Шпаргалка по дисциплине"Микробиология"

* Явление поверхностного исключения. Этот механизм не позволяет проникнуть в клетку, уже содержащую плазмиду, другой родственной ей плазмиде. Поверхностное исключение обеспечивается синтезом под контролем генов плазмиды особых белков наружной мембраны, которые препятствуют установлению контакта этой клетки с клеткой, несущей такую же плазмиду, или подавляют конъюгативный метаболизм ДНК этой плазмиды

* Явление несовместимости. Суть  его заключается в том, что  две близкородственные плазмиды  не могут стабильно сосуществовать в одной клетке, одна из них подвергается элиминации (удалению).

* Контроль числа копий плазмиды  на хромосому клетки. Различают  малокопийные (1-4 копии) и многокопийные  плазмиды (12-38 копий). Наличие собственных  генов позволяет плазмиде осуществлять репликацию независимо от клеточного цикла клетки-хозяина. Информация, необходимая для осуществления репликации плазмиды, обычно заключена в небольшой участок ее ДНК, получивший название основного, или базового репликона.

* Контроль стабильного сохранения плазмид в клетке-хозяине (контроль стабильного поддержания).

* Контроль равномерного распределения  дочерних плазмид в дочерние  бактериальные клетки.  Распределение  плазмид между дочерними клетками  происходит нерандомически, т. е. не  по принципу случайности, а существует генетический механизм контроля равномерного распределения (сегрегации) вновь синтезированных плазмид при клеточном делении. Носительство плазмид для клетки-хозяина становится генетически необходимым, благодаря этому обеспечивается существование плазмид как организмов.

* Способность к самопереносу (у  конъюгативных плазмид).

* Способность к мобилизации  на перенос (у неконъюгативных  плазмид).

* Способность наделять клетку-хозяина  дополнительными важными для  нее биологическими свойствами, способствующими выживанию бактерий, а следовательно, и плазмид в природе.

Важные св-ва плазмид:

*фертильность (способность женского  или мужского организма к участию  в оплодотворении);

*антибиотикорезистентность;

*устойчивость к тяжелым металлам (кадмий, ртуть);

*способность к продукции бактериоцинов, антибиотиков, токсинов;

*способность к утилизации необычных  источников углерода (камфора, октан, октанол).

Плазмиды патогенных микробов контролируют синтез различных факторов патогенности и образование новых способностей у многих видов бактерий:

#факторы адгезии

#факторы инвазии

#способностью синтезировать термолабильные и термостабильные энтеротоксины

#образование новых вариантов патогенных бактерий

#антибиотикорезистентность, антибиотикозависимость

#устойчивость к химиотерапии

#склонность к персистенции и хронизации инфекции 

 

25. Морфологическая дифференцировка  прокариот. Формы клеток. Покоящиеся  формы. Процесс поддержания состояния  покоя.

Морфологическое дифференцирование прокариот включает следующие формы клеток:

1. Покоящиеся формы (обеспечение  выживания в течение длительного  времени в неблагоприятных условиях):

*эндоспоры (у грамположительных  эубактерий),

*цисты (азотобактера, спирохет, миксобактерии, риккетсий),

*акинеты (у цианобактерий),

*миксоспоры (у миксобактерий),

*экзоспоры (у некоторых бактерий, грибов)

2. Клетки, служащие для размножения (гормогонии, баеоциты цианобактерий);

3. Клетки для осуществления процесса  фиксации молекулярного азота (гетероцисты  цианобактерий, бактероиды клубеньковых  бактерий).

Гипотезы, объясняющие механизмы, поддержания специализированных клеток в состоянии покоя:

1. В покоящихся клетках имеются  вещества, ингибирующие ферменты, блокирующие  метаболизм и предотвращающие  прорастание спор.

2. Особая структура спор обеспечивает поддержание ее сердцевины в обезвоженном состоянии.

3. Ферменты спор находятся в  неактивной форме. Изменения их  конфигурации, приводящие к активированию  ферментов, выводят покоящуюся клетку  из этого состояния.

Для всех покоящихся форм характерна повышенная по сравнению с вегетативными клетками устойчивость к действию разнообразных повреждающих факторов: высоких и низких температур, обезвоживанию, высокой кислотности среды, радиации, механических воздействий и др. В наибольшей степени устойчивость проявляется у эндоспор.

Факторы устойчивости эндоспор:

*нахождение споровой цитоплазмы  в обезвоженном состоянии

*термостойкость споровых ферментов

*наличие дипиколиновой кислоты 

*большое количества двухвалентных  катионов

*поверхностные структуры, механически защищающие содержимое споры от проникновения извне агрессивных веществ.

Факторы, приводящие к образованию покоящихся форм:

*Формированию цист у миксобактерий  способствует наличие в среде  глицерина, аминокислот.

*Количество цист азотобактера  возрастает при добавлении к среде параоксимасляной кислоты и повышении концентрации двухвалентных катионов.

*В качестве факторов, индуцирующих  формирование акинет цианобактерий, отмечены низкая температура, высушивание, отсутствие в среде связанного  азота и увеличение содержания глутаминовой кислоты.

 

26. Морфологическая дифференцировка  прокариот. Строение эндоспоры. Химический  состав, слои.

Факторы, приводящие к образованию эндоспор:

*наличие или отсутствие определенных  питательных веществ среды

*Неприемлемая температура

*Неблагоприятная кислотность среды

*Неблагоприятные условия аэрирования

Факторы, инициирующие прорастание эндоспор:

-углеводы

-некоторые аминокислоты 

-неорганические ионы

-вода

Споры бывают круглыми, овальными или эллиптическими; некоторые снабжены «рёбрами жёсткости», усиливающими устойчивость к механическим воздействиям. При микроскопическом исследовании споры выделяются высоким коэффициентом светопреломления, аналогичный таковому у обезвоженного белка.

В зрелой споре различимы: центральный, плохо окрашиваемый участок (спороплазма), двухслойная ЦПМ и оболочка споры.

Спороплазма (протопласт споры) включает цитоплазму, бактериальную хромосому, системы белкового синтеза и некоторые другие (например, анаэробного энергообразования).

Оболочка споры двухслойная: пространство между слоями заполняют гликопептидные полимеры, сходные с пептидогликанами, образующие сетчатую структуру (кортекс), проявляющую высокую чувствительность к лизоциму. Внутренний слой (стенка споры) образован пептидогликанами, аналогичными таковым у вегетирующей клетки. Внешний слой (собственно оболочка) образуют кератиноподобные белковые структуры с низкой проницаемостью.

Экзоспориум. У некоторых бактерий материнская клетка образует экзоспориум — двух-трёхслойное желатинообразное покрытие образованное липопротеинами и углеводами и во многом аналогичное капсуле бактерий. При созревании споры экзоспориум может сохраняться в виде пустого и отстающего от споры «мешка».

К спорообразующим относится большое число эубактерий приблизительно из 15 родов, характеризующихся морфологическим и физиологическим разнообразием. Среди них имеются палочковидные, сферические, мицелиальные формы, спириллы и нитчатые организмы. В основном это фирмикуты, т.е. окрашиваются по Грамму положительно. По типу питания среди них обнаружены хемоорганогетеротрофы, факультативные хемолитоавтотрофы и паразитические формы.

Лучше всего процесс спорообразования изучен у представителей родов Bacillus и Clostridium.

 

27. Морфологическая дифференцировка  прокариот. Биохимические и физиологические изменения в процессе прорастания эндоспроры. Факторы устойчивости эндоспор в окружающей среде.

Прорастание – это процесс, сопровождающийся сложными физиологическими и биохимическими изменениями. Начинается он с интенсивного поглощения спорой воды и набухания. Происходит активация литических ферментов. Резко возрастает дыхание, т.е. мобилизуется энергия. Происходят изменения в химическом составе (удаляется дипиколиновая кислота). Идет активный синтез белка и РНК.

Происходят процессы репарации повреждений ДНК, произошедших в период покоя споры. За время прорастания споры теряют до 1/3 первоначальной массы. Последующие этапы состоят в разрушении кортекса, выхода ростовой трубочки, достраивания клеточной стенки и последующим делении.

Факторы, обеспечивающие их устойчивость

*нахождение споровой цитоплазмы  в обезвоженном состоянии

*термостойкость споровых ферментов

*наличие дипиколиновой кислоты 

*большое количества двухвалентных  катионов

*поверхностные структуры, механически  защищающие содержимое споры от проникновения извне агрессивных веществ.

 

28. Морфологическая дифференцировка  прокариот. Формирование споры, слои  эндоспоры.

Первым шагом к спорообразованию является изменение морфологии ядерного вещества вегетативной клетки, образующего тяж вдоль длинной оси спорулирующей клетки. Приблизительно одна треть тяжа затем отделяется и переходит в формирующуюся спору. У некоторых видов ядерный тяж образуется только на одном полюсе клетки, в его формировании участвует не весь генетический материал вегетативной клетки, и впоследствии ядерный тяж целиком переходит в формирующуюся спору. Биологический смысл формирования ядерного тяжа до сих пор остается невыясненным.

Формирование споры начинается с того, что у одного из полюсов клетки происходит уплотнение цитоплазмы, которая вместе с генетическим материалом, представляющим собой одну или несколько полностью реплицированных хромосом, обособляется от остального клеточного содержимого с помощью перегородки. Последняя формируется впячиванием внутрь клетки ЦПМ. Мембрана нарастает от периферии к центру, где срастается, что приводит к образованию споровой перегородки. Эта стадия формирования споры напоминает клеточное деление путем образования поперечной перегородки. Следующий этап формирования споры - "обрастание" отсеченного участка клеточной цитоплазмы с ядерным материалом мембраной вегетативной клетки, конечным результатом которого является образование проспоры - структуры, расположенной внутри материнской клетки и полностью отделенной от нее двумя элементарными мембранами: наружной и внутренней по отношению к проспоре.

Описанные выше этапы формирования споры (вплоть до образования проспоры) обратимы. После образования проспоры дальнейшие этапы спорообразования уже необратимы.

Между наружным и внутренним мембранными слоями проспоры начинается формирование кортикального слоя (кортекса). Затем поверх наружной мембраны проспоры синтезируются споровые покровы, состоящие из нескольких слоев, число, толщина и строение которых различны у разных видов спорообразующих бактерий. В формировании слоев споровых покровов принимает участие как наружная мембрана споры, так и протопласт материнской клетки.

У многих бактерий поверх покровов споры формируется еще одна структура - экзоспориум, строение которого различно в зависимости от вида бактерий. Часто экзоспориум многослойный, с характерной для каждого слоя тонкой структурой. Все слои, окружающие протопласт эндоспоры, находятся внутри материнской клетки. На их долю приходится примерно половина сухого вещества споры.

После сформирования споры происходит лизис "материнской" клеточной стенки и спора выходит в среду.

Спорообразование сопровождается активным синтезом белка. Белки эндоспор в отличие от белков вегетативных клеток богаты цистеином и гидрофобными аминокислотами, с чем связывают устойчивость спор к действию неблагоприятных факторов. Содержание ДНК в споре несколько ниже, чем в исходной вегетативной клетке, поскольку в спору переходит лишь часть генетического материала материнской клетки. Генетический материал поступает в спору в виде полностью реплицированных молекул ДНК. Споры некоторых видов содержат по 2 или 3 копии хромосомы. Содержание РНК в спорах ниже, чем в вегетативных клетках, и РНК в значительной степени при спорообразовании синтезируется заново.

Одним из характерных процессов, сопровождающих образование эндоспор, является накопление в них дипиколиновой кислоты и ионов кальция в эквимолярных количествах. Эти соединения образуют комплекс, локализованный в сердцевине споры. Помимо Са2+ в эндоспорах обнаружено повышенное содержание других катионов (Mg2+, Mn2+, К+), с которыми связывают пребывание спор в состоянии покоя и их термоустойчивость.

Споровые покровы в основном состоят из белков и в небольшом количестве из липидов и гликолипидов. Белки покровов обладают высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям и обеспечивают спорам защиту от действия литических ферментов, других повреждающих факторов, а также предохраняют спору от преждевременного прорастания.

Кортекс построен в основном из молекул особого типа пептидогликана. При прорастании споры из части кортекса, прилегающей к внутренней споровой мембране, формируется клеточная стенка вегетативной клетки.