.1016/j.molcel.2018.10.022) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

2016 Potenciál mitochondriálnej membrány identifikuje bunky so zvýšenou schopnosťou kmeňa pre bunkovú terapiu. Cell Metab. 2363-76. (doi:10.1016/j.cmet.2015.11.002) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Pchelintseva E, Djamgoz MBA

. 2018 Diferenciácia mezenchymálnych kmeňových buniek: kontrola draslíkovými kanálmi aktivovanými vápnikom . J. Cell. Physiol. 2333755-3768. (doi:10.1002/jcp.26120) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Sundelacruz S, Levin M, Kaplan DL

. 2013 Depolarizácia mení fenotyp, zachováva plasticitu preddiferencovaných mezenchymálnych kmeňových buniek. Tissue Eng. Časť A 191889-1908. (doi:10.1089/ten.tea.2012.0425.rev) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

de Menorval M-A, Andre FM, Silve A, Dalmay C, Français O, Le Pioufle B, Mir LM

. 2016 Elektrické impulzy: flexibilný nástroj na manipuláciu s koncentráciami cytosolického vápnika a generovanie spontánnych oscilácií vápnika v mezenchymálnych kmeňových bunkách. Sci. Rep. 6, 32331. (doi:10.1038/srep32331) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Roško J, Martinez VA, Poon WCK, Pilizota T

. 2017 Osmotaxia v Escherichia coli prostredníctvom zmien otáčok motora. Proc. Natl Acad. Sci. USA 114, E7969-E7976. (doi:10.1073/pnas.1620945114) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Lo CJ, Leake MC, Pilizota T, Berry RM

. 2007 Neekvivalencia membránového napätia a iónového gradientu ako hnacích síl pre bakteriálny bičíkový motor pri nízkom zaťažení. Biophys. J. 93294-302. (doi:10.1529/biophysj.106.095265) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2013 Elektrofyziológia baktérií . Annu. Microbiol. 67, 179-197. (doi:10.1146/annurev-micro-092412-155637) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Anishkin A, Loukin SH, Teng J, Kung C

. 2014 Cítiť skryté mechanické sily v lipidovej dvojvrstve je originálny zmysel. Proc. Natl Acad. Sci. USA 1117898-7905. (doi:10.1073/pnas.1313364111) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2019 Remodelácia extracelulárnej matrice vyvolaná striedaním elektrických a mechanických stimulácií zvyšuje kontrakciu umelých tkanív kostrového svalstva. Sci. Rep. 9, 2732. (doi:10.1038/s41598-019-39522-6) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Maldonado EN, Patnaik J, Mullins MR, Lemasters JJ

. 2010 Voľný tubulín moduluje mitochondriálny membránový potenciál v rakovinových bunkách. Cancer Res. 70, 10 192-10 201. (doi:10.1158/0008-5472.CAN-10-2429) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2010 Membránový potenciál je dôležitý pre delenie bakteriálnych buniek. Proc. Natl Acad. Sci. USA 107, 12 281-12 286. (doi:10.1073/pnas.1005485107) Crossref, ISI, Google Scholar

Chimerel C, Field CM, Piñero-Fernandez S, Keyser UF, Summers DK

. 2012 Indol zabraňuje Escherichia coli bunkové delenie moduláciou membránového potenciálu . Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 18181590-1594. (doi:10.1016/j.bbam.2012.02.022) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2018 Solón a akčný potenciál – primárne prvky, ktoré sú základom vnímania . Predné. Physiol. 91-10. (doi:10.3389/fphys.2018.00779) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Sirec T, Benarroch JM, Buffard P, Garcia-Ojalvo J, Asally M

. 2019 Elektrická polarizácia umožňuje integratívnu kontrolu kvality počas diferenciácie baktérií na spóry. iScience 16378-389. (doi:10.1016/j.isci.2019.05.044) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Mousavi SAR, Chauvin A, Pascaud F, Kellenberger S, Farmer EE

. 2013 Gény podobné glutamátovým receptorom sprostredkúvajú signalizáciu rany medzi listami. Príroda 500422-426. (doi:10.1038/nature12478) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2004 Nové funkcie pre elektrické signály v závodoch. New Phytol. 161607-610. (doi:10.1111/j.1469-8137.2003.01018.x) Crossref, ISI, Google Scholar

Toyota M, Spencer D, Sawai-Toyota S, Jiaqi W, Zhang T, Koo AJ, Howe GA, Gilroy S

. 2018 Glutamát spúšťa diaľkovú obrannú signalizáciu rastlín na báze vápnika. Veda 361, 1112-1115. (doi:10.1126/science.aat7744) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Edwards MA, Robinson DA, Ren H, Cheyne CG, Tan CS, White HS

. 2018 Elektrochemická kinetika a dynamika nanometrov: výzvy a príležitosti meraní jednej entity. Faraday Diskutujte. 210, 9-28. (doi:10.1039/C8FD00134K) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Simon DT, Gabrielsson EO, Tybrandt K, Berggren M

. 2016 Organická bioelektronika: preklenutie signalizačnej priepasti medzi biológiou a technológiou . Chem. Rev. 116, 13 009-13 041. (doi:10.1021/acs.chemrev.6b00146) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2017 Multifunkčná skenovacia iónovo vodivostná mikroskopia . Proc. R. Soc. A 473, 20160889. (doi:10.1098/rspa.2016.0889) Odkaz, Google Scholar

Sun P, Laforge FO, Abeyweera TP, Rotenberg SA, Carpino J, Mirkin MV

. 2008 Nanoelektrochémia buniek cicavcov. Proc. Natl Acad. Sci. USA 105443-448. (doi:10.1073/pnas.0711075105) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Chen B, Perry D, Page A, Kang M, Unwin PR

. 2019 Skenovacia iónovo vodivostná mikroskopia: kvantitatívne merania a mapovanie odberu nanopipetou – elektródy substrátu . Anal. Chem. 912516-2524. (doi:10.1021/acs.analchem.8b05449) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Taghian T, Narmoneva DA, Kogan AB

. 2015 Modulácia funkcie bunky elektrickým poľom: analýza s vysokým rozlíšením . J. R. Soc. Rozhranie 12, 20150153. (doi:10.1098/rsif.2015.0153) Odkaz, ISI, Google Scholar

2007 Striedavé elektrické polia zastavujú proliferáciu buniek na zvieracích modeloch nádorov a nádoroch ľudského mozgu. Proc. Natl Acad. Sci. USA 104, 10 152-10 157. (doi:10.1073/pnas.0702916104) Crossref, ISI, Google Scholar

. 1992 Bunkové membránové potenciály indukované striedajúcimi sa poľami. Biophys. J. 631632-1642. (doi:10.1016/S0006-3495(92)81740-X) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Zhao M, Forrester JV, McCaig CD

. 1999 Malé fyziologické elektrické pole orientuje bunkové delenie. Proc. Natl Acad. Sci. USA 964942-4946. (doi:10.1073/pnas.96.9.4942) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2004 Bunkové mechanizmy účinkov jednosmerného elektrického poľa: galvanotaxia a metastatické ochorenie . J. Cell Sci. 1171631-1639. (doi:10.1242/jcs.01125) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Liu B, Rotenberg SA, Mirkin MV

. 2000 Skenovacia elektrochemická mikroskopia živých buniek: rôzne redoxné aktivity nemetastatických a metastatických buniek ľudského prsníka . Proc. Natl Acad. Sci. USA 979855-9860. (doi:10.1073/pnas.97.18.9855) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Zhou L, Gong Y, Hou J, Baker LA

. 2017 Kvantitatívna vizualizácia transportu iónov nanometrov . Anal. Chem. 89, 13 603-13 609. (doi:10.1021/acs.analchem.7b04139) Crossref, ISI, Google Scholar

Rocha PRF, Schlett P, Kintzel U, Mailänder V, Vandamme LKJ, Zeck G, Gomes HL, Biscarini F, De Leeuw DM

. 2016 Elektrochemický šum a impedancia rozhraní Au elektróda/elektrolyt umožňujúce extracelulárnu detekciu populácií gliómových buniek . Sci. Rep. 6, 34843. (doi:10.1038/srep34843) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

2016 Extracelulárny elektrický záznam vzplanutí vyvolaných pH v populáciách gliómových buniek C6. Sci. Adv. 2, e1600516. (doi:10.1126/sciadv.1600516) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

2019 Elektroceutická liečba z Pseudomonas aeruginosa biofilmy. Sci. Rep. 9, 2008. (doi:10.1038/s41598-018-37891-y) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Giladi M, Porat Y, Blatt A, Wasserman Y, Kirson ED, Dekel E, Palti Y

. 2008 Inhibícia rastu mikróbov striedavými elektrickými poľami . Antimikrob. Agents Chemother. 523517-3522. (doi:10.1128/AAC.00673-08) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

2015 Strieborno-zinkové redoxne spojené elektroceutické obväzy na rany narúšajú bakteriálny biofilm. PLoS ONE 10, e0119531. (doi:10.1371/journal.pone.0119531) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Wilson WW, Wade MM, Holman SC, Champlin FR

. 2001 Stav metód hodnotenia vlastností povrchového náboja bakteriálnych buniek na základe meraní zeta potenciálu. J. Microbiol. Metódy 43, 153-164. (doi:10.1016/S0167-7012(00)00224-4) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Strana A, Kang M, Armitstead A, Perry D, Unwin PR

. 2017 Kvantitatívna vizualizácia molekulárneho dodania a príjmu v živých bunkách pomocou samoreferenčnej skenovacej iónovo vodivostnej mikroskopie-skenovacej elektrochemickej mikroskopie. Anal. Chem. 893021-3028. (doi:10.1021/acs.analchem.6b04629) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Farkas DL, Wei MD, Febbroriello P, Carson JH, Loew LM

. 1989 Simultánne zobrazovanie bunkových a mitochondriálnych membránových potenciálov. Biophys. J. 561053-1069. (doi:10.1016/S0006-3495(89)82754-7) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Loew LM, Tuft RA, Carrington W, Fay FS

. 1993 Zobrazovanie v piatich dimenziách: časovo závislé membránové potenciály v jednotlivých mitochondriách. Biophys. J. 652396-2407. (doi:10.1016/S0006-3495(93)81318-3) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar