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深入了解大肠杆菌
发布时间:2020-07-28   点击次数:156次

深入了解大肠杆菌

 

大肠杆菌,顾名思义是一种直杆状、棒状的细菌,它大约长2微米,菌体直径大约0.25至1微米,算是一种中等大小的杆菌了。它同时还是一种兼性厌氧的细菌,也就是说当有氧气存在的时候它可以利用氧气进行呼吸氧化,而当没有氧气的时候它则进行无氧发酵。

大肠杆菌对于营养的要求并不高,在我们实验室培养的时候,利用那种普通的琼脂平板,在37℃进行过夜的培养,就能生长出2-3毫米的灰白色菌落。当然,它在人类肠道中的繁殖会更慢一些。这一点十分有利于它在肠道这种复杂环境中生存。一开始,人们也只是将大肠杆菌作为一种普通的肠道细菌所看待,谁也没有想到它后来会在基因工程、生物能源、微生物工业以及模式生物研究中取得如此大的贡献。

与我们的关系?

大家可能会觉得基因工程不过是科研上的事,与普通人的生活并没有太大的关系。事实上并不是。你可以想象吗?它们就像是一个个小型的"生物工厂",现代社会我们使用的医用人胰岛素、人干扰素、乙肝疫苗以及多种药物等,绝大多数或者相当部分都是由大肠杆菌表达我们特定的外源基因而生产出来的,大大降低了这些物质原本生产的成本,也为医学的发展做出了重要的贡献。

除了基因工程之外,大肠杆菌作为模式生物在细菌生理及行为的研究上也有着不可代替的作用。实验室中常用到的是大肠杆菌的K12品系,在1997年的时候,科学家们就已经完成了对K12品系的全基因组测序。这一品系与正常的野生型大肠杆菌品系相比,已经失去了在肠道中生存的能力,但是却十分适合进行实验室研究及实验室环境繁殖。经典的是美国科学家Joshua Lederberg和Edward Tatum利用大肠杆菌K12,发现了细菌特有的接合现象。

这有点类似于有性生殖生物中的性别,其中含有F因子(一种可以表达性菌毛的质粒)的可以类比为雄性菌,没有F因子的可以类比为雌性菌。雄性菌可以通过其上的性菌毛与雌性菌发生短暂的接合作用,这一短暂的接合当中,雄性菌会把这个F因子的质粒复制并转移给雌性菌,从而使之也变成雄性菌。这一现象的发现也为我们进行不同菌种之间的遗传物质交流等分子生物学及微生物遗传学的研究,提供了一个非常好的方法。

下面,再为大家介绍一下大肠杆菌在生物能源方面的应用。传统能源比如说像石油、煤炭等总会有用尽的一天,而对于发展它们的替代能源,科学家们也做了不少的研究。而在生物能源方面,大肠杆菌无疑是一个有重要戏份的角色。比如说Hiroyasu Yamamoto等在2011年通过基因改造,成功使大肠杆菌将植物中的糖转化为与传统柴油几乎一样的碳氢化合物,他们称之为生物柴油 ;还有的团队,比如说Pauli Kallio等科学家在2014年也同样通过基因改造,使得大肠杆菌可以生产出丙烷,丙烷作为一种清洁能源,市场也十分的广泛。

关于大肠杆菌的研究还有很多很多,谁也没有想到这个原本只待在我们肠道里的小家伙,如今已经深度融入到了无论是医学科研还是日常的生活及工业生产中,当然了,这或许也是它与人类之间的另一种方式的“互惠共生”。

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