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阅读 25849 次 历史版本 1个 创建者:haiyan (2011/7/26 14:50:05)  最新编辑:haiyan (2011/7/27 14:51:01)
大肠杆菌
拼音:Dàchánggǎnjun (Dachangganjun)
英文:Escherichia coli
同义词条:大肠埃希氏菌
大肠杆菌
             大肠杆菌
 
  大肠埃希氏菌(学名:Escherichia coli,简写为E. coli))通常称为大肠杆菌,是人和动物肠道中最主要和数量最多的一种细菌。是Escherich在1885年发现的,在相当长的一段时间内,一直被当作正常肠道菌群的组成部分,认为是非致病菌。直到20世纪中叶,才认识到一些特殊血清型的大肠杆菌对人和动物有病原性,尤其对婴儿和幼畜(禽),常引起严重腹泻和败血症,它是一种普通的原核生物,是人类和大多数温血动物肠道中的正常茵群。但也有某些血清型的大肠杆菌可引起不同症状的腹泻,根据不同的生物学特性将致病性大肠杆菌分为5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)。
 
大肠杆菌
大肠杆菌是人和动物肠道中最主要和数量最多的一种细菌
  生物学分类:
 
  界: 细菌界 Bacteria
  门: 变形菌门 Proteobacteria
  纲: γ-变形菌纲 Gammaproteobacteria
  目: 肠杆菌目 Enterobacteriales
  科: 肠杆菌科 Enterobacteriaceae
  属: 埃希氏菌属 Escherichia
  种: 大肠杆菌 E. coli

概述

 
  大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli) 革兰氏阴性短杆菌,大小0.5×1~3微米。周身鞭毛,能运动,无芽孢。能发酵多种糖类产酸、产气,是人和动物肠道中的正常栖居菌,婴儿出生后即随哺乳进入肠道,与人终身相伴,其代谢活动能抑制肠道内分解蛋白质的微生物生长,减少蛋白质分解产物对人体的危害,还能合成维生素B和K,以及有杀菌作用的大肠杆菌素。正常栖居条件下不致病。但若进入胆囊、膀胱等处可引起炎症。在肠道中大量繁殖,几占粪便干重的1/3。兼性厌氧菌。在环境卫生不良的情况下,常随粪便散布在周围环境中。若在水和食品中检出此菌,可认为是被粪便污染的指标,从而可能有肠道病原菌的存在。因此,大肠菌群数(或大肠菌值)常作为饮水和食物(或药物)的卫生学标准。(国家规定,每升饮用水中大肠杆菌数不应超过3个)大肠杆菌的抗原成分复杂,可分为菌体抗原(O)、鞭毛抗原(H)和表面抗原(K),后者有抗机体吞噬和抗补体的能力。根据菌体抗原的不同,可将大肠杆菌分为150多型,其中有16个血清型为致病性大肠杆菌,常引起流行性婴儿腹泄和成人肋膜炎。大肠杆菌是研究微生物遗传的重要材料,如局限性转导就是1954年在大肠杆菌K12菌株中发现的。莱德伯格(Lederberg)采用两株大肠杆菌的营养缺陷型进行实验,奠定了研究细菌接合方法学上的基础,以及基因工程的研究。

  大肠杆菌是人和许多动物肠道中最主要且数量最多的一种细菌,主要寄生在大肠内。它侵入人体一些部位时,可引起感染,如腹膜炎胆囊炎膀胱炎及腹泻等。人在感染大肠杆菌后的症状为胃痛、呕吐、腹泻和发热。感染可能是致命性的,尤其是对孩子及老人。

  大肠细菌(E. coli)为埃希氏菌属(Escherichia)代表菌。一般多不致病,为人和动物肠道中的常居菌,在一定条件下可引起肠道外感染。某些血清型菌株的致病性强,引起腹泻,统称致病性大肠杆菌。

  该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。在自然界的水中可存活数周至数月,在温度较低的粪便中存活更久。胆盐、煌绿等对大肠杆菌有抑制作用。对磺胺类、链霉素、氯霉素等敏感,但易耐药,是由带有R因子的质粒转移而获得的。

生物学特性


大肠杆菌
  大肠杆菌细胞的构成
  一、形态与染色

  大小:0.4~0.7×1~3um,无芽胞,大多数菌株有动力。

  有普通菌毛与性菌毛,有些菌株有多糖类包膜,革兰氏阴性杆菌。
 
  二、培养特性

  大肠杆菌合成代谢能力强,在含无机盐、胺盐、葡萄糖的普通培养基上生长良好。最适生长温度为37℃,在42-44℃条件下仍能生长,生长温度范围为15-46℃。在普通营养琼脂上生长表现3种菌落形态:

  (1)光滑型:菌落边缘整齐,表面有光泽、湿润、光滑、呈灰色,在生理盐水中容易分散。

  (2)粗糙型:菌落扁平、干涩、边缘不整齐,易在生理盐水中自凝。

  (3)粘液型:常为含有荚膜的菌株。
 
  此菌兼性厌氧,在有氧条件下生长良好,最适生长pH为6.8-8.0,所用培养基pH为7.0-7.5,若pH值低于6.0或高于8.0则生长缓慢。

  三、生化反应

  大部分菌株发酵乳糖产酸产气,并发酵葡萄糖、麦芽胞、甘露醇、木胶糖、阿拉伯胶等产酸产气。

  IMViC试验为“+、+、-、-”。即为典型大肠杆菌。

  四、抗原构造

  比较复杂,主要由菌体O抗原、鞭毛H抗原、夹膜K抗原组成。

  五、抵抗力

  该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。

  在自然界的水中可存活数周至数月,在温度较低的粪便中存活更久。对磺胺类、链霉素氯霉素等敏感,但易耐药,是由带有R因子的质粒转移而获得的。

主要特征


大肠杆菌
大肠杆菌是细菌,属于原核生物
  大肠杆菌是人和许多动物肠道中最主要且数量最多的一种细菌,周身鞭毛,能运动,无芽孢。主要生活在大肠内。

  1、大肠杆菌是细菌,属于原核生物;具有由肽聚糖组成的细胞壁,只含有核糖体简单的细胞器,没有细胞核有拟核;细胞质中的质粒常用作基因工程中的运载体。

  2、大肠杆菌的代谢类型是异养兼性厌氧型。

  3、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(一般高中阶段认为是这种关系);在致病的情况下,可认为是寄生。

  4、培养基中加入伊红美蓝遇大肠杆菌,菌落呈深紫色,并有金属光泽,可鉴别大肠杆菌是否存在。

  5、大肠杆菌在生物技术中的应用: 大肠杆菌作为外源基因表达的宿主,遗传背景清楚,技术操作简单,培养条件简单,大规模发酵经济,倍受遗传工程专家的重视。目前大肠杆菌是应用最广泛,最成功的表达体系,常做高效表达的首选体系。

  6、大肠杆菌在生态系统中的地位,假如它生活在大肠内,属于消费者,假如生活在体外则属于分解者。

  7、它的基因组DNA为拟核中的一个环状分子。同时可以有多个环状质粒DNA。

致病物质


是细菌,属于原核生物
大肠杆菌具有很多毒力因子
  大肠杆菌具有很多毒力因子,包括内毒素,荚膜,〣型分泌系统,黏附素和外毒素等。(〣型分泌系统是指能向真核靶细胞内输送毒性基因产物的细菌效应系统。约由20余种蛋白质组成。)

  黏附素 能使细菌紧密黏着在泌尿道和肠道的细胞上,避免因排尿时尿液的冲刷和肠道的蠕动作用而被排除。大肠杆菌黏附素的特点是具有高特异性。包括:定植因子抗原〡,〢,〣;集聚黏附菌毛〡和〣;束形成菌毛;紧密黏附素;P菌毛;侵袭质粒抗原蛋白和Dr菌毛等。

  外毒素 大肠杆菌能产多种的外毒素,包括:志贺毒素〡和〢;耐热肠毒素〡和〢;不耐热肠毒素〡和〢。此外,溶血素A在尿路致病性大肠杆菌所致疾病中有重要作用。

  大肠杆菌血清学分型基础(即其抗原) 大肠埃希菌主要有三种抗原:O抗原,为细胞壁脂多糖最外层的特异性多糖,由重复的多糖单位所组成。该抗原刺激机体主要产生IgM类抗体(出现早,消失快)。K抗原,位于O抗原外层,为多糖,与细菌的侵袭力有关。K抗原分为A,B,L三型。H抗原,位于鞭毛上,加热和用酒精处理,可使H抗原变性或丧失。H抗原主要刺激机体产生IgG类抗体,与其他肠道菌基本无交叉反应。

  表示大肠杆菌血清型的方式是按O:K:H排列,例如:O111:K58(B4):H2

由大肠杆菌导致的疾病


肠出血性大肠杆菌
肠出血性大肠杆菌
  一、肠道外感染

  多为内源性感染,以泌尿系感染为主,如尿道炎膀胱炎肾盂肾炎。也可引起腹膜炎胆囊炎阑尾炎等。婴儿、年老体弱、慢性消耗性疾病、大面积烧伤患者,大肠杆菌可侵入血流,引起败血症。早产儿,尤其是生后30天内的新生儿,易患大肠杆菌性脑膜炎

  二、急性腹泻

  某些血清型大肠杆菌能引起人类腹泻。其中肠产毒性大肠杆菌会引起婴幼儿和旅游者腹泻,出现轻度水泻,也可呈严重的霍乱样症状。腹泻常为自限性,一般2~3天即愈,营养不良者可达数周,也可反复发作。肠致病性大肠杆菌是婴儿腹泻的主要病原菌,有高度传染性,严重者可致死。细菌侵入肠道后,主要在十二指肠、空肠和回肠上段大量繁殖。此外,肠出血性大肠杆菌会引起散发性或暴发性出血性结肠炎,可产生志贺氏毒素样细胞毒素。

  举例:

  病原体:大肠杆菌O157 : H7是大肠杆菌的其中一个类型,该种病菌常见于牛只等温血动物的肠内。这一型的大肠杆菌会释放一种强烈的毒素,并可能导致肠管出现严重症状,如带血腹泻。

  病征: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。

致病性大肠杆菌的种类

 
大肠杆菌具有很多毒力因子
大多数大肠杆菌为条件致病菌
  埃希菌属杆菌为肠道正常菌群之重要成分,大肠杆菌为主要代表菌种。大多数大肠杆菌为条件致病菌,能产生和携带肠毒素(LT、ST、SLT)、定居因子(CFA-ⅠCFA-Ⅱ)、K抗原或类似物质以及带有性菌毛和分泌内毒素者,为致病性大肠杆菌,主要有:

  (1)肠产毒性大肠杆菌(ETEC)

  ETEC是5岁以上婴幼儿和旅行者腹泻的重要病原菌。致病物质主要为肠毒素(LT和ST);和定植因子,作用部位在小肠。

  (2)肠侵袭性大肠杆菌(EIEC)

  主要侵犯较大儿童和成人。不产生肠毒素,侵袭和破坏结肠粘膜上皮细胞。所致疾病象菌痢,有发热、腹痛、腹泻、脓血便及里急后重等症状。

  (3)肠致病性大肠杆菌(EPEC)

  作用部位在小肠,粘附在十二指肠、空肠和回肠上段粘膜、使微绒毛刷状缘破坏。是婴幼儿腹泻的主要病原菌。

  (4)肠出血性大肠杆菌(EHEC)

  为出血性结肠炎和溶血性尿毒综合征的病原体。引起人类疾病的主要是O157:H7血清型。

  (5)肠集聚性大肠杆菌
 
  作用部位在小肠。引起婴儿持续性腹泻,脱水,偶有血便。不侵袭细胞。

传播途径


肠出血性大肠杆菌
 大肠杆菌以食源传播为
  大肠杆菌传播途径,针对大肠杆菌传播途径这个问题,具体如下介绍:

  主要是粪-口途径,以食源传播为主,水源性和接触传播也是重要的传播途径。肠出血性大肠杆菌O157:H7的感染可形成直接传播(动物→人,人→人),也可以通过间接传播(食物、水源→人)。食源性的肠出血性大肠杆菌O157:H7感染中,牛肉、生奶、鸡肉及其制品,蔬菜水果及其制品等均可能受其污染。其中,牛肉是最主要的传播载体。国外报告散发和暴发疫情多为食源性传播。美国曾多次报道因进食被污染、烹调不足的汉堡包牛肉馅引起暴发流行,从冷藏的牛肉馅中分离出肠出血性大肠杆菌O157:H7。国内发生肠出血性大肠杆菌O157:H7感染的流行区主要在农村,无共同饮食史,外环境各类标本病原菌检测污染广泛存在,当地家畜家禽和密度甚高的苍蝇带菌率较高,其主要感染危险因素与个人卫生、家庭卫生不良有关。

易感人群

  人群普遍易感,感染后可获得一定程度的特异性免疫力。儿童和老年人最易发病、症状较为严重,容易并发溶血性尿毒综合征和血栓形成性血小板减少性紫癜。国内流行区病人最小5岁,最大90岁,50岁以上中老年占85%以上。

地区分布

  美国北方比南方普遍易感,加拿大则西部比东部普遍易感。我国主要集中在中东部农村,感染率较高的地区主要位于混合农业区,家畜的密度与发病率呈高度相关。

季节性

  全年都可发病,夏秋两季是高发季节。国内流行的高峰在春夏两季,以6月份最高,这与不同地区和感染途径密切相关。

潜伏期

  通常为3至4日,但亦会长达9日。

检查方法

细菌的分离鉴定

  1、标本:肠道外感染取中段尿、血液、脓液、脑脊液等,腹泻者取粪便。

  2、分离培养与鉴定:粪便标本直接接种肠道杆菌选择性培养基。血液需先经肉汤增菌,再转种血琼脂平板。其他标本可同时接种血琼脂平板和肠道杆菌选择性培养基。37℃孵育18~24小时后,观察菌落并涂片染色镜检。采用一系列生化反应进行鉴定。肠致病性大肠杆菌须先作血清学定型试验。必要时检定肠霉毒素。

  泌尿系统除确定大肠杆菌外,还应计数,每毫升尿含菌量≥100,000时,才有诊断价值。

卫生细菌学检查

  大肠杆菌不断随粪便排出体外,污染周围环境和水源、食品等。取样检查时,样品中大肠杆菌越多,表示样品被粪便污染越严重,也表明样品中存在肠道致病菌的可能性越大。故应对饮水、食品、饮料进行卫生细菌学检查。

  1、细菌总数:检测每毫升或每克样品中所含细菌数,采用倾注培养计算。我国规定的卫生标准是每毫升饮水中细菌总数不得超过100个。

  2、大肠菌数指数:指每立升中大肠菌群数,采用乳糖发酵法检测。我国的卫生标准是每1000ml饮水中不得超过3个大肠菌群;瓶装汽水果汁等每100ml大肠菌群不得超过5个。

治理方法


  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。

预防方法


大肠杆菌鞭毛电镜照片
大肠杆菌鞭毛电镜照片
  1、保持地方及厨房器皿清洁,并把垃圾妥为弃置。

  2、保持双手清洁,经常修剪指甲。

  3、进食或处理食物前,应用肥皂及清水洗净双手,如厕或更换尿片后亦应洗手。

  4、食水应采用自来水,并最好煮沸后才饮用。

  5、应从可靠的地方购买新鲜食物,不要光顾无牌小贩。

  6、避免进食高危食物,例如未经低温消毒法处理的牛奶,以及未熟透的汉堡扒、碎牛肉和其它肉类食品。

  7、烹调食物时,应穿清洁、可洗涤的围裙,并戴上帽子。

  8、食物应彻底清洗。

  9、易腐坏食物应用盖盖好,存放于雪柜中。

  10、生的食物及熟食,尤其是牛肉及牛的内脏,应分开处理和存放(雪柜上层存放熟食,下层存放生的食物),避免交叉污染。

  11、雪柜应定期清洁和融雪,温度应保持于摄氏4度或以下。

  12、若食物的所有部分均加热至摄氏75度,便可消灭大肠杆菌O157 : H7;因此,碎牛肉及汉堡扒应彻底煮至摄氏75度达2至3分钟,直至煮熟的肉完全转为褐色,而肉汁亦变得清澈。

  13、不要徒手处理熟食;如有需要,应戴上手套。

  14、食物煮熟后应尽快食用。

  15、如有需要保留吃剩的熟食,应该加以冷藏,并尽快食用。食用前应彻底翻热。变质的食物应该弃掉。

在生物技术中的应用


  大肠杆菌作为外源基因表达的宿主,遗传背景清楚,技术操作简单,培养条件简单,大规模发酵经济,倍受遗传工程专家的重视。目前大肠杆菌是应用最广泛,最成功的表达体系,常做高效表达的首选体系。

  在这里必须指出的是,处于生物安全考虑,生物工程用的菌株是在不断筛选后被挑选出的菌株。这些菌株由于失去的细胞壁的重要组分,所以在自然条件下已无法生长。甚至普通的清洁剂都可以轻易地杀灭这类菌株。这样,即便由于操作不慎导致活菌从实验室流出,也不易导致生化危机。此外,生物工程用的菌株基因组都被优化过,使之带有不同基因型(例如β半乳糖甘酶缺陷型),可以更好的用于分子克隆实验。

  真核基因在大肠杆菌中表达,必须有合适的表达载体(Vector),常用载体:pBV220,pET系统。

  目的基因在大肠杆菌中表达的情况:

  大肠杆菌更适合原核基因的表达,外源基因表达产量与单位体积产量是正相相关的,而单位体积产量与细胞浓度和每个细胞平均表达产量呈正相相关.细胞浓度与生长速率,外源基因拷贝数和表达 产物产量之间存在动态平衡,单个细胞的产量又与外源基因拷贝数,基因表达效率,表达产物的稳定性和细胞代谢负荷等因素有关。

  例如,科学家们把人的胰岛素基因送到大肠杆菌的细胞里,让胰岛素基因和大肠杆菌的遗传物质相结合。人的胰岛素基因在大肠杆菌的细胞里指挥着大肠杆菌生产出了人的胰岛素。并随着它的繁殖,胰岛素基因也一代代的传了下去,后代的大肠杆菌也能生产胰岛素了。这种带上了人工给予的新的遗传性状的细菌,被称为基因工程菌。 

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