Регуляция движения

Подвижные бактерии могут привлекаться или отпихивать определенными стимулами, такое поведение называется таксисом — например, хемотаксис, фототаксис, механотаксис, магнетотаксис и эластикотаксис. Бактерии одной группы, миксобактерии (Myxobacteria), формируют так называемые плодовые тела, где они превращаются в миксоспоры. Часто бактерии используют так называемое ощущение кворума, то есть меняют свое поведение в зависимости от плотности бактериального населения, замедляя свой рост и иногда увеличивая вероятность горизонтального переноса генов.

В отличие от многоклеточных организмов, в одноклеточных организмах рост и размножения (деление клетки) тесно связанные. Бактерии дорастают к определенному размеру, после чему проводят процесс деления, форму бесполого размножения. При оптимальных условиях бактерии могут растить и делиться чрезвычайно быстро, до одного деления каждое 9,8 минут для определенных видов бактерий. При делении клетки создаются две генетически идентичных дочерних клетки. Некоторые бактерии, хотя тоже размножаются без полов, формируют более сложные воспроизводящие структуры, которые облегчают распространение новых дочерних клеток. Примеры включают создание плодовых тел миксобактериями, создание воздушных гиф представителями рода Streptomyces и почкование. Почкование означает формирование выступления, которое позднее отделяется, формируя отдельную клетку.

Культура бактерии на твердой среде (на основе агара) в чашке Петри

В лабораторных условиях бактерии по обыкновению выращивают, используя твердую или редкую среду. В качестве твердого среды используются чашки Петр с пластом агара, который содержит питательные вещества. Такие чашки используются для получения штаммов бактерий. Однако, редкая среда по обыкновению используется для измерения скорости роста или получение определенных объемов клеток. Иногда используются отборочные среды, (среды с добавлением антибиотику) для выделения и идентификации отдельных штаммов бактерий.

Большинство лабораторных методов роста используют высокие уровне питательных веществ для получения больших количеств клеток. Однако в естественных условиях количество питательных веществ ограниченная, что означает, что бактерии не могут размножаться бесконечно. Это ограничение привело к созданию бактериями разных стратегий роста (см. теория r/K селекции). Некоторые организмы могут растить чрезвычайно быстро, когда питательные вещества становятся доступными, например, формирование цветение воды (за счет роста клеток цианобактерий), которые часто происходят в озерах летом. Много организмов адаптируются к бедным и агрессивным окружениям, например, путем производства антибиотиков представителями рода Streptomyces и другими, тем самым не давая роста конкурирующим микроорганизмам. Часто бактерии сотрудничают, формируя биопленки и меняя скорость роста благодаря ощущению кворума. Эти взаимоотношения могут быть существенными для роста всей группы организмов (синтрофия).

Рост бактерий обычно включает три фазы. Когда популяция бактерий попадается к богатому на питательные вещества окружению, которое позволяет рост, клеткам нужен определенное время, чтобы приспособиться к новому окружению. Первая фаза роста, фаза медленного роста, является фазой такого приспособления. Эта фаза характеризуется высокой скоростью биосинтеза ферментов и активного транспорта. За ней следует фаза экспоненциального роста, который характеризуется быстрому экспоненциальным ростом количества бактерий. Скоростью роста полагает время удвоения бактерий на протяжении этой фазы. Последняя фаза роста — стационарная фаза, которая вызвана истощением питательных веществ. Клетки сокращают свою метаболическую деятельность и потребляют несущественные клеточные белки. Стационарная фаза — это переход от быстрого роста к стрессовому состоянию, которое характеризуется увеличением экспрессии генов, которые принимают участие в ремонте ДНК и антиоксидантном метаболизме.

Методы культивирования бактерий. Стационарный способ культивирования бактерий. Способ глубинного культивирования бактерий. Метод проточных сред. При выращивании бактерий применяют стационарный способ, способ глубинного культивирования с аэрацией и метод проточных питательных сред. В соответствии со способами выращивания бактериальные культуры разделяют на периодические (при стационарном и глубинном культивировании) и непрерывные (при проточном культивировании). Стационарный способ культивирования бактерий Стационарный способ культивирования бактерий — наиболее часто используемый на практике. Состав сред остаётся постоянным, с ними не проводят никаких дополнительных манипуляций. Способ глубинного культивирования бактерий Способ глубинного культивирования бактерий применяют при промышленном выращивании бактериальной биомассы, для чего используют специальные котлы-реакторы. Они снабжены системами поддержания температуры, подачи в бульон различных питательных веществ, перемешивания биомассы и постоянной подачи кислорода. Создание аэробных условий по всей толще среды способствует протеканию энергетических процессов по аэробному пути, что способствует максимальной утилизации энергетического потенциала глюкозы и, следовательно, максимальному выходу биомассы. Метод проточных сред Метод проточных сред (промышленный способ культивирования) позволяет постоянно поддерживать бактериальную культуру в экспоненциальной фазе роста, что достигают постоянным внесением питательных веществ и удалением определённого числа бактериальных клеток. Пребывание бактерий в экспоненциальной стадии роста обеспечивает максимальный выход различных БАВ (витамины, антибиотики и др.).

Вопрос

Вирусы — мельчайшие микробы, не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы, содержащие только ДНК или РНК. Относятся к царству Vira. Являясь облигатными внутриклеточными паразитами, вирусы размножаются в цитоплазме или ядре клетки. Они — автономные генетические структуры. Отличаются особым — разобщенным (дизъюнктивным) способом размножения (репродукции): в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты вирусов и их белки, затем происходит их сборка в вирусные частицы. Сформированная вирусная частица называется вирионом.

Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью электронного микроскопа, так как их размеры малы и сравнимы с толщиной оболочки бактерий.

Форма вирионов может быть различной: палочковидной (вирус табачной мозаики), пулевидной (вирус бешенства), сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ), в виде сперматозоида (многие бактериофаги). Различают просто устроенные и сложно устроенные вирусы.

Простые, или безоболочечные, вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, называемой капсидом. Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц — капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсид взаимодействуют друг с другом, образуя нуклеокапсид.

Сложные, или оболочечные, вирусы снаружи капсида окружены липопротеиновой оболочкой (суперкапсидом, или пеплосом). Эта оболочка является производной структурой от мембран вирус-инфицированной клетки. На оболочке вируса расположены гликопротеиновые шипы, или шипики (пепломеры). Под оболочкой некоторых вирусов находится матриксный М-белок.

Капсид и суперкапсид защищают вирионы от влияния окружающей среды, обусловливают избирательное взаимодействие (адсорбцию) с клетками, определяют антигенные и иммуногенные свойства вирионов. Внутренние структуры вирусов называются сердцевиной.

Тип симметрии. Капсид или нуклеокапсид могут иметь спиральный, икосаэдрический (кубический) или сложный тип симметрии. Икосаэдрический тип сим­метрии обусловлен образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеиновую кислоту (например, у вирусов гепатита А, герпеса, полиомиелита). Спиральный тип симметрии обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида (например, у вируса гриппа).

Включения — скопление вирионов или отдельных их компонентов в цитоплазме или ядре клеток, выявляемые под микроскопом при специальном окрашивании. Вирус натуральной оспы образует цитоплазматические включения — тельца Гварниери; вирусы герпеса и аденовирусы — внутриядерные включения.

Размеры вирусов определяют с помощью электронной микроскопии, методом ультрафильтрации через фильтры с известным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования. Одним из самых мелких вирусов является вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее крупным — натуральной оспы (около 350 нм).

Вирусы имеют уникальный геном, так как содержат либо ДНК, либо РНК. Поэтому различают ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы. Они обычно гаплоидны, т.е. имеют один набор генов. Геном вирусов представлен различными видами нуклеиновых кислот: двунитчатыми, однонитчатыми, линейными, кольцевыми, фрагментированными. Среди РНК-содержащих вирусов различают вирусы с положительным (плюс-нить РНК) геномом. Плюс-нить РНК этих вирусов выполняет наследственную функцию и функцию информационной РНК (иРНК). Имеются также РНК-содержащие вирусы с отрицательным (минус-нить РНК) геномом. Минус-нить РНК этих вирусов выполняет только наследственную функцию.

Геном вирусов способен включаться в состав генетического аппарата клетки в виде провируса, проявляя себя генетическим паразитом клетки. Нуклеиновые кислоты некоторых вирусов (вирусы герпеса и др.) могут находиться в цитоплазме инфициро­ванных клеток, напоминая плазмиды.

Вирусы относят к царству Vira. Это мельчайшие микроорганизмы, не имеющие клеточного

строения, белоксинтезирующей системы, содержащие только один тип нуклеиновой кислоты

(ДНК или РНК). Они отличаются особым разобщенным (дисъюнктив-ным) способом размножения

(репродукции): в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты вирусов и их белки и

затем происходит их сборка в вирусные частицы. Вирусы, являясь облигатными

внутриклеточными паразитами, размножаются в цитоплазме или ядре клетки. Сформированная

вирусная частица называется вирионом (рис. 2.9).

Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью электронного микроскопа, так как их

размеры малы и сравнимы с толщиной оболочки бактерий. Форма вирионов может быть

различной (рис. 2.10): палочковидной (вирус табачной мозаики), пу-левидной (вирус

бешенства), сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ), в виде сперматозоида (многие

бактериофаги).

Размеры вирусов определяют с помощью электронной микроскопии, методом ультрафильтрации

через фильтры с известным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования. Одним из самых

мелких вирусов является вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее крупным. натуральной

оспы (около 350 нм).

Вирусы имеют уникальный геном, так как содержат либо ДНК, либо РНК. Поэтому различают

ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы (табл. 2.1). Они обычно гаплоидны, т.е. имеют

один набор генов. Геном вирусов представлен различными видами нуклеиновых кислот:

двунитчатыми, однонитчатыми, линейными, кольцевыми, фрагментированными. Среди РНК-

содержащих вирусов различают вирусы с положительным (плюс-нить РНК) геномом. Плюс-нить

РНК этих вирусов выполняет наследственную функцию и функцию информационной РНК (иРНК).

Имеются также РНК-содержащие вирусы с отрицательным (минус-нить РНК) геномом. Минус-нить

РНК этих вирусов выполняет только наследственную функцию.

Геном вирусов способен включаться в состав генетического аппарата клетки в виде

провируса, проявляя себя генетическим паразитом клетки. Нуклеиновые кислоты некоторых

вирусов (ви-

русы герпеса и др.) могут находиться в цитоплазме инфицированных клеток, напоминая

плазмиды.

Различают просто устроенные (например, вирус полиомиелита) и сложно устроенные

(например, вирусы гриппа, кори) вирусы. У просто устроенных вирусов нуклеиновая кислота

связана с белковой оболочкой, называемой капсидом (от лат. capsa. j футляр). Капсид

состоит из повторяющихся морфологических субъединиц. капсомеров. Нуклеиновая кислота и

капсид, взаимодействуя друг с другом, образуют нуклеокапсид. У сложно устроенных вирусов

капсид окружен дополнительной липопро-теидной оболочкой. суперкапсидом (производное

мембранных структур клетки-хозяина), имеющей Ішипы⌡. Для вирионов ха- I рактерен

спиральный, кубический и сложный тип симметрии капсида. Спиральный тип симметрии

обусловлен винтообразной | структурой нуклеокапсида, кубический тип симметрии.

образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеиновую

кислоту.

Капсид и суперкапсид защищают вирионы от влияния окружающей среды, обусловливают

избирательное взаимодействие (адсорбцию) с клетками, определяют антигенные и иммуноген-

ные свойства вирионов. Внутренние структуры вирусов называются сердцевиной.

В вирусологии используют следующие таксономические категории: семейство (название

оканчивается на viridae), подсемейство (название оканчивается на virinae), род (название

оканчивается на virus).

Однако названия родов и особенно подсемейств сформулированы не для всех вирусов. Вид

вируса биноминального названия, как у бактерий, не получил.

В основу классификации вирусов положены следующие категории:

. тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), ее структура, количество нитей (одна или две),

особенности воспроизводства вирусного генома;

. размер и морфология вирионов, количество капсомеров и тип симметрии;

. наличие суперкапсида;

. чувствительность к эфиру и дезоксихолату;

. место размножения в клетке;

. антигенные свойства и пр.

Вирусы поражают позвоночных и беспозвоночных животных, а также растения и бактерии.

Являясь основными возбудителями инфекционных заболеваний человека, вирусы также

участвуют в процессах канцерогенеза, могут передаваться различными путями, в том числе

через плаценту (вирус краснухи, цитомега-

ловирус и др.), поражая плод человека. Они могут приводить к постинфекционным

осложнениям. развитию миокардитов, панкреатитов, иммунодефицитов и др.

Кроме обычных вирусов, известны и так называемые неканонические вирусы. прионы.

белковые инфекционные частицы, являющиеся агентами белковой природы, имеющие вид фибрилл

размером 10.20x100.200 нм. Прионы, по-видимому, являются одновременно индукторами и

продуктами автономного гена человека или животного и вызывают у них энцефалопатии в

условиях медленной вирусной инфекции (болезни Крейтц-фельдта.Якоба, куру и др.).

Другими необычными агентами, близкими к вирусам, являются вироиды. небольшие молекулы

кольцевой, суперспи-рализованной РНК, не содержащие белка, вызывающие заболевания у

Дата добавления: 2015-09-01