Трансформация у прокариот.

Трансформация (лат transformatio — «превращение») 

Микробиолог Ф. Гриффитс в 1928 году инъецировал мышам культуру живого пневмококка R-штамма вместе с S-штаммом, убитым высокой температурой равной 65 градусов Цельсия.

 

Спустя некоторое время ему удалось выделить из зараженных мышей живые пневмококки, обладающие капсулой. Таким образом, оказалось, что свойство убитого пневмококка – способность образовывать капсулы – перешло к живой бактерии, то есть, произошла трансформация этих клеток. От этого превращения клеток и возник сам этот термин. 

Трансдукция у прокариот.

 Трансдукция у прокариот. 

Трансдукция(от лат. transductio — перемещение), передача генетического материала от одной бактерии (донора) другой (реципиенту) с помощью умеренных бактериофагов. 

Открыта в 1952 Дж. Ледербергом и Н. Циндером при анализе причин изменения наследственных признаков у некоторых штаммов (культур) бактерий при их совместном выращивании. Трансдукция обнаружена у многих бактерий: сальмонелл, шигелл, бацилл, актиномицетов и др.

Джошуа Ледерберг

В 1970-е годы была раскрыта роль вирусов в изменении наследственности, многие вирусы могут встраиваться в генотип хозяев и служить переносчиками генов между организмами. Такой перенос генетической информации, именуемый трансдукцией, тут же привлек внимание как возможный фактор эволюции. 

Генетический перенос у  прокариот всегда осуществляется путем однонаправленного перехода ДНК из клетки в клетку, так что одна клетка служит донором, а другая — реципиентом ДНК. Этот переход может совершаться в результате процессов, называемых трансдукцией и трансформацией. Характерной особенностью трансдукции, так же как и трансформации, является перенос из клетки в клетку именно ДНК, а не нуклеопротеида.

Трансдукционный перенос происходит при участии некоторых бактериальных вирусов (бактериофагов), способных захватывать фрагменты генома клетки-донора. Трансформационный перенос совершается путем поглощения клеткой-реципиентом свободных фрагментов ДНК, которые выходят из клетки-донора и попадают во внешнюю среду. Выделено три типа трансдукции:

1. При неспецифической (общей) трансдукции может передаваться любой, случайный признак, который присутствует у всего клона, образованного рекомбинантной клеткой.

2. При абортивной (недоразвитый) трансдукции также передается любой, случайный признак, но он скоро теряется, так как при каждом делении клеток экзогенная ДНК не рекомбинирует с бактериальной хромосомой, как в случае с общей трансдукцией, а остается в цитоплазме и переходит только в одну из двух разделившихся клеток.

3. При специфической трансдукции каждый бактериофаг передает только ему присущий признак, который, как и в случае с общей трансдукцией, присутствует у всего клона, образованного рекомбинантной клеткой.

Схема трансдукции. 

Использование в практике человека:  Отбор высокопродуктивных штаммов (культур) предшествует целенаправленная работа селекционера с генетическим материалом исходных микроорганизмов.

Возможное использование:  В 1955 году Дж. Ледерберг предположил, что трансдуцирующие вирусы можно использовать для введения генов в клетки человека. В то время такая идея казалась чистой фантазией, но сейчас она все более и более приобретает черты реальности, особенно в свете развития технологии рекомбинант-ных ДНК.

Трансдукцию можно использовать для того, чтобы: 1) внедрить доминантные «хорошие» гены и исправить наследственный дефектный фенотип; 2) внедрить гены в пищевые растения и увеличить их полезность; 3) изменить бактерии так, чтобы они выполняли полезные биологические функции; 4) вызывать заболевание в определенном организме. 

 Источник:  http://worldofscience.ru/biologija/17-mikrobiologija/563-vidy-geneticheskih-rekombinacij-u-bakterij.html

http://www.chem21.info/info/566380/

http://meduniver.com/Medical/Microbiology/85.html

 

 

 

Мейоз.

http://www.youtube.com/watch?v=NGN15TpwAeE

Мейоз.

https://www.youtube.com/watch?v=dyGqKIGXLLo

Энергетический обмен.Цикл Кребса .Гликолиз.

http://www.youtube.com/watch?v=p_QWYeweoPghttp://www.youtube.com/watch?v=rL74ZsIrUtEhttp://www.youtube.com/watch?v=rL74ZsIrUtE

Митоз.

http://www.youtube.com/watch?v=p-VZwW0F_o0

Транспортная цепь электронов.

https://www.youtube.com/watch?v=rVh3DmFar_s

Митоз.

https://www.youtube.com/watch?v=_133V5Ugyqw

Сравнение клеток прокариот и эукариот. 

1. Поверхностный комплекс. Транспорт веществ.

Прокариотическая клетка: 
Есть плазматическая мембрана. Есть клеточная стенка, которая состоит из гетерополимерного вещества. Если имеется капсула, то состоит из съедений белка и сахара. Возможен только экзоцитоз. 

Эукариотическая клетка: 
Есть плазматическая мембрана. Клеточная стенка есть только у растительных клеток, у которых состоит из целлюлозы. Капсула отсутствует. Возможен как экзо так и эндоцитоз.

2. Цитоскелет. Движение цитоплазмы.

Цитоскелет, движение цитоплазмы. Эукариоты: обладают цитоскелетом. Цитоскелет-совокупность нитевидных белковых структур – микротрубочек и микрофиламентов, составляющих опорно-двигательную систему клетки. Цитоскелет выполняет три главные функции. 1. Служит клетке механическим каркасом.2. Действует как «мотор» для клеточного движения. 3. Служит в качестве «рельсов» для транспорта органелл и других крупных комплексов внутри клетки. Циклоз — движение цитоплазмы в клетках эукариотах.Движение цитоплазмы играет одну из важных ролей в распределении веществ внутри клетки, а также характеризует уровень жизнедеятельности клеточных структур. Принято различать следующие движения цитоплазмы внутри клетки: спонтанное, постоянное и индуцированное внешними факторами (освещенностью, температурой, содержанием и концентрацией химических веществ, механическими воздействиями и т. д.) . Основными же типами движения цитоплазмы являются круговое (вращательное) , струйчатое и колебательное. 
Прокариоты: в клетках прокариот (бактерий) отсутствует цитоскелет и движения цитоплазмы.

(http://www.xumuk.ru/biochem/208.html)

3. Органоиды

Клетки эукариот содержат в себе органоиды мембранного и немембранного строения, а так же полуавтономные органоиды (двухмембранные).

Клетки прокариот содержат в себе только органоиды немембранного строения.

http://dnkworld.ru/molekula-dnk-eukariot.html

https://sites.google.com/site/prokariotyieukarioty/stroenie-eukariot

http://www.ebio.ru/kle06.html

4. Организация генома, генетического материала. Передача наследственной информации.

Прокариоты: 
В цитоплазме находится нуклеоид - замкнутая в кольцо цепочка ДНК. Размножение бесполое, следовательно, передача наследственной информации происходит, благодаря репликации нуклеоида, удвоения всех органоидов и деления материнской клетки на две одинаковые дочерние (бинарное деление). Генетическая информация может передаваться между представителями разных видов При синтезе белка происходит трансляция на матрице нуклеоида, осуществляемая рибосомами. 
Эукариоты: 
ДНК имеет линейную форму и локализована в ядре. Характерно наличие хромосом. Передача наследственной информации происходит путем редукции диплоидного набора хромосом (мейоз; образование гамет) и образования зиготы (восстановление диплоидного габора хромосом). Геном одного вида изолирован и смешивание генетического материала двух разных видов невозможно. Синтез белка осуществляется в два основные этапа - транскрипцию (перенос информации с ДНК на и-РНК) и трансляцию(процесс синтеза белка из аминокислот на матрице и-РНК, осуществляемый рибосомами).

5. Метаболизм.

	Прокариоты	Эукариоты
Фотосинтез	Хлоропластов нет. Происходит в мембранах, не имеющих специфической упаковки	В хлоропластах, содержащих специальные мембраны, которые обычно уложены в граны
Фиксация азота	Некоторые способны	Не способны
Дыхание	У бактерий происходит в мезосомах; у сине-зеленых водорослей - в цитоплазматических мембранах	Аэробное дыхание — в митохондриях
Синтез белка	Мелкие 70-S рибосомы, нет эндоплазматического ретикулума	Крупные 80-S рибосомы, могут быть прикреплены к эндоплазматическому ретикулуму

http://biologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000009/st006.shtml

Прокариоты:

Простым по своей организации бактериальным клеткам требуется для жизнедеятельности минимальное количество энергии. Подавляющее большинство метаболических процессов  собой замкнутый цикл.(http://blgy.ru/biology10/prokaryote)

 Особенность метаболизма состоит в том, что прокариотические клетки в качестве окислителей (источников энергии и углерода) могут использовать не только кислород, а и другие органические и неорганические соединения. (http://probakterii.ru/prokaryotes/vital-functions/metabolizm-bakterij.html)

Большинство бактерий лишены хлорофилла. Некоторые из них являются хемотрофами: для синтеза органических веществ они используют не энергию света, а энергию, высвобождающуюся при окислении неорганических соединений. (http://www.portal-slovo.ru/impressionism/36411.php)

Только прокариоты способны к фиксации молекулярного атмосферного азота. Это процесс восстановления молекулы азота и включения её в состав своей биомассы прокариотными микроорганизмами. Важнейший источник азота в биологическом круговороте.

(https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B7%D0%BE%D1%82%D1%84%D0%B8%D0%BA%D1%81%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F)

6. Адаптации (Клеточный уровень).

Прокариоты широко различаются по своим физиологическим свойствам и очень быстро делятся. Так, в течение 10-11 часов потомство одной единственной клетки в благоприятных условиях может достичь 4 млрд. особей. Прокариоты легко адаптируются к условиям окружающей среды, у них очень часты спонтанные мутации, а необычайное биохимическое многообразие способствует их повсеместному распространению на Земле. Многие особенности прокариот связаны с тем, что эти микроорганизмы способны выживать в самых экстремальных условиях: повышенная соленость, чрезвычайно высокие температуры, места, лишенные кислорода. Прокариоты могут жить в теле животных и людей, помогая хозяину через симбиоз выполнить функции его организма (пищеварение). Большинство прокариотов – это разнообразные одноклеточные организмы с прекрасной адаптивной способностью.

Образование эукариотической клетки стало вторым по своему значению (после появления самой жизни) эволюционным событием. Основным и принципиальным отличием эукариотов от прокариотических организмов является наличие более совершенной системы генома. Благодаря появлению и развитию клеточного ядра, резко возросла степень приспосабливаемости одноклеточных организмов к регулярно меняющимся условиям существования и способность к быстрой адаптации без внесения существенных наследственных изменений в генную систему.Именно своей высокой способностью к адаптации эукариотическая клетка смогла эволюционировать до многоклеточных организмов со сложной структурной организацией. Ведь в многоклеточных биологических системах клетки с одинаковым геномом, приспосабливаясь к меняющимся условиям, образуют совершенно различные, как по своим морфологическим свойствам, так и по функциональности, ткани. В этом и заключается великая эволюционная победа эукариотов, которая и обусловила появление такого грандиозного разнообразия форм жизни на планете и выход на эволюционную арену самого человека.