Chapter 9 Microbiology vol.1

Chapter 9 今日のメモ☆
今回はMicrobiology（微生物）のお話。学生時代結構好きだったなぁなんて読み始めてみると、そんな甘い気持ちは最初の数行で吹っ飛んでしまいました。
新しい英単語の量と言ったら…ほとんどすべてのwordを辞書で引いて確認しなければならないことに。。。

Living & Non-living organism
 Living organism
 -Archaea（古細菌）
 -Eukarya（真核生物）：fungi（真菌類）、protozoa（原虫）、algae（藻類）等
 -Bacteria（細菌）：prokaryote（原核生物）を含む

Non-living organism
 -Viruse（ウイルス）
 -Prion, infectious protein

細菌の種類
 -Cocci（球菌）
 -Bacilli（桿菌）
 -Coccobacilli（球桿菌）
 -Spirochetes & spirilla（スピロヘータ&らせん菌）
 -Fusobacteria（フゾバクテリウム属）
 -Filamentous organism（フィラメント状生物）
 -Vibrio（ビブリオ）
 -Plemorphic（多形性）
  ※ Gram stain（グラム染色）：グラム陽性菌[青色(purple)]、グラム陽性菌[赤色(pink)]
       クリスタルバイオレット＞ヨウ素＞アルコール＞サフラン

Structure of the prokaryotic cell（原核生物細胞の構造）
 - internal membrance（細胞膜）のみで細胞小器官（ミトコンドリアやリソソーム等）は「ない」
 - true nucleus（真核）やnuclear membrane（核膜）が「ない」
 - cell wall（細胞壁）が存在する
 - 細胞膜と細胞壁の間の層：periplasmic space（ペリプラスム）
 - リボソーム：70S(30S+50S)   ※真核生物は80S(40S+60S)
 - 増殖：binary fission（二分裂） 　※真核生物はmitosis（有糸分裂）&meiosis（減数分裂）
 - 遺伝子：裸のDAN（主にnucleoid（核様体）として存在する）、主に単一chromosome（染色体）
 - strage granules（貯蔵顆粒）やinclusion bodies（封入小体）、plasmid（プラスミド）が存在することがある
  *plasmid：transposon（トランスポゾン）と呼ばれる転移性遺伝因子を含む。薬剤耐性に関与

 - Capsule（きょう膜）やSlime layer（粘液層）をもつものもある
  * virulence（病原性・毒性）を上昇させる
  * マクロファージやneutrophil（好中球）などの食細胞によるphagocytosis（貪食）から守る
  * adherence（接着性）を高める
    ※接着性がない多糖体の場合をslime layer（粘液層）という
    ※Opsonization（オプソニン作用）：抗体は補体とともに好中球の食作用を促進する。

 - Flagella（鞭毛）：flagellin（フラジェリン）と呼ばれるたんぱく質の集合体。前進・方向転換が可能
 - Pili(fimbriae)（線毛）：pilin（ピリン）と呼ばれるたんぱく質の集合体。
  * 主にグラム陰性菌に存在する。
  * Common pili：レセプター等との結合や粘着性に関与（sex piliより大量）
  * Sex pili：DNAの伝達に関与（common piliより長い）

細胞壁の構造
 - peptidoglycan（ペプチドグリカン）を含む
 - 糖鎖（N-acetylglucosamineとN-acetylmuramic acid）と4つのamino acidからなる

 ＜グラム陽性菌＞
  - thick peptidoglycan cell wall(90% peptidoglycan)
  - teichoic acid（タイコ酸）を含む　(glycerol or ribitol phosphodiesters)

  ＜グラム陰性菌＞
  - thin peptidoglycan cell wall
  - outer membrane（外膜）：phopholipid（リン脂質）, lipopolysaccharide（LPSリポ多糖）, lipoprotein, protein channels(porins　ポーリン）で構成される。
   ※LPSの生物活性：菌体の抗原性（O antigen）を決めている。
                              Lipid Aはtoxic proteinでfeverやinflammation、septic shock（敗血性ショック）に関与

生理学的分類
 -Autotrophs（独立栄養生物）：CO₂を炭素源とする
    photoautotrophs（光合成独立栄養生物）, chemoautotrophs
 -Heterotrophs（従属栄養生物）：有機物を炭素源とする
    photoheterotrophs, chemoheterotrophs
 -Prototrophs（原栄養体）：栄養素を必要としない
 -Auxotrophs（栄養要求株）：一定の栄養素を必要とする。変異を繰り返すため常に変化する

 -Holophytic（完全植物性）：栄養素は水溶性かつ拡散性のもの
 -Holozoic（完全動物性）：固形の栄養をも代謝できる
 -Saprophytic（腐生）：死体や腐敗した有機物から栄養素を取り入れる
 -Parasitic（寄生性）：寄生した宿主細胞から栄養素を摂取

 -Psychrophile（好冷性細菌）：0℃でも生育可能　最高20℃以下で生育
 -Mesophile（中温菌）：20～45℃で生育
 -Thermophile（好熱最近）：55℃でも生育可能　最低45℃以上で生育

 -Aerobes（好気性細菌）：酸素存在下で生育
    obligate aerobes（偏性好気性細菌）, facultative aerobes（条件的好気性細菌）
 -Anaerobes（嫌気性細菌）：酸素存在下では育成不可
    obligate anaerobes, facultative anaerobes
 -Microaerophiles（微好気性細菌）：一般的な酸素の量より低量で生育可能
 -Capnophiles：一般的な二酸化炭素の量より高量で生育可能

Bacterial growth curve（細菌増殖曲線；グラフ）
 - Lag phase（誘導期）：細菌の複製において、サイズは拡大しているが量は多くなっていない状態
 - Logarithmic(log) phase（増殖期）：division（分裂）が起こり、細菌の数が幾何学的に増加している状態
 - Stationary phase（静止期）：増殖率が低下し、死滅率と同等になった状態
 - Death phase（死亡期）：細菌の増殖がなくが死滅する割合が増加している状態

特殊な細菌
 -Chlamydia（クラミジア）
   * obligate intracellular parasites（偏性細胞内寄生性）
   * 人工培地では増殖しない（lack the ability to generate ATP）
   * reservoir（保有宿主）&vector（ベクター）を「もたない」

 -Rickettsia（リケッチア）
   * obligate intracellular parasites（偏性細胞内寄生性）
   * 人工培地では増殖しない（ATPは生成できるが宿主細胞の生成物を活用するため）
   * vector：arthropods（節足動物）&reservoirが存在する

 -Mycoplasma（マイコプラズマ）
   * 細胞壁をもたず、細胞膜にsterolを含むため多形性を示す
     ※ 細胞壁合成阻害薬は効果なし

Viruses（ウイルス）の構造
 - 基本的な構造はvirion（ウイルス粒子）とnucleocapsid（ヌクレオカプシド）
 - lipid envelope（エンベロープ）：ヌクレオカプシドの外側の被膜、宿主細胞のレセプター結合に関与
 - 遺伝子：DNA & RNA
 - locasahedral（20面体）もしくは、helical（らせん状）

Infectious Agent（感染性病原体）
 - Reservouirs（保有宿主）：病原体を保有できるもの。　人や動物、環境（土、湖、植物など）
 - Carriers（キャリア）：病原体に感染力のあるもの。
   * Asymptomatic carriers（無症候性キャリア）：発病はしていないが感染しているもの
   * Symptomatic carriers（症候性キャリア）：感染後発病し、症状が出ているもの
 - Vector（ベクター）：媒介物として病原体を運ぶもの　ex)mosquito(malaria)

 感染方法
 - Direct contact：ex)sexually transmitted diseases
 - Indirect contact：fomites（媒介物）を介して感染
 - Droplet transmission（飛沫感染）：coughやsneezeによって感染
 - Airborne transmission（空気感染）：ほこりなどにくっついた病原体により感染。気管支に影響　
                                                         ex)influenza, pneumonia, tuberculosis

Pathogenicity（病原性）
 -Exotoxin（外毒素）：細菌が菌体外に分泌し生体に有害に働く物質。一定量を超えるとintoxcation（中毒）を引き起こす  ex)botulism, staphylococcal food poisoning
 -Endotoxin（内毒素）：内毒素の活性は、グラム陰性の外膜成分であるリポ多糖のlipid A部分であり、菌体の破壊や融解によって細胞壁から遊離する

Today's question
- plasmid(プラスミド)の問題
Q: Which of the following statements describes plasmids?
(A) They are single-stranded DNA molecules
(B) They carry optional genes
(C) They carry genes essential for growth
(D) They are always found in linear form



A: (B) they carry optional genes. 
The chromosome carries all of the genes essential for growth, whereas plasmids are extrachromosomal, double-stranded, circular pieces of DNA that carry optional genes that add extra properties.