6. Бактериальная хромосома: строение, размер и копийность. Организация нуклеоида прокариот.

Бактериальная хромосома состоит из одной двунитевой молекулы ДНК кольцевой формы. Молекула ДНК построена из двух полинуклеотидных цепочек. Размеры бактериальной хромосомы варьируют от 3 х 10 ⁸ до 2,5 х 10 ⁹ Д. Бактериальная клетка гаплоидна, а удвоение хромосомы всегда сопровождается ее делением. Каждая прокариотная клетка содержит 1 хромосому.

Нуклеоид (ядерная область) — компартмент неправильной формы внутри клетки прокариот, в котором находится генетический материал. ДНК нуклеоида имеет замкнутую кольцевую форму. Нуклеоид состоит в основном из ДНК (примерно 60 %), а также содержит РНК и белки. Последние два компонента представляют собой в основном матричную РНК и белки, регулирующие экспрессию генов бактериального генома. В состав нуклеоида входят также структурные белки, которые способствуют компактизации ДНК, то есть несут функцию, схожую с функцией гистонов в эукариотических клетках.

7. Биологический цикл железа.

Железо активно вовлекается в биологический круговорот, так как входит в состав многих ферментов и гемоглобина крови. Для немногих гетеротрофов характерно использование соединений железа в качестве источника питания. В этом отношении уникальны железобактерии, окисляющие двухвалентное железо с

образованием лимонита. Диатомовые водоросли способны усваивать железо из коллоидов. После отмирания организмов и их минерализации часть железа закрепляется в почве и может вновь включаться в биологический круговорот. Растворимые формы выносятся в океаны.

Круговорот железа в природе происходит за счет жизнедеятельности железобактерий. Они широко распространены в водоемах, содержащих закись железа. Аутотрофные железобактерии используют растворимые закисные соли железа как источник получения энергии для биосинтетических процессов в клетке. Они переводят закисное железо в окисное. Образующийся гидрат окиси железа откладывается в виде чехла в их слизистой оболочке. После отмирания железобактерий образуются болотные или озерные руды. Иногда большое количество железобактерий, находящихся в просветах водопроводных труб, может сужать их. Накапливаясь в водоемах, железобактерии могут вызвать гибель молодняка рыб. Среди железобактерий имеются и гетеротрофные микроорганизмы.

8. Брожение.

Брожение - способ получения энергии, при котором АТФ образуется в процессе анаэробного окисления органических субстратов в реакциях субстратного фосфолирования.

Субстраты брожения: углеводы, спирты, органические кислоты, аминокислоты, пурины, пиримидины.

Продукты брожения: органические кислоты: молочная, масляная, уксусная, муравьиная, спирты: этиловый, бутиловый, пропиловый; ацетон, СО2, Н2

2 стадии любого брожения:

1ст - окислительная:

С6Н12О6->2СН3СОСООН+[4Н]

углевод пируват

2ст - восстановительная: атомы водорода используются для восстановления пирувата или образованных из него соединений.

3 пути образования пирувата из углеводов:

1) Путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса (Фруктозо-бисфосфатный путь или гликолиз)

C6H12O6->2CH3COCOOH+2ATF+2НАД*H2

2)Cхема Варбурга-Диккенса-Хореккера (пентозо-фосфатный цикл, гексозо-монофосфатный путь, фосфокетолазный путь, 6-фосфоглюконатный)

3) Путь Этнера-Дудорова (КДФГ - путь)

Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы. Отношение микроорганизмов к излучению, температуре, гидростатическому и осмотическому давлению, магнитному полю, pH, молекулярному кислороду, влажности.

Микроорганизмы распространены повсеместно, поэтому они подвергаются воздействию различных физико-химических факторов, что приводит к выработки соответствующих механизмов защиты. Некоторые микроорганизмы способны существовать в условиях широкого спектра различных факторов.

Температура роста:

Психрофилы – min -36, опт 20, max 25

Мезофилы 15, 25-30, 40

Термофилы 40-50, 65, 70-80

Экстремальные термофилы 50-60, 80-110, 113

Температура.По отношению к температуре выделяют:

1.Психрофилы

- Облигатные (истинные) психрофилы Pseudomonas, Vibrio, Cchromobacter, Flavobacterium, Cytophaga,

дрожжи, мицеальные грибы.

- Факультативные психрофилы (психротрофные, психроактивные) – способны расти при 0°С, хотя их оптимум 20-30°С. Из-за них портятся продукты в холодильнике.

2. Мезофилы сапрофиты и почти все патогенные микроорганизмы

3.Термофилы археи

- Облигатные - постоянно требуют таких высоких температур для роста.

- Факультативные - могут расти как при высоких температурах, так и при низких (ниже 50 °C).

- Термотолерантные - термотолерантный микроорганизм способен размножаться с почти одинаковой скоростью как при обычной температуре (37 °С), являющейся оптимальной для мезофильных штаммов, так и при более высокой (на 3—7° выше) температуре. Термотолерантный микроорганизм как бы безразличен к такому изменению температуры. максимальной температурой роста, равной 45—48°С

- Экстремально термофильные

- Гипертермофильные - некоторые экстремальные термофилы, для которых оптимальные температуры выше 80 °C.

Осмотическое давление

Отношение к осмотическому давлению среды: Осмотолерантные, осмофильные, галофильные.

- слабогалофильные (2-5% NaCl) – морские микроорганизмы.

- умеренные галофилы (5-20% NaCl) – пр. микроводоросли, Paracoccus, Vibrion.

1. Нейтрофилы ph 6-8 опт, возможен рост – 4-9

- кислотоустойчивые – 6-7, 1-9

- щелочеустойчивые – 6-7, 4-11

2. Ацидофилы –(Археи, Helicobacterpylori, Candida, Bacillus, Sulfolobus, Thermoplasma)

- факультативные ацидофилы – 2-4, 1-9

- облгатные экстремальные ацидофилы 2-4, 1-5

3. Алкалофилы – опт 9-10,5 (Цианобактерии, Уробактерии, Nitrobacter, гнилостное бактерии рода Bacillus, пурпурные водоросли рода Ectothirhodospira)

- Факультативные алкалофилы – возможен рост – 5-11

- блигатные алкалофилы – 9, 0 -10,5, 8,5 -11

Молекулярный кислород.

1. Аэробы

- Облигатные – требуют О2, аэробное дыхание, кожа, пыль.

- Факультативные – не требуют О2, но при наличии растут лучше, тип метаболизма – аэробное дыхание или брожение, пример E.Coli, место обитания - толстый кишечник.

- микроаэрофилы – требуют, но в концентации ниже атмосферной, аэробное дыхание, озерная вода

2. Анаэробы

- Аэротолерантные – не требуют, рост не стимулируют, брожение, верхние дыхательные пути, молчные продукты.

- Облигатные – угнетает рст или приводит к гибели, брожение или анаэробное дыхание, пр- атаногены, сульфидогены, ацетогены, ил и болота.

Облигатные строгие анаэробы.

Ист. Энергии:

1. Брожение (субстр. Фосфолирование)

2. Анаэробное дыхание

3. Аноксигенный фотосинтез

Примеры: метанообразующие, сульфатвосстанавливающие, маслянокислые.

Гидростатическое давление

- Баротолерантные (факультативне) при давлении 100-500 атм

- Барофильные

Пьезофильные (облигатные) – растут при давлении 400-500 атм.

- Экстремальные барофилы – растут при давлении свыше 500 атм.

Излучение

Микроорганизмы весьма существенно различаются по устойчивости к радиации, некоторые из них выделены из облученных продуктов и воды . Устойчивость связана с высокой эффективностью репарационных систем, но для большинства ультрафиолетовое и ионизирующие излучение в определенных дозах губительно.

Магнитное поле.

Существует несколько видов анаэробных бактерий (магнетотактических бактерии Aquaspirillum mangetotacticum) способных реагировать на внешние магнитные поля. Они содержат органеллы – магнетомсомы, в мембранах которых содержаться кристаллы магнетита или мельниковита, иногда они вместе. Магнетотактические бактерии являются природными компасами, которые ориентируются вдоль направления магнитного поля Земли.

Влажность

Микроорганизмы могут жить и развиваться только в среде с определенным содержанием влаги. У различных микроорганизмов потребность в воле не одинакова. Бактерии относятся в основном к влаголюбивым, при вланость среды ниже 20% их рост прекращается. Для плесеней нижний предел составляет 15%, а при значительной влажность воздухы и ниже. Оседание водяных паров на поверхность продукта способствует размножению микроорганизмов.