- •1. Предмет микробиологии, роль в системе биологических и сельскохозяйственных наук.
- •2. Принципы систематики бактерий. Признаки, лежащие в основе систематики.
- •3. Строение бактериальной клетки. Размножение и спорообразование у бактерий.
- •2) Палочковидные:
- •4. История развития микробиологии.
- •1. Генетический аппарат у прокариот.
- •2. Изменение генетического материала.
- •3. Практическое значение генной инженерии в микробиологии.
- •1. Роль микроорганизмов в природных местообитаниях.
- •Микроорганизмы и атмосфера
- •2. Физиологические группы микроорганизмов по отношению к факторам внешней среды
- •3. Действие биотических и абиотических факторов окружающей среды на микроорганизмы.
- •Активность воды
- •Температура
- •Электромагнитные излучения
- •Наличие молекулярного кислорода
- •1. Способы получения и использования энергии микроорганизмами.
- •2. Дыхание микроорганизмов. Типы дыхания. Физиологическая роль дыхания.
- •3. Способы и типы питания микробной клетки.
- •4. Значение основных элементов питания для микроорганизмов.
- •5. Механизм переноса веществ через цитоплазматическую мембрану.
- •1. Круговорот углерода в природе и участие в нём микроорганизмов.
- •2. Брожение, его сущность и значение. Виды брожений.
- •3. Круговорот азота в природе.
- •4. Аммонификация, нитрификация, денитрификация.
- •5. Биологическая фиксация молекулярного азота.
- •1. Возникновение и развитие почвенной микробиологии.
- •2. Микроорганизмы почвы, методы определения их состава и активности.
- •3. Влияние агротехнических мероприятий на активность микробиологических процессов почвы.
- •1. Микроорганизмы зоны корня и их влияние на растения.
- •2. Эпифитные микроорганизмы и хранение урожая.
- •3. Микробные землеудобрительные препараты.
- •4. Микробиологические средства защиты растений.
1. Генетический аппарат у прокариот.
Генотипом, или геномом , называют совокупность всех генов, присущих данному организму, т.е. его генетическую конституцию. Под фенотипом понимают совокупность признаков, присущих данному организму.
Основу наследственного аппарата бактерий, как и всех других организмов, составляет ДНК (у РНК-содержащих вирусов — РНК).
Наряду с этим наследственный аппарат бактерий и возможности его изучения имеют ряд особенностей:
бактерии — гаплоидные организмы, т. е. они имеют 1 хромосому. В связи с этим при наследовании признаков отсутствует явление доминантности;
бактерии обладают высокой скоростью размножения, в связи с чем за короткий промежуток времени (сутки) сменяется несколько десятков поколений бактерий. Это дает возможность изучать огромные по численности популяции и достаточно легко выявлять даже редкие по частоте мутации. Наследственный аппарат бактерий представлен хромосомой. У бактерий она одна. Если и встречаются клетки с 2, 4 хромосомами, то они одинаковые.
Хромосома бактерий — это молекула ДНК. Длина этой молекулы достигает 1,0 мм и, чтобы "уместиться" в бактериальной клетке, она не линейная, как у эукариотов, а суперспирализована в петли и свернута в кольцо. Это кольцо в одной точке прикреплено к цитоплазматической мембране. На бактериальной хромосоме располагаются отдельные гены. У кишечной палочки, например, их более 2 тыс.
Генотип (геном) бактерий представлен не только хромосомными генами. Функциональными единицами генома бактерий, кроме хромосомных генов, являются:
IS-последовательности;
транспозоны;
плазмиды.
IS-последовательности — короткие фрагменты ДНК. Они не несут структурных (кодирующих тот или иной белок) генов, а содержат только гены, ответственные за транспозицию (способность IS-последовательностей перемещаться по хромосоме и встраиваться в различные ее участки). IS-последовательности одинаковы у разных бактерий.
Транспозоны — это молекулы ДНК, более крупные, чем IS-последовательности. Помимо генов, ответственных за транспозицию, они содержат и структурный ген, кодирующий тот или иной признак.
Транспозоны легко перемещаются по хромосоме. Их положение сказывается на экспрессии как их собственных структурных генов, так и соседних хромосомных. Транспозоны могут существовать и вне хромосомы, автономно, но неспособны к автономной репликации.
Плазмиды — кольцевые суперспиралевидные молекулы ДНК. Их молекулярная масса колеблется в широких пределах и может быть в сотни раз больше, чем у транспозонов.
Плазмиды содержат структурные гены, наделяющие бактериальную клетку разными, весьма важными для нее свойствами:
R-плазмиды — лекарственной устойчивостью;
Col-плазмиды — способностью синтезировать колицины;
F-плазмиды — передавать генетическую информацию;
Шу-плазмиды — синтезировать гемолизин;
Тох-плазмиды — синтезировать токсин;
Плазмиды биодеградации — разрушать тот или иной субстрат и т. д.
Плазмиды могут быть интегрированы в хромосому (в отличие от IS-последовательностей и транспозонов, встраиваются в строго определенные участки), а могут существовать автономно. В этом случае они обладают способностью к автономной репликации, и именно поэтому в клетке может быть 2, 4, 8 копий такой плазмиды.
Многие плазмиды имеют в своем составе гены трансмиссивности и способны передаваться от одной клетки к другой при конъюгации (обмене генетической информацией). Такие плазмиды называются трансмиссивными.
НаличиеF-плазмиды (фактор фертилъности, половой фактор)
придает бактериям функции донора, и такие клетки способны передавать свою генетическую информацию другим, F-клеткам. Можно сказать, что наличие F-плазмиды является фенотипиче-ским выражением(проявлением) пола у бактерий: с F-плазмидой связана не только донорская функция, но и некоторые другие фенотипические признаки — наличие F-пилей (половых ресничек) и чувствительность к L-фагам. С помощью F-ресничек устанавливается контакт между донорскими и реципиентными клетками. Через их канал и передается донорская ДНК при рекомбинации. На половых ресничках расположены рецепторы для мужских fj-фагов. F-клетки не имеют таких рецепторов и нечувствительны к таким фагам.