Боринская С.А. Прокариоты
реклама
ЖИВОТНЫЕ РАСТЕНИЯ Цветковые Звери Птицы Рептилии Амфибии Рыбы Голосеменые Папоротники Насекомые Моллюски Кольчатые черви Плоские черви Мхи ГРИБЫ Кишечнопо лостные пластинчатые Губки сумчатые ПРОТИСТЫ Амебы Э У К Р И О Т Ы Инфузории диатомовые Бактерии Археи ПРОКАРИОТЫ РНК-мир http://www.agen.ufl.edu/~chyn/age2062/lect/lect_19/5kingdms.gif СИСТЕМАТИКА И ТАКСОНОМИЯ ДОМЕНЫ ЦАРСТВА БАКТЕРИИ ПРОТИСТЫ АРХЕИ РАСТЕНИЯ ПРОТИСТЫ (Простейшие или Одноклеточные) выделены в отдельное царство Э.Геккелем в 1866 ЭУКАРИОТЫ ГРИБЫ ЖИВОТНЫЕ МНОГОКЛЕТОЧНЫЕ СИСТЕМАТИКА И ТАКСОНОМИЯ Общее число видов живых организмов оценивается в несколько миллионов. По степени родства или по сходству признаков их классифицируют и объединяют в группы, называемые таксонами (от греч. "таксис" - порядок и "номос" - закон). Раздел биологии, описывающий все многообразие ныне живущих и вымерших организмов и взаимоотношения таксонов называется таксономией или систематикой (от греч. "системата" - целое, составленное из частей ). Ситстематика - процесс исследования, результатом которого является система таксонов и организмов. ТАКСОНЫ ЖИВОТНЫХ ТАКСОНЫ РАСТЕНИЙ Домен (надцарство) Домен (надцарство) Царство Царство Тип Отдел Класс Класс Отряд Порядок Семейство Семейство Род Род Вид Вид Разные исследователи выделяют от 4 до 26 царств, от 33 до 132 типов, от 100 до 200 классов Современная биноминальная номенклатура введена шведским врачом и естествоиспытателем Карлом Линнеем (1707-1778). Название вида состоит из двух слов – названия рода и собственно вида. В биологии используют латинские названия : Betula alba - береза белая Viola tricolor - фиалка трехцветная Matricaria matricarioides - ромашка обыкновенная Matricaria chamomilla - ромашка аптечная Homo sapiens - человек разумный Homo erectus - человек прямоходящий Сокращено: M. chamomilla L. или H. sapiens Царство Типы: Подтипы: Животные Кишечнополостные, Плоские черви, Круглые черви, Кольчатые черви, Моллюски, Членистоногие, Иглокожие, Хордовые Оболочники, Бесчерепные, Круглоротые, Позвоночные (асцидия) (ланцетник) (миноги) Классы: Костные рыбы, Хрящевые рыбы, Земноводные, Пресмыкающиеся, Птицы, Млекопитающие Подклассы: Однопроходные (яйцекладующие), Сумчатые, Планцентарные Отряды: Насекомоядны, Рукокрылые, Грызуны, Зайцеообразные, Хищные, Ластоногие, Китообразные, Парнокопытные, Непарнокопытные, Приматы Подотряды: Низшие обезьяны, Высшие обезьяны Семейства: Гиббонообразные, Понгиды, Человекообразные Род Гориллы, Шимпанзе, Люди (Homo) Вид Homo sapiens ТРИ ДОМЕНА ЖИЗНИ родство групп установлено по сходству нуклеотидных последовательностей рРНК Археи (архебактерии) Эубактерии Plant Metazoa Fungi Эукариоты ЖИВОТНЫЕ РАСТЕНИЯ Цветковые ЭУКРИОТЫ Голосеменые Папоротники Звери Птицы Рептилии Амфибии Рыбы Насекомые Моллюски Кольчатые черви Плоские черви Мхи ГРИБЫ Кишечнопо лостные пластинчатые Губки сумчатые ПРОТИСТЫ диатомовые БАКТЕРИИ Амебы Инфузории АРХЕИ 1-2 мкм ПРОКАРИОТЫ http://www.agen.ufl.edu/~chyn/age2062/lect/lect_19/5kingdms.gif 1 нм 1 мкм 1 мм 1м РАЗЛИЧНЫЕ ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ Одноклеточный паразит Giardia Яйцеклетка человека(200мкм) и сперматозоиды Колонии Volvox aureus Клетка Пуркинье в мозжечке Эритроциты и лейкоциты Клетки кишечника Дрожжи Клетки растения РАЗМЕРЫ МИКРООРГАНИЗМОВ Граница видимости невооруженным глазом — 70-80 мкм Объект Одноклеточные эукариоты Зеленая водоросль Chlorella Клетка дрожжей Saccharomyces Прокариотные организмы Achromatium oxaliferum Spirochaeta plicatilis Escherichia coli Rickettsia prowazeki Mycoplasma mycoides Вирусы герпеса желтой лихорадки Толщина клеточной мембраны бактерии Молекула глобулярного белка Размеры, мкм 2-10 6-10 5-33 х 15-100 0,5 х 250 0,5 х 2 0,3 x 0,8 0,1 х 0,25 0,12 0,022 0,01 0.004 - 0,013 СТРОЕНИЕ ПРОКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ обобщенная схема чехол капсула газовые мезосома пузырьки жгутики Запасные вещества гранулы полифосфата включения серы жировые капли ворсинки плазматическая мембрана гранулы углеводов нуклеоид тилакоиды ФОРМЫ МИКРООРГАНИЗМОВ Кокки Стрептококки Сарцины Бациллы Спириллы Вибрионы Стафилококки Диплококки Тетрады Диплобациллы Стрептобациллы Коринеформные (булавовидные) бактерии Спирохеты Halobacterium Archaeoglobus Архебактерии БАКТЕРИОФАГ ВИРУС ГЕРПЕСА строение белковой оболочки с разрешением 8.5 Angstroms. схема строения и микрофотография Амеба Вольвокс Допустимые и оптимальные интервалы температур для прокариот -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 oC Психрофилы, мезофилы и термофилы/ http://phm.bio.msu.ru/edocs/micro/14.html#72 http://www2.mcdaniel.edu/Chemistry/CH3321JPGs/Fattyacids/Membstruct.jpg цитоплазматическая мембрана архебактерий липидный монослой или бислой Симбиогенез в эволюции клетки Просихождение эукариот - Теория симбиогенеза 1967 – первая с татья, через два года после Ph.D. Книги об эндосимбионтах 1970 1981, most biologists accepted important parts of her theory. As a result, Margulis became a scientific celebrity whose success was publicized in both popular and professional magazines. Protoctists, a huge group that includes some 250,000 extant species such as the amoebae, phytoplankton, ciliates, water molds, the brown seaweeds and many less familiar organisms are all composed of cells with nuclei. Protoctists, such as Snyderella tabogae here, arose from symbioses among bacteria. Mixotricha paradoxa is not a tiny "single-celled swiming animal" nor is it the individual organism that it seems to be. (Foto: Dean Soulia) http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.humboldt-foundation.de/kosmos/titel/img/margulis_3_gross.jpg&imgrefurl=http://www.humboldtfoundation.de/kosmos/titel/2002_009.htm&h=313&w=400&sz=24&tbnid=CINPzEWtcEJ:&tbnh=93&tbnw=120&hl=en&start=19&prev=/images%3Fq%3Dmargulis%26svnum%3D10%26hl%3Den%26lr%3D Где живут бактерии? Halobacterium Галобактерии 5 нм Галобактерии - палочки с полярно прикрепленными жгутиками. Оптимум концентрации NaCl - 4-5 M Окраска обусловлена наличием пигменов каротиноидов, которые защищают клетку от фотоповреждения Азотфиксирующие бактерии обеспечивают растения азотом Клубеньки на корнях бобовых растений. Клетки клубеньков заполнены клетками бактерии-азотофиксатора. Растение вырабатывает белок леггемоглобин, защищающий бактерий от кислорода. ФИКСАЦИЯ АТМОСФЕРНОГО АЗОТА NO3 Нитрогеназа инактивируется в присутствии кислорода Тратит 25-35 молекул АТФ на одну молекулу N2 Органические соединения Биологическая фиксация 45-320 млн т в год Пожары, грозы Промышленное производство аммиака Сжигание топлива 18-230 100 15-40 Соросовский образовательный журнал Нитчатая цианобактерия Oscillatoria Фиксирует азот на свету в анаэробных условиях. При появлении кислорода в среде азотфиксация прекращается, начинается фотосинтез. Цианобактерия Anabaena - единственный организм, способный одновременно и к фотосинтезу, и к фиксации азота Гетероцисты Азотфиксацию осуществляют около 250 штаммов эубактерий: азотобактерии, клостридии и др. Половину этих штаммов составляют цианобактерии "Черные курильщики" - рифтовая зона на глубине 2,5 км (давление 260 атм, температура 250 - 300°). В зоне 100° найдены архебактерии В зоне 30° - вестиментиферы, беспозвоночные животные Вестиментиферы не едят и не имеют пищеварительных органов . Они питаются за счет бактерий-симбионтов, живущих в специальноморгшане - трофосоме Трофосома Бактериальные симбионты человека - около 500 видов бактерий представляют нормальную микрофлору кишечная палочка Escherichia coli Паразитические бактерии возбудители инфекций человека Заболевания, передающиеся половым путем Neisseria gonorrhaeae открыта Н. Нейсером в 1879 г. Gardnerella vaginalis выявлена в 1954 г. как возбудитель УГИ Гонококки в клеках лейкоцитов (неполный фагоцитоз) Гонококк, размер 0.7 х 1.7 мкм. Увеличение х5000 Гарднерелла "Ключевые клетки" эпителий, "присперченный" бактериями. Размер бактерии 0.3 х 2 мкм Chlamidia trachomatis хдамидия - внутриклеточный паразит. ЭТ - Инфекционные элементарные тельца, размер 0.2-0.3 мкм Ретикулярные тельца (0.5 - 0.7 мкм) внутриклеточная форма существования хламидии Вирусы человека ДНК-содержащие: Герпес-вирусы (простого герппеса, ветряной оспы, цитомегаловирус) Вирус натуральной оспы Папилломавирус Аденовирусы Вирус гепатита В РНК-содержащие: Вирус гриппа Вирус кори Вирус бешенства Вирусы гепатита А и С Вирус иммунодефицита человека Ретравирусы Вирус простого герпеса - Herpes simplex. Содержит ДНК. Слева - зрелая частица (0.12-0.15 мкм). Справа - вирусные частицы, покидающие ядро инфицированной клетки (электронная микроскопия, x 40.000). Папилломавирус Human papillomavirus Размер 0.045-0.055 мкм, содержит ДНК. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) размер частиц 0.1-0.15 мкм В каждой частице находятся 2 молекулы вирусной РНК, несущие 9 генов ВИЧ инфицирует лимфоциты - клетки иммунной системы ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ВИЧ 1.Прикрепление 2. Вход в клетку и "раздевание" 3. Обратная транскрипция 4. РНКаза H деградирует РНК 5. Синтез второй нити ДНК 6. Миграция в ядрдо 7. Интеграция в геном хозяина 8. Латентная фаза 9, 10. Транскрипция 11. Созревание РНК 12. Синтез белка 13 Модификация белка (гликозилирование) 14. Сборка вириона 15 выход вирионов 16. Созревание вирионов с образованием инфекционных частиц Вероятность заражения ВИЧ при однократном воздействии Сексуальные контакты (вагинальные, анальные, оральные) 1,0 % Переливание крови и препаратов из неё Парентерально (загрязнённые медицинские и др. инструменты) Ранения медперсонала загрязнёнными инструментами Перинатальное (беременность, роды) инфицирование > 90% от 1,0% до 90% < 0,5 % от 2-5% до 30% http://www.primer.ru/std/ (по Р.М. Хаитову) Защитные средства Небактериальные инфекции урогентиального тракта Грибковые инфекции - кандидоз Candida albicans Кандидоз: мицелий грибка в мазке Trichomonas vaginalis (класс жгутиковые) Трихомонада в мазке СЭМ х8000 Отдельные клетки размер 20-36 мкм Ундулирующая мембрана аксостиль ядро Жгутики Фагоцитоз гонококков М. В. ГУСЕВ, Л. А. МИНЕЕВА. МИКРОБИОЛОГИЯ учебник для студентов биологических специальностей университетов ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1992 http://phm.bio.msu.ru/edocs/micro/index.html Информация по ЗППП http://www.primer.ru/std/gallery_std/ Мокеева Т.М. Заболевания, передающиеся половым путем. Биология в школе, 1996, №2. МОЙТЕ РУКИ ПЕРЕД ЕДОЙ ДВИЖЕНИЕ – ОДНО ИЗ СВОЙСТВ ЖИВОГО ДВИЖЕНИЕ БАКТЕРИЙ: МЕХАНИЗМ ЖГУТИК БАКТЕРИИ КАК МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАШИНА УСТРОЙСТВО МОТОРА ЖГУТИКА БАКТЕРИЙ (пока недостижимый идеал нанотехнологии) НИТЬ ЖГУТИКА КРЮК ЛИПИДНАЯ МЕМБРАНА изолятор БАЗАЛЬНАЯ СТРУКТУРА = мотор http://www.issep.rssi.ru/pdf/9706_028.pdf http://www.issep.rssi.ru/pdf/9705_011.pdf S M S M M C Центры двух соосных дисков (М и S) соединены с вращающимся стержнем, выступающим наружу. На периферии диска М находятся моторные белки Мot B. Белки Мot А встроены в мембрану и примыкают к краям дисков М и S; Б - схема возможного расположения субъединиц MotA и MotB, образующих каналы, через которые протоны из периплазматического пространства переносятся в цитоплазму бактериальной клетки. Вращающий момент, вызывающий поворот ротора мотора, возникает за счет взаимодействия субъединиц Мot B с белковыми субъединицами Мot А, расположенными на статоре электромотора. (модификация рисунка из книги: Stryer L., Biochemistry. N.Y.: Freeman and K) ΔμH=∆рН + Δφ H+ ΔμH - электрохимический потенциал S ∆рН – разница в концентрации протонов H+ M C Δφ – разница в величине заряда H+ Driving Force 1 Proton or sodium electrochemical gradient + H Number of Protons per revolution ~ 1000 (energy per proton) ~ 2.5 x 10-20 J (6kT) Maximum rotation rate 300 Hz (protons) 1700 Hz (sodium) Torque at stall ~ 4 x 10-18 Nm Maximum power output ~ 10-15 W Efficiency 50-100% (stall) ~ 5% (swimming cell) Number of steps per revolution ~ 50 per torque generator Flagella motor Мотор жгутика Скулачев В.П. Электродвигатель бактерий. // Соросовский образовательный журнал, 1998, №9, с. 2-7. Тихонов А.Н. Молекулярные моторы. Часть 1. Вращающиеся моторы живой клетки // Соросовский образовательный журнал, 1999, №6, с. 8-16 Скулачев В.П. Рассказы о биоэнергетике. Серия "Эврика". М. 1982. Метлина А.Л. Жгутики прокариот как система биологической подвижности. Успехи биологической химии, т. 41, 2001, с. 229—282 http://www.inbi.ras.ru/ubkh/41/metlina.pdf (около 500 К) Свидиненко Ю. Обзор биологических наномоторов (Обзор с картинками и возможным применением в технологии, 2004) http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=pagesetter&func=viewpub&tid=9&pid=55 http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=pagesetter&func=viewpub&tid=9&pid=55 http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=pagesetter&func=viewpub&tid=9&pid=55
