Шпаргалка по дисциплине"Микробиология"

Сам жгутик спирально закручен и состоит из порядка 20000 молекул сократительного белка флагеллина общей молекулярной массой от 20 до 60 кДа, синтез которого кодируется более чем 30 генами.

Флагеллин не обладает ферментативной активностью, однако, способен выполнять ритмические сокращения, в результате которых жгутик совершает спиральные волнообразные движения.

В белках бактериальных жгутиков отсутствуют серосодержащие аминокислоты, мало ароматических и циклических аминокислот.

Кислые аминокислоты составляют до 20 % всех аминокислот филамента. Вследствие отсутствия цистеина полая структура жгутика защищена от изменений, вызванных изменением потенциала в окружающей среде.

 Жгутики хорошо функционируют  при рН среды от 3,0 до 11,0, при  наступлении неблагоприятных условий  жгутики дезагрегируют, движение  затрудняется.

Жгутик состоит из трех частей.

*Основную массу жгутика составляет длинная спиральная нить (фибрилла, филамент), у поверхности клеточной стенки переходящая в утолщенную изогнутую структуру – крюк. Нить с помощью крюка прикреплена к базальному телу, вмонтированному в ЦПМ и клеточную стенку.

У большинства прокариот нить состоит только из одного типа белка флагеллина. Белковые субъединицы уложены в виде спирали, внутри которой проходит полый канал. Наращивание жгутика происходит с дистального конца, куда субъединицы поступают по внутреннему каналу.

У некоторых видов жгутик снаружи дополнительно покрыт чехлом особого химического строения или же являющимся продолжением клеточной стенки и, вероятно, построенным из того же материала.

* Крюк (толщина 20 – 45 нм) состоит из белка, отличающегося от флагеллина, и служит для обеспечения гибкого соединения нити с базальным телом.

* Базальное тело содержит 9 – 12 различных белков и представляет  собой систему из двух или  четырех колец, нанизанных на  стержень, который является продолжением крюка. Базальное тело – это самая сложно устроенная часть жгутика, напоминающая ось с нанизанными на нее колесами.

Два внутренних кольца (М и S) – обязательные составные части базального тела, в то время как наружные кольца (Р и L) отсутствуют у грамположительных эубактерий и, следовательно, не необходимы для движения.

М-кольцо локализовано в ЦПМ, S-кольцо располагается в периплазматическом пространстве грамотрицательных или в пептидогликановом мешке грамположительных эубактерий.

Кольца Р и L, имеющиеся только у грамотрицательных эубактерий, локализованы соответственно в пептидогликановом слое и во внешней мембране.

Особенности строения базального тела определяются строением клеточной стенки. Интактность последней необходима для движения жгутиковых бактерий.

Обработка клеток лизоцимом, приводящая к удалению пептидогликанового слоя клеточной стенки, вызывает и потерю способности бактерий к движению, хотя жгутики остаются при этом неповрежденными.

 

18. Движение бактерий. Виды  расположения жгутиков. Функции фимбрий и пилей. 

* Монотрихиальное жгутикование (Располагаются  на поверхности тела бактерий  по одиночке);

* Лофотрихиальное жгутикование (пучком  на одном или обоих концах  клетки);

* Перитрихиальное жгутикование (могут  находиться на всей поверхности клетки).

Ворсинки. Многие бактериальные клетки имеют на своей поверхности прямые отростки – ворсинки, фимбрии, пили. Они короче (до 12 мкм) и тоньше (диаметр до 25 нм) жгутиков, но более многочисленны (от 10 до многих тысяч). Ворсинки построены из белка – пилина – и представляют собой прямые белковые цилиндры толщиной 8,5 – 9,5 нм и длиной до 1 мкм, отходящие от поверхности клетки.

Пили расположены на поверхности клеток чаще всего перитрихиально или сконцентрированы на полюсах – полярное расположение. Пили обнаружены у подвижных и неподвижных форм, выполняют различные функции, также через ворсинки в клетку могут проникать бактериофаги. Имеются ворсинки общего типа и половые.

Ворсинки общего типа придают бактериям свойство гидрофобности, обеспечивают их прикрепление к клеткам животных, растений, грибов и неорганическим частицам, принимают участие в транспорте метаболитов. С их помощью бактерии прикрепляются к субстрату или образуют агрегаты клеток. Фимбрии общего типа участвуют в регуляции водносолевого обмена бактерий (у них внутри имеется канал шириной 1-2 нм). В целом, ворсинки  отвечают за адаптацию организмов, выживаемость и распространены не только у патогенных, но и сапротрофных видов.

Более крупные ворсинки получили название F-пили (от англ. fertility – плодовитый), внутри они имеют канал диаметром 3-4 нм и служат для передачи наследственной информации из клетки в клетку при конъюгации бактерий. F-пили необходимы клетке-донору для обеспечения контакта между ней и реципиентом и в качестве конъюгационного тоннеля, по которому происходит передача ДНК.

Ворсинки нельзя считать обязательной клеточной структурой, без них бактерии хорошо растут и размножаются. Побочная функция фимбрии – защита клетки от нападения паразитов, адгезия, образование колоний и агрегатов.

 

19. Движение бактерий. Характер  движения бактериальной клетки. Виды таксисов.

виды таксиса:

1. Хемотаксис – движение за  счет влияния химических или  питательных веществ. Аттрактант – привлекающий фактор. Репеллент – отталкивающий фактор.

2. Фототаксис – движение в  зависимости от света, положительный  фототаксис свойственен для фотосинтезирующих  бактерий.

3. Аэротаксис – движение за  счет воздуха. Аттрактантом для  аэробных и репеллентом для  анаэробных 

прокариот является молекулярный кислород.

4. Магнитотаксис – движение  под влиянием соединений железа

5. Вискозитаксис – способность  реагировать на изменение вязкости  раствора и перемещаться в  направлении ее увеличения или  уменьшения

Выделяют следующие виды движения:

*Плавание

*Дрожание или кувыркание

*Катание по слизи

Подвижные бактерии оставляют на субстрате особый налет – «роение». Это объясняется наличием у подвижных бактерий Н-антигена (от нем. Hauch – налет), содержащегося в жгутиках.

Неподвижные бактерии имеют только соматический антиген О-антиген (от нем. ohne Hauch – без налета).

У бактерий с перитрихиальным жгутикованием выявлены два вида двигательного поведения: прямолинейное движение и кувыркание, т.е. периодические и случайные изменения направления движения.

Если в клетке много жгутиков, все они при движении собираются в пучок, вращаясь в одном направлении.

Вращение жгутиков передается клетке, начинающей вращаться в противоположном направлении, и обеспечивает эффективное движение (плавание) в жидкой среде и более медленное перемещение по поверхности твердых сред.

Плавающее движение осуществляется клеткой, когда вращение жгутиков синхронизировано.

Если жгутики не синхронизированы, то движение бактерий напоминает кружение на одном месте,  дрожание или кувыркание.

Обычно дрожание и плавание чередуются в зависимости от наличия аттрактанта, при увеличении концентрации аттрактанта дрожание подавляется, сменяясь плаванием.

Движение бактерий, имеющих жгутики, носит свободно-плавающий характер:

*плавание - синхронизированное, в  сторону аттрактанта

*кувыркание – не синхронизировано, в сторону от репеллента

У бактерий жгутики правовращающие, у архей – левовращающие.

Движения спирохет весьма активны. Характер движения  – вращательно-спиральный, обусловленный сокращением осевой нити (аксостиля) клетки.

Характер движения миксобактерий – скользящий, что определяется соприкосновением выбрасываемой ими слизи с субстратом.

Цианобактерии лишены жгутиков, однако они тоже способны к движению за счет энергии градиента

Моторы сине-зеленых водорослей вращают белковые тяжи, спрятанные в периплазме

Жгутики есть во всех группах архей, даже у группы термоплазм, лишенных клеточной стенки. Археи живут в экстремальных условиях, поэтому их жгутики устойчивы к экстремальным внешним воздействиям.

кольца аналогичные кольцам жгутиков бактерий отсутствуют. Архейные жгутики состоят из уникальных компонентов, которые уложены иным способом и синтезируются иначе, чем у бактерий. Жгутик археев включает до пяти различных видов белков, представляющих собой кислотоустойчивые полимеры гликопротеидов, больше схожие с белками пилей. Жгутики архей тоньше, чем бактериальные – в диаметре не более 14 нм.

 

20. Бактериальное ядро. Строение, состав. Характеристика ДНК.

Бактериальное ядро представлено молекулами, имеющими наименьшее для клеточных организмов количество ДНК (0,4–0,8)•109. Наибольшее содержание ДНК среди прокариот обнаружено у нитчатых цианобактерий (8,5•109).

каждая прокариотная клетка содержит 1 хромосому. В экспоненциально растущей культуре количество ДНК на клетку может достигать массы 3, 4, 8 и более хромосом.

при действии вредных факторов (температуры, рН среды, ионизирующего излучения, солей тяжелых металлов, некоторых антибиотиков) происходит образование множества копий хромосомы. При устранении воздействий, после перехода в стационарную фазу в клетках обнаруживается по одной копии хромосомы. => термины «нуклеоид» и «хромосома» не всегда совпадают. В зависимости от условий нуклеоид прокариотной клетки может состоять из одной или некоторого числа копий хромосомы

ДНК прокариот построена так же, как и эукариот. Молекула ДНК несет множество отрицательных зарядов, поскольку каждый фосфатный остаток содержит ионизированную гидроксильную группу. У эукариот отрицательные заряды нейтрализуются образованием комплекса ДНК с основными белками – гистонами. В клетках подавляющего большинства прокариот не обнаружено гистонов. Нейтрализация зарядов осуществляется взаимодействием ДНК с полиаминами (спермином и спермидином), а также с ионами Mg2+. У некоторых архебактерий и цианобактерий обнаружены гистоны и гистоноподобные белки, связанные с ДНК.

Содержание пар оснований А+Т и Г+Ц в молекуле ДНК является постоянным для данного вида организма и служит важным диагностическим признаком. У прокариот молярная доля ГЦ в ДНК колеблется в очень широких пределах: от 23 до 75 %.

В среднем каждый ген состоит примерно из 1000 пар нуклеотидов, а вес одного нуклеотида ДНК составляет около 500 дальтон.

 

21. Бактериальное ядро. Особенности  генетической системы бактерии. Типы репликации ДНК бактерии.

Особенности генетической системы бактерий:

*Хромосомы бактерий (и плазмид) располагаются свободно в цитоплазме, не отграничены от нее никакими  мембранами, но связаны с определенными  рецепторами на цитоплазматической  мембране.

*хромосома особым компактным  образом в ней упакована, ДНК находится в суперспирализованной форме и свернута в виде петель

*число петель 12-80 на хромосому

*петли в центре нуклеоида  объединяются за счет связывания  ДНК с сердцевинной структурой, представленной молекулами особого  класса РНК

*данная упаковка обеспечивает возможность транскрипции отдельных оперонов хромосомы, не препятствует ее репликации, а также петли упакованной хромосомы способствуют компартментализации рибосом

*Бактерии являются гаплоидными  организмами, имеют один набор  генов.

*Содержание ДНК у них непостоянно, оно может достигать значений, эквивалентных по массе от  двух до восьми хромосом

*Регулируя содержание копий  своих генов, бактерии одновременно  приспосабливают скорость своего  размножения к условиям роста.

*Наряду с увеличением содержания ДНК у бактерий в этом случае существенно возрастает и количество рибосом.

*Благодаря этому возрастает  суммарная скорость биосинтеза  всех субклеточных и клеточных  структур и, соответственно, скорость  размножения бактерий.

*У бактерий в естественных условиях передача генетической информации происходит не только по вертикали, т. е. от родительской клетки дочерним, но и по горизонтали с помощью различных механизмов: конъюгации, сексдукции, трансдукции, трансформации.

*У бактерий часто помимо хромосомного генома имеется дополнительный плазмидный геном, наделяющий их важными биологическими свойствами, нередко – специфическим иммунитетом к антибиотикам и химиопрепаратам.

Типы репликации ДНК:

1. Вегетативная репликация хромосомной и плазмидной ДНК обусловливает передачу генетической информации по вертикали, контролируется хромосомными и плазмидными генами.

2. Репаративная репликация – механизм, посредством которого осуществляется устранение из ДНК структурных повреждений или заключительный этап генетической рекомбинации, контролируется хромосомными и плазмидными генами.