Розміри E. coli – 0,5 - 3,0 х 0,5 - 0,8 мкм. Кишкова паличка – факультативний анаероб. Для неї властива значна ферментативна активність. Бактерії розщеплюють : лактозу, глюкозу, маніт, мальтозу, сахарозу та інші вуглеводи і спирти з утворенням кислоти та газу.

Основним структурним компонентом клітинної стінки бактерій є глікопептид муреїн, що побудований із залишків N - ацетилглюкозаміну та N - ацетилмурамової кислоти.

Ешеріхії розрізняють по антигенній структурі мікробної клітини. Є 3 типи антигенів ешеріхій : О - антиген ( соматичний ), К - антиген ( капсульний ), Н - антиген ( джгутиковий ). Термостабільний О - антиген є ліпополісахариднопротеїновим комплексом і розміщений в клітинній стінці бактерій. К - антигени ешеріхій різні : А, В, L, М. Н - антиген є тільки у рухомих штамів.

E. coli стійка до факторів навколишнього середовища. При 55 єС вона гине на протязі однієї години, при 60 єС – за 15 хвилин. В ґрунті і воді зберігається протягом 2 - 3 місяців.

Основні положення теорії оксидативного стресу.

Кисень є необхідним для більшості живих організмів за винятком невеликої кількості анаеробних бактерій.

У аеробних організмів ( наприклад, ссавців ) кисень бере участь в таких процесах, як метаболізм амінів, простагландинів, пуринів, стероїдів амінокислот та ін. [ 8 ]. Але найголовнішим процесом, в якому бере участь кисень, є процес утворення макроергічних зв’язків у молекулі АТФ в ході окисного фосфорилювання. Окисне фосфорилювання проходить у всіх без винятку аеробних організмів. В еукаріот цей процес проходить в мітохондріях, а в прокаріот – на плазматичній мембрані. Окисне фосфорилювання відбувається при проходженні електронів, відшеплених від різних субстратів, через електронно - транспортний ланцюг ( ЕТЛ ). Схема ЕТЛ у E. coli виглядає так :

цитохром В558 цит d О2

субстрат НАД · H + Н+ ФАД КоQ Н 2О

цитохром В556 цит о О2

Зі схеми видно, що у E. coli є два термінальні цитохроми. Вони каталізують чотирьохелектронне відновлення молекули кисню до води за таким рівнянням :

О2 + 4 Н+ + е- 2 Н 2О

При проходженні через ЕТЛ деякі електрони можуть виходити з нього і вступати в реакції, що призводять до утворення активованих форм кисню ( АФК ) [ 8 ]. АФК – це кисневмісні сполуки, що є значно більш хімічно активними, ніж молекула кисню О2. АФК є побічними продуктами метаболізму кисню. Утворення АФК відбувається при одноелектронному відновленні молекули кисню, продуктом якого є супероксид - аніон О2– . Супероксид - аніон утворюється за такою схемою :

О2 + е– О2–.

може утворюватися на рівні КоQ. Хімічна активність є невисокою порівняно з іншими АФК. може дисмутуватись до пероксиду водню Н2О2 , що також відноситься до АФК. Та найбільш активною АФК є гідроксил - радикал О. О утворюється в реакції Габера - Вайса. Реакція йде у кілька стадій. Один із варіантів реакції Габера - Вайса є реакція Фентона. Схеми реакції Габера - Вайса та реакції Фентона такі :

+ Н 2О2 О2 + О + О ( реакція Габера - Вайса)

Fe2+ + Н 2О2 Fe3+ + ОН· + ОН– ( реакція Фентона ) [ 8 ].

Пошкодження, ініційоні АФК, локалізуються в місцях знаходження іонів перехідних металів, в першу чергу заліза і міді. АФК атакують практично всі клітинні компоненти. Їх взаємодія з білками призводить до модифікації амінокислот – окислення сульфгідрильних груп цистеїну, імідазольних груп гістидину, кільцевих структур фенілаланіну, триптофану, тирозину. АФК взаємодіють з ДНК, викликаючи розриви полінуклеотидного ланцюга і модифікацію вуглеводної та азотистої частин, що може бути причиною точкових мутацій. Найбільш чутливими до АФК є поліненасичені жирні кислоти. Це часто є причиною виникнення ланцюгових реакцій в мембранах з утворенням перекисів ліпідів ( ліпід - ООН ).

Коли генерація вільнорадикальних форм кисню зростає більше, ніж потужність антиоксидантних систем, то виникає оксидативний стрес. В результаті відбувається підвищення інтенсивності утворення продуктів вільнорадикальної модифікації клітинних компонентів. Розрізняють два види оксидативного стресу : ендогенний і екзогенний. Ендогенний стрес полягає в тому, що в нормі в організмах, які живуть в аеробних умовах завжди утворюється якась невелика кількість АФК. У E. coli швидкість утворення АФК може коливатись в залежності від фази розвитку, в якій вона знаходиться, але стаціонарна концентрація підтримується на одному рівні за рахунок відповідної активності ферментів, що беруть участь у знешкодженні АФК. Екзогенний стрес принципово не відрізняється від ендогенного по механізму дії. Добавлені ззовні речовини включаються в окисно - відновні реакції, викликаючи генерацію , а екзогенний пероксид водню, будучи неполярною молекулою, вільно проникає всередину клітини.

В клітині є різні системи захисту від дії АФК. Вони умовно поділяються на 3 групи :

системи попередження утворення АФК;

системи переривання вільнорадикального ланцюга і знешкодження радикалів антиоксидантними ферментами;

системи виправлення пошкоджень ( репарація ).

Запобігти пошкодженню клітинних структур вільними радикалами можуть не тільки ферменти, а й деякі відносно низькомолекулярні сполуки, такі як вітаміни А та Е, убіхінон, катехоламіни, відновлений глутатіон та інші. Важливим компонентом захисту від дії АФК, попереджуючим вільнорадикальні процеси, є хелатування іонів перехідних металів спеціалізованими і неспеціалізованими білками, наприклад ферритином, трансферрином, альбумінами.

До ферментів, що приймають участь у захисті від вільних радикалів, відносяться :

супероксиддисмутаза ( СОД ), яка катаболізує