Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Microbiology
Чем определяется биоразнообразие прокариотов?
Биоразнообразие прокариотов – разнообразие типов метаболизма и физиологии. Морфология не играет существенной роли.
Сколько видов бактерий описано в настоящее время?
Около 5000 видов.
Какой вид бактерий является наиболее многочисленным?
Prochlorococcus marinus (BX. Cyanobacteria)
Что представляет собой самая населенная экологическая ниша?
Это земная кора. Ниша начинается примерно на глубине 10 м на суше и 10 см на морском дне, заканчивается на 3,5 км – дальше слишком горячо. 97% прокариотов живет на глубине 10-600 м.
Что такое некультивируемые бактерии?
Бактерии, которых можно наблюдать в природных образцах с помощью микроскопа, но нельзя выделить в чистую культуру, заставить размножаться в лаборатории. Это связано с возникновением у них латентного состояния вследствие стресса, вызванного попаданием в искусственную среду. Часто некультивируемые бактерии в природе населяют ниши с тонкими градиентами какого-либо параметра среды, на стыке хемо- или термоклинов…
Что такое фантомные бактерии?
Это фенотипически не охарактеризованные бактерии, не проявляющие себя в лаборатории и не выявляющиеся при микроскопировании природных образцов. Их разнообразие выявлено на основе сравнения нуклеотидной последовательности генов 16S рРНК , выделенных из природных проб, с банком генов.
Что составляет основной объем продуктов промышленной микробиологии?
Очистка воды и плотных полимерных отходов.
Важно: микробные белки в некоторых случаях производятся в огромном количестве – десятки тонн протеаз в год для изготовления стиральных порошков и прочей бытовой химии. Это возражение варианту 2006, где производство ферментов отнесли к наименее объемным производствам. Смотря каких ферментов.
Кто впервые наблюдал бактерий с помощью оптического прибора?
Антонио ван Левенгук в середине XVII века.
О чем свидетельствует положительное окрашивание по Грамму?
О наличии толстой оболочки у бактериальной клетки, которая не позволяет с легкостью вымыть из нее краситель.
В большинстве случаев это свойство Грамм-положительного морфотипа (цитоплазматическая мембрана + толстый слой муреина). Однако, нередко встречаются Грамм-отрицательные бактерии с толстыми оболочками, например, Deinococcus radiodurans, у которого целых пять элементов оболочки разнообразной структуры. Естественно, он тоже красится по Грамму положительно.
Какой процесс ингибируется пенициллином?
Биосинтез пептидогликана муреина, а точнее – транспептидазная реакция (сшивание боковых пептидных цепей муреина), через инактивацию пенницилинсвязывающих белков PBP, которые ее катализируют.
Что понимают под стерилизацией в микробиологии?
Стерилизация – процесс уничтожения бактерий и их спор в окружающей среде (на поверхности предметов, внутри продуктов). В идеале при стерилизации должны быть уничтожены все бактерии, но на практике всегда есть вероятность, что кто-то выживет. Стерилизуют огнем, жаром, паром, химией, излучениями, фильтрованием.
Какова морфологическая организация бактериальной клетки?
Абсолютно все имеют цитоплазматическую мембрану (СМ). А вот дальше возможны варианты:
Основной морфотип – СМ+ОМ (наружн. мембр.), между ними обычно тонкий слой пептидогликана муреина.
Упрощенный – СМ + пептидогликан.
Усложненный – СМ+ОМ+ICM (внутрен. мембр.).
Сверху еще может быть белковый S-слой.
Что такое сферопласты бактерий?
Это бактерии, у которых есть цитоплазматическая (СМ) и наружная (ОМ) мембраны и нет никаких ригидных слоев.
Протопласты – те, у кого нет и наружной мембраны.
Что такое простека?
Бактериальный вырост нитевидной или конической формы.
Как устроен ригидный слой клеточной стенки бактерий?
Обычно ригидный слой у бактерий – слой пептидогликана муреина. Муренин –соединение, в котором гликановые (полисахаридные) цепочки связаны между собой олигопептидами. Этот гетерополимер окружает клетку, формируя структуру, подобную мешку, - саккулюс. Очень подробно и с картинками – в варианте 2006.
Кроме муреиновых, встречаются чисто белковые и гликопротеиновые саккулюсы.
Здесь еще раз стоит упомянуть Deinococcus radiodurans, у которого между муреиновым слоем и наружной мембраной есть вроде бы ригидный слой неизвестной структуры.
14. Что служит источником энергии для «второй» биосферы?
«Вторая биосфера» - это дно Мирового океана; участки, где есть, жизнь, изолированные от остального мира. В этих экосистемах первичными продуцентами являются хемосинтезирующие бактерии. Они используют энергию химических связей абиогенных неорганических субстратов, в т.ч. газов, выделяющихся из недр Земли.
По последним сведениям, источником энергии может быть инфракрасное излучение (геотермальный свет), но вообще-то там вся информация сводится к обнаружению у Citomicrobium bathyomarinum бактериохлорофилла a, активирующегося инфракрасным светом.
Токсин, не выделяющийся из клетки, прочно с ней связанный. Может попасть в окружающую среду только при разрушении клетки. Пример: столбнячный токсин, занимает 5-10% веса клетка Clostridium tetani.
Ну, это все и так знают.
На всякий случай: гены, кодирующие продукты, без которых клетка долго не протянет (регуляторные белки, ферменты основного метаболизма и т.д. и т.п.)
Действительно, дурацкий вопрос. Что значит, у каких клеток? Мембранные липиды бактерий все похожи друг на друга.
Совершенно особенные липиды у архей, и есть несколько бактериальных представителей с чем-то подобным в филах Desulfurobacteria и Aquificae. Бактерии с такими липидами – обитатели гипертермофильных ниш. Возможно, именно это имелось в виду.
Удивительные липиды архей:
К глицериновому остову посредством простых эфирных связей пришивается полярная фосфатная группировка и радикалы, в случае архей - это жирные спирты с регулярным ветвлением.
нонитол = кальдитол
ЛПС – компоненты наружной мембраны грамотрицательных бактерий. Состоят из 4х блоков:
Липид А – якорь, фиксирующий ЛПС в мембране.
Внутренний олигосахаридный кор: 2 молекулы С8-сахара+3 молекулы С7-сахара.
Наружный олигосахаридный кор: 5 молекул С6-сахара.
Наружная полисахаридная цепь (она же – О-антиген) – самый вариабельный домен ЛПС. Состоит из разных сахаров у разных бактерий. Очень специфична.
Обычно бактериальная хромосома – это кольцевая молекула ДНК с тремя уровнями конденсации:
Нижний – белки HU вводят локальгые изгибы в ДНК на участке в 100 п.н. Образуется спираль.
Средний – SMC-белки закручивают спираль на саму себя.
Верхний – очень сложная трехмерная пружина, обладающая доменной структурой. В формировании участвуют топоизомеразы.
Существуют бактерии с линенйной хромосомой – например, Borellia.
Магнитосомы – монокристаллы магентита (Fe3S4), заключенные в унитарную мембрану. Унитарная мембрана – обычная бислойная липидная мембрана. Считается, что образуется путем эндоцитоза, что странно, ведь у бактерий его нет.
Чаще, говоря о росте бактерий, подразумевают рост культуры, т.е. увеличение биомассы популяции, что обычно связано с делением бактериальных клеток.
Но не нужно забывать, что существует и рост индивидуальных клеток – увеличение их размера и массы.
Галофильные археи используют очень хитрый способ – они не защищаются от соли, они пускают соль внутрь себя, т.е. их цитоплазма изотонична раствору во внешней среде (стратегия называется «salt-in»). Высокая концентрация соли в цитоплазме – за счет KCl. При этом они имеют соответствующий белковый состав, способный функционировать при таком высоком осмотическом давлении, – много остатков кислых аминокислот и мало основных.
Это контакты между цитоплазматической и внутренней мембранами. Ни о структуре, ни о функциях точно ничего не известно.
Оболочка – это все, что над цитоплазматический мембраной: наружная мембрана грамотрицательных, муреиновый слой, S-слой, саккулюсы различной природы, полисахаридные чехлы цианобактерий, капсулы.
Особые варианты – опять же Deinococcus со своим промежуточным слоем.
Очень разнообразную, но так или иначе вариации сферы, нити или палочки, просто они могут быть изогнутыми в большей или меньшей степени. А вот у архей могут быть формы угловатые – квадраты, треугольники и т.п.
Особо нужно отметить мицелиальные ветвящиеся формы актинобактерий.
Им всех надо перечислить, интересно? )
Основные группы:
В ЖКТ - кишечные бактерии (Enterobacter, Citrobacter), молочно-кислые бактерии (Lactococcus, Lactobacillus), бифидобактерии (Bifidobacterium).
На коже и слизистых - Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis.
В ротовой полости – Streptococcus salivatrius, Treponema orale, различные нокардии, трихомная бактерия Simonsiella.
И еще много-много разных.
Белки, участвующие в образовании гидрофильных пор. Бывают:
- неспециализированные – сквозь них диффундируют небольшие молекулы
- специализированные – имеют сайты связывания лигандов, что облегчат диффузию
- высокоаффинные – энергозависимая транслокация крупных молекул
Это интегральные белки, чаще всего тримерные.
Различают конститутивно синтезируемые порины (Omp A, Omp C, Omp F) и индуцибельные (Pho E, Lam B).
С участием жгутиков:
Tumbling(кувыркание): на месте кувыркается, жгутики вращаются разнонаправленно
Swimming: Направленное движение когда жгутики работают согласованно
Pull-push: Если жгутик один, то в зависимости от вращения движется в одну или в другую сторону
Swarming (роение) – на поверхности влажного субстрата с помощью жгутиков, согласованное.
Без участия жгутиков:
Gliding (скользящее движение): осуществляется по границе раздела фаз, БЕЗ участия жгутиков; либо на передней части клетки выделяется вещество, изменяющее поверхностное натяжение воды, либо выделяется слизь, тогда это реактивное движение, либо движение по тому же механизму, что у танка (специальные молекулы связывают ЦМ и НМ, вся система работает, как гусеница). Отмечено для фил Chloroflexi, Cyanobacteria, Proteobacteria.
Twitching (дергающееся движение): осуществляется за счет пилей - адгезия к поверхности и отжимания от нее.
Floating (флотационная подвижность): за счет газовых везикул могут изменяя их количество подниматься и опускаться в слоях воды. В качестве балласта используются включения – полигликозиды.
Актин-зависимое движение – у внутриклеточных паразитов бактерий (Listeria monocytogenes) – полимеризация хозяйского актина в стержень, который протыкает мембрану и переносит бактерию в соседнюю клетку.
От двух при бинарном делении и до очень многих при дроблении, которое есть, например, у цианобактерий, пор. Pleurocapsales.
Еще существуют особые варианты – тройное деление у цианобактерии Pelodictyon и четвертное у любимого дейнококкуса.
Включения прокариот – это запас субстратов, энергии или восстановителей в форме различных соединений, чаще полимерных. Лежат в цитоплазме, не окружены мембраной.
К классическим включениям бактерий относятся:
- полиглюкозидные гранулы (они же α-гранулы) – твердые включения, состоящие из полиглюкозида с массой до 200 кДа. Полиглюкозид – это остатки глюкозы, соединенные между собой α1-4 и α1-6 связями. Чаще всего это прокариотный аналог гликогена, но есть отдельные представители, которые накапливают аналог растительного крахмала – Prochloron didemni (Cyanobacteria).
Накопление этих включений при недостатке азота, серы, фосфора или железа при относительном избытке углерода в среде.
- полифосфатные включения – конденсированные неорганические фосфаты (Ф)n. Остатки фосфата соединены фосфоэфирными связями. Это резервуар энергии и фосфора, а также эндогенный регулятор метаболизма.
- цианофициновые гранулы – уникально, образуют некоторые цианобактерии. Цианофицин синтезируется нерибосомным путем! Это цепь из аспарагиновой кислоты. К каждой аспарагиновой сбоку прикрепляются остатки аргинина. При необходимости служат источником азота и углерода.
Формально только это и относится к классическим вкючениям. Все, что окружено мембраной, - это уже микрокомпартменты.
Через ОМ в периплазму:
-неспецифические порины
-диффузией
-специальные транспортные системы – пермеазы ( например, фосфотрансферазные системы для сахаров)
Через СМ в цитоплазму:
- диффузия, липофильность
- симпорт, антипорт или унипорт веществ ( с натием, калием, протоном, хлором) (переносчики)
- специфический перенос с затратой энергии АВС – транспортеры
ЭНДОЦИТОЗА НЕТ!
Грамотрицательные бактерии: с основным морфотипом (СМ+ОМ), с усложненным морфотипом (СМ+ОМ+IСМ), трихомные формы (общая ОМ на много клеток).
Барьерная функция, защитная (защита нитрогеназы от кислорода у цианобактерий, защита от высыхания), адгезионная…
Пример ИСТИННОЙ вакуоли – нитратная вакуоль Thioploca chileae – огромная вакуоль в центре клетки, где запасается нитрат, необходимый для окисления серы.
В основном – вакуоли с белковой мембраной, например, газовые везикулы, состоящие из белков GVP 1 и GVP 2, они служат для изменения плавучей плотности бактерии.
- спиртовое (дрожжи и некоторые бактерии)
- уксуснокислое
- молочнокислое (гомоферментативное –обр-ся только лактат , гетероферментативное – обр-ся разные продукты)
- пропионовокислое
- маслянокислое
- муравьинокислое
- ацетонобутиловое
У всех нить располагается в наружной среде. Исключение – спирохеты. У них жгутик в периплазматическом пространстве.
3 части:
- нить – филаментозная структура, расположенная снаружи от цитоплазматического компартмента. Спирализованный цилиндр с внутренним каналом. Состоит из белка флагеллина.
- базальное тело, встроенное в цитоплазматическую мембрану. Состоит из колец L (в наружной мембране), P( в пептидогликане), S (superCM) – над мембраной, M ( в цитоплазматической мембране), С-кольцо в цитоплазме. У жгутика к Р-кольцу примыкает белок Mot B, к M кольцу Mot А, они соединены между собой.
Кроме того, в состав базального тела входит секреторная система III, которая экспортирует субъединицы при сборке жгутика.
- крюк – гибкое сочленение между нитью и базальным телом. Сформирован белками семейства Flg.
Нить жгутика состоит из флагеллиновых субъединиц, его толщина различается, как и длина. Жгутик представляет собой жесткую спираль с четко детерминированным шагом и диаметром. Жгутик перестраивается в зависимости от направления вращения. Когда он вращается против часовой стрелки (прямое направление) – правозакрученная спираль, если по часовой (реверс) – левозакрученная спираль. Если жгутик потеряет спиральность, то он будет вращаться, но движения не будет. Нить жгутика полая внутри/
Работа за счет энергии ΔμH, по принципу статора – ротора. На М-кольце зубчики, на окружающем его белке Mot A – встречные зубчики, как шестеренки крутятся – скачкообразное движение. Важно, что протоны, проходящие в щель между Mot А и кольцом цитоплазматической мембраны, обеспечивают его энергизацию. Механизм трансформации протонного градиента в энергию вращения не известен.
У бактерий поисковый характер движения – они по градиенту или плывут к чему-то или плывут от чего-то. Заплывы перемежаются с реориентыцией путем кувыркания. Жгутик вращается по часовой стрелке – толкает клутку вперед, против – тянет за собой. Вероятность вращения жгутика против часовой стрелки повышается с помощью регулятора ответа – цитоплазматического белка CheY, входящего в состав сигнальной системы хемотаксиса. Ее второй компонент – киназа CheA, получающая сигнал от хеморецепторов мембраны. Белок CheY фосфорилируется и связывается с переключателем мотора FliM, входящим в состав базального тела.
Так бактерия плывет зигзагами туда, куда ей нужно.
Исторически сложилось представление об археях, как об обитателях экстремальных ниш (там они были обнаружены). На самом деле архей можно встретить везде.
Они только редко бывают эндосимбионтами – известен лишь случай внутриклеточного симбиоза с некоторыми инфузориями.
Грамм-положительные бактерии, образующие эндоспоры, - представители филы BXIII. Firmicutes – Bacillus, Clostridium и др.
Те, у которых есть толстый муреин, т.е. грамположительные бактерии.
- структура гена 16S рРНК
- своеобразие их генома: у них 1\6 генов такая же, как у эукариот, 1\6 – как у бактерий, а 2\3 – собственные уникальные гены
- отсутсвие муреина и особая организация мембранных липидов
- нет компартментализации генетического материала, но есть интроны
Не знаю таких.
Бывает псевдомуреин, очень часто встречается белковый S-слой.
- энергию солнечного света (Cyanobacteria, Chloroflexi, Chlorobi, пурпурные бактерии из филы Proteobacteria).
- энергию химических связей органических и неорганических субстратов (хемосинтетики и хемоорганогетеротрофы).
Рибулозобисфосфатный путь (ц. Кальвина)- в форме СО2
Анаэробный ацетил СоА – ПВК путь (метаногенные археи) – в форме СО2, СO, CH3-Х
Восстановительный Цикл трикарбоновых кислот - СО2
Гидроксипропионатный путь – НСО3-
Метаногены нужны для анаэробной очистки полимерных отходов.
Еще служат источником «экстремальных» ферментов.
Это пространство между цитоплазматической и наружной мембранами. Представляет собой гелеобразный матрикс, состоящий из белков (транспортных, шаперонов) и олигосахаридов – осоморегулируемых периплазматических глюканов (участвуют в адаптации к осмотическому стрессу). В периплазме болтается много транзитных млекул, идущих на обновление наружной мембраны, построение чехла или капсулы и т.д.
Внутренний листок в основном состоит из липопротеина Брауна( а также фосфолипиды, тейхоевые кислоты). Структура ЛП Брауна: основа – глицерин, два жирнокислотных радикала через сложноэфирную связь (обращены к наружному листку), третий радикал - через сложноэфирную связь и серу цистеина – хвост из 58 аминокислот (обращен ко внутреннему листку).
Наружный листок - молекулы липополисахаридов, в наружную мембрану встроены порины.
Случай молекулярной конвергенции с хлорофиллами.
От обычных хлорофиллов отличается радикалами, поглощает в боле длинной области (ИК).
Квази-фототрофия – аварийная система энергетики, когда энергия света, улавливаемая с помощью бактериородопсина, идет на поддержание жизни. Энергия света преобразуется в протонный градиент. Конструктивный метаболизм в это время заморожен до лучших времен. Квази-фототрофия – это один из механизмов солеадаптации у экстремально галофильных архей. Когда вода становится такой соленой, что кислород уже не растворяется в ней, и археи не могут больше дышать, они переходят на квази-фототрофию.
***
Это способ убивки бактериальных клеток прогреванием при 70-80 градусах в течение 20-30 минут. При этом погибают только вегетативные клетки, а споры остаются живы-здоровы, а часто даже прорастают в таком приятном тепле. Поэтому применяют поэтапную пастеризацию – погрели, дали постоять-прорасти спорам, опять погрели – убили оставшихся.
Метановое брожение – это здорово. Такого не существует. Имеется в виду гетеродисульфидное дыхание, побочным продуктом которого является метан. А основным – собственно гетеродисульфид, который затем используется в качестве терминального акцептора электронов в дыхательной цепи.
Нет, ведь у них отсутствует эндоцитоз.
Примерно 3,5 млрд лет (строматолиты, окаменевшие цианобактериальные маты).
Ограничены неунитарной (однослойной) белковой мембраной. Цилиндры с полыми конусами на обоих концах. Это инертные структуры, заполненные тем, что есть в атмосферном воздухе. Газы туда просто диффундируют из окружающей среды. Газовые везикулы придают клетке плавучесть, широко распространены у планктонных организмов.
Тип метаболизма, при котором источник энергии – энергия химических связей, доноры электронов в дыхательную цепь – неорганические вещества.
Это способность превращать N2 в NH3 при помощи нитрогеназы, автотрофия по Азоту.
Это бактериальная фила под номером X. Одноклеточные и трихомные бактерии, осуществляющие оксигенную фототрофию (они и только они способны к этому среди бактерий). Хемолитоавтотрофы. Внутри филы различные формы образовались взрывообразно, поэтому сейчас невозможно построить для них филогенетическое древо, разве что куст. Непонятно, кто кому родственник.
16S рРНК. Пробуют и другие семантиды, но эта все равно главная.
Покоящиеся резистентные клетки бактерий. Имеют очень толстую оболочку, способны переносить крайне неблагоприятные условия в течение огромного времени (сотни лет). К формированию эндоспор способны представители филы Firmicutes.
Эндоспоры фирмикут
Экзоспоры
Акинеты и гетероцисты цианобактерий
Почкование – бинарное неэквивалентное деление, когда дочерняя клетка намного меньше материнской по размеру.
Хемотаксис – движение по химическому градиенту.
Все обозначенное далее будет относится к E.coli и при правильном делении: в центре клетки собирается кольцо деления, состоящее из молекул белка FtsZ, затем оно фиксируется двумя другими белками Fts A и ZipA, стабилизирующими его. Далее присоединятеся куча других белков с маркировкой Fts, которые собственно формируют перетяжку и меняют направление синтеза пептидогликана на перпендикулярное. Важно, что для того чтобы кольцо собиралось в центре клетки, в самой клетке есть Min-система, состоящая из белков Min C,D,Е препятствующие сборке этого кольца на полюсах клетки.
ОН
Н
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН