Обложка Вахитов Т.Я. Принципы метаболической регуляции и коммуникации у бактерий
Id: 246904
799 руб.

Принципы метаболической регуляции и коммуникации у бактерий

URSS. 2019. 500 с. ISBN 978-5-9710-6426-8.
  • Твердый переплет
Аннотация

Вот уже почти 40 лет автор пытается найти общий язык с бактериями, понять, как бактерии поддерживают связь друг с другом или принимают коллективные решения.

Эта монография посвящена одному из самых интригующих вопросов микробиологии — коммуникации бактерий. В настоящее время наличие этого феномена уже никто не отрицает, однако еще лет двадцать назад все было совсем не так. В книге подробно рассматриваются вопросы авторегуляции ...(Подробнее)численности микробов — от первых наблюдений, документированных в начале прошлого века, до собственных исследований автора, увенчавшихся идентификацией некоторых авторегуляторов. Читатель узнает, как воплотилась в жизнь мечта автора использовать эти соединения на практике для нормализации микробиоты человека.

Большое внимание в книге уделено математической модели. Первоначально она предназначалась для описания автоколебаний численности бактерий, однако в дальнейшем с ее помощью удалось объяснить практически все известные закономерности роста, голодания, симбиоза и антагонизма микробов. Оказалось, что с помощью модели можно объяснить феномены «борьбы» бактерий с клетками иммунной системы, а также внутрипопуляционные и межпопуляционные взаимодействия других организмов.

Книга будет полезна специалистам в области микробиологии, биотехнологии, экологии, математического моделирования экологических и биологических процессов, общей биологии, физико-химической биологии, биохимии, химикам, врачам и всем, кто интересуется общими и философскими проблемами естествознания. Также она может использоваться в качестве учебного пособия по этим специальностям.


Оглавление
Введение
Список основных сокращений
Глава 1. Авторегуляция роста бактерий
 1.1.Положительная обратная связь (эффект автостимуляции роста)
 1.2.Отрицательная обратная связь (эффект автоингибирования роста)
 1.3.Динамика автостимуляторов и автоингибиторов роста, разрешение противоречия
 1.4.Авторегуляция и физиологические свойства бактерий
 1.5.Математическая модель развития культуры, основанная на динамике авторегуляторов
 1.6.Применение модели для описания эффекта автостимуляции роста
 1.7.Моделирование особых условий роста для получения культур высокой и сверхвысокой плотности
 1.8.Экспериментальное изучение обмена метаболитами бактерий со средой их выращивания
  1.8.1.Контроль роста бактериальной культуры спектрофотометрическим методом
  1.8.2.Анализ обмена метаболитами методами УФ- и флуоресцентной спектроскопии
Глава 2. Авторегуляция выживаемости при голодании бактерий
 2.1.Зависимость выживаемости бактерий от плотности культуры как основа гипотезы ускоряющих гибель (УГ) метаболитов
 2.2.Выживаемость бактерий при сорбции метаболитов голодания активированным углем. Первое подтверждение гипотезы
 2.3.Выживаемость бактерий в диализных культурах. Второе подтверждение гипотезы
 2.4.Анализ активности метаболитов голодания в опытах с тест-культурами. Третье подтверждение гипотезы
 2.5.Подтверждение существования УГ-факторов в экспериментах с тест-культурами низкой плотности
 2.6.Изучение динамики автостимуляторов роста и УГ-факторов при голодании бактерий
  2.6.1.Зависимость динамики автостимуляторов роста и УГ-факторов от плотности культуры
  2.6.2.Альтернативная регуляция (автостимуляция и ускорение гибели) как причина колебаний численности бактерий
 2.7.Моделирование выживаемости бактерий в процессе голодания
  2.7.1.Зависимость выживаемости и концентрации УГ-факторов от плотности популяции
  2.7.2.Моделирование процедуры анализа активности УГ-факторов с использованием тест-культур
  2.7.3.Моделирование феномена "ускорение гибели субстратом"
  2.7.4.Модель для описания выживаемости бактерий, не зависящей от концентрации субстрата
  2.7.5.Модификация модели выживаемости для описания естественной смертности, независимой от состава среды
  2.7.6.Редуцированная модель для описания эффектов "протектирующего материала"
  2.7.7.Модель полного цикла развития популяции с учетом естественной смертности бактерий
 2.8.Автолитические процессы при голодании и эффективность реутилизации продуктов автолиза
 2.9.Адаптация математической модели для моделирования затухающих колебаний численности
 2.10.Модель гетерогенной популяции, состоящей из r- и K-стратегов
 2.11.Физиологические изменения клеток в процессе голодания
  2.11.1.Анализ содержания ДНК в бактериях
  2.11.2.Контроль светорассеивающих характеристик клеток и их выживаемости на селективных средах
  2.11.3.Изучение взаимного влияния "старой" и "молодой" культур, разделенных диализной мембраной
  2.11.4.Реакция плазмолиза, проницаемость и мембранный потенциал бактерий
  2.11.5.Использование метода жидких культур в качестве альтернативного способа оценки выживаемости бактерий
  2.11.6. Оценка физиологического состояния бактерий по динамике их роста при пересеве в свежую среду
  2.11.7.Зависимость выживаемости голодающих бактерий от некоторых физических и химических факторов среды
  2.11.8.Некоторые особенности выживаемости Serratia marcescens, Escherichia coli K-12 и E. coli K-165
  2.11.9.Заключение к разделу
Глава 3. Биологические свойства автостимуляторов роста
 3.1.От чего все-таки зависит лаг-период -- от плотности популяции или от ее численности?
 3.2.Поиск оптимальных условий: влияние АРК на рост в термостате и на качалке при низких плотностях засева
 3.3.Способны ли автостимуляторы обеспечить ту же скорость роста, что и богатые среды?
 3.4.Влияние АРК на динамику роста качалочной культуры при высоких плотностях засева; повышение устойчивости к тепловому шоку
 3.5.Стимулирующий эффект экзометаболитов E. coli M-17 (АРК) в экспериментах с другими бактериями
 3.6.Низкомолекулярные экзометаболиты (АРК) как фактор антагонизма бактерий
  3.6.1.Антагонизм при выращивании смешанных культур
  3.6.2.Выживаемость при голодании смешанных культур
 3.7.Влияние АРК и фруктоолигосахаридов на рост и антагонистическую активность лактобацилл
 3.8.Моделирование динамики численности в смешанных культурах двух видов
 3.9.Модель голодания смешанных культур двух видов на примере смешанной культуры E. coli M-17 и S. enteritidis
Глава 4. Выделение и идентификация авторегуляторов
 4.1.Хроматографическое разделение экзометаболитов бактерий (АРК) на TSK-геле HW-40 в нейтральных условиях
 4.2.Изменение состава автостимуляторов в процессе выращивания бактерий
 4.3.Гидрофобные свойства автостимуляторов роста
 4.4.Хроматография на TSK-геле HW-40 при низких значениях рН
 4.5.Хроматографические свойства УГ-факторов
 4.6.Препаративное выделение автостимуляторов роста
  4.6.1.Фронтальная анионообменная хроматография
  4.6.2.Препаративная анионообменная хроматография
  4.6.3.Препаративная ВЭЖХ
  4.6.4.Препаративная хроматография на TSK-геле HW-40
Глава 5. Биологические свойства и функции экзометаболитов бактерий
 5.1.Состав экзометаболитов при росте и голодании
  5.1.1.Фракция низкомолекулярных метаболитов
  5.1.2.Фракция высокомолекулярных соединений
 5.2.Инициация роста композицией низкомолекулярных экзометаболитов
 5.3.Инициация роста индивидуальными экзометаболитами
 5.4.Влияние экзометаболитов на рост качалочной культуры
 5.5.Динамика экзометаболитов при выращивании бактерий
  5.5.1.Адаптация состава среды при пересеве культуры
  5.5.2.Рост в колбах на качалке
  5.5.3.Выращивание в ферментаторе
 5.6.Реутилизация экзометаболитов бактериями
  5.6.1.Экзометаболиты как единственный источник питания
  5.6.2.Судьба экзометаболитов при их добавлении в среду культивирования
 5.7.Влияние экзометаболитов на антагонистическую активность бактерий при выращивании смешанных культур
 5.8.Антагонистическая активность бактерий при голодании
  5.8.1.Выживаемость E. coli M-17 и S. enteritidis в чистых и смешанных культурах
  5.8.2.Влияние экзометаболитов на антагонистическую активность E. coli M-17 и S. enteritidis
 5.9.В поиске УГ-факторов: действие идентифицированных экзометаболитов на выживаемость бактерий в культурах высокой плотности
  5.9.1.Метаболиты первой группы
  5.9.2.Метаболиты второй группы
  5.9.3.Динамика концентраций ацетата и формиата при их добавлении в среду голодания
  5.9.4.Некоторые соображения о природе УГ-факторов, а также о функциях ацетата и сукцината в голодающих культурах
 5.10.Действие экзометаболитов при выращивании бактерий на агаризованных средах
Глава 6. Актофлор-С -- синтетический препарат на основе экзометаболитов бактерий
 6.1.Выбор прототипов Актофлор-С, анализ их состава и биологической активности
 6.2.Базовый состав композиции метаболитов Актофлор-С
 6.3.Свойства базовой композиции Актофлор-С
 6.4.Функциональная роль компонентов и коррекция состава базовой композиции Актофлор-С
 6.5.Биологические свойства Актофлор-С
 6.6.Фармакологическая активность Актофлор-С
  6.6.1.Противоинфекционное действие Актофлор-С
  6.6.2.Клиническая апробация Актофлор-С
 6.7.Заключение к главе
Глава 7. Математическая модель микробиоценоза
 7.1.Модель микробиоценоза из 3 видов бактерий
 7.2.Влияние добавок авторегуляторов роста на устойчивость микробиоценоза из 3 видов
 7.3.Устойчивость микробиоценозов из 3 видов при различных знаках коэффициентов взаимодействия
 7.4.Упрощение задачи: различные знаки взаимодействия в микробиоценозе из 2 видов бактерий
 7.5."Антагонизм без антагонизма"
 7.6.Внедрение третьего вида в микробиоценоз из двух видов
 7.7.Модель инфекционного заболевания
 7.8.Зачем патогенным бактериям "чувство кворума"?
 7.9.Основные выводы
Глава 8. Некоторые итоги и пути дальнейших исследований
 8.1.Популяционные эффекты в биологии и микробиологии
 8.2.Метаболическая регуляция и "чувство кворума" у бактерий
 8.3.Метаболическая регуляция патогенности
 8.4.Актофлор-С и взаимодействие микробиоты с организмом хозяина
 8.5.Условность классификации авторегуляторов
 8.6.Специфичность метаболической регуляции
  8.6.1.Специфичность состава экзометаболитов у бактерий различных штаммов
  8.6.2.Специфичность динамики экзометаболитов в процессе выращивания культур бактерий различных штаммов
  8.6.3.Особенности динамики карбоновых кислот при выращивании смешанных культур бактерий
  8.6.4.Динамика экзометаболитов при выращивании суспензионных культур клеток яичника китайского хомячка (СНО)
  8.6.5.Изучение биологических функций карбоновых кислот и аминокислот в экспериментах с органотипическими культурами тканей
 8.7.Механизмы метаболической регуляции
  8.7.1.Гетерогенность популяции как основа саморегуляции
  8.7.2.Механизм самосинхронизации культуры
  8.7.3.Регуляция перехода с аэробного на анаэробный метаболизм
  8.7.4.Диауксийный рост, колебания численности, стимулирующее действие метаболитов
  8.7.5.Существуют ли ингибиторы роста?
  8.7.6.Механизмы регуляторного действия аминокислот
 8.8.Место метаболической регуляции среди других регуляторных систем
 8.9.Задачи и результаты математического моделирования
 8.10.Новое направление исследований -- биохимия коммуникативных процессов у бактерий


Об авторе
Вахитов Тимур Яшэрович
Доктор биологических наук, начальник лаборатории прикладной микробиологии Государственного научно-исследовательского института особо чистых биопрепаратов (Санкт-Петербург). Окончил химический факультет ЛГУ им. А. А. Жданова и Курсы специализации в области физико-химической и молекулярной биологии в г. Пущино-на-Оке. Область научных интересов: физико-химические методы в микробиологии; физиология роста и голодания бактерий; автоколебания, процессы самоорганизации и коммуникации в микробных популяциях; анализ состава и биологических функций экзометаболитов бактерий и эукариотических клеток; эволюция регуляторных механизмов; симбиоз человека и микробиоты; выявление метаболитных маркеров заболеваний; разработка и изучение механизмов терапевтического действия метаболитных и бактериально-метаболитных препаратов; генетика и филогенетика пробиотических бактерий. Автор около 150 работ, авторских свидетельств и патентов.