4. Превращения соединений серы, фосфора и железа.

• Превращения соединений серы.При разложении серосодержащих белков и аминокислот происходит дальнейшее восстановление неорганических соединений серы, которые в определенных условиях под действием ферментов микроорганизмов могут восстанавливаться до сероводорода, а восстановленные соединения серы могут подвергаться окислению. Среди активных окислителей, восстановленных неорганическими соединениями серы, можно выделить 4 группы микроорганизмов:

1. тионовые;

2. нитчатые формы;

3. фотосинтезирующие зеленые и пурпурные серные бактерии;

4. хемоорганотрофные организмы – представители родов Pseudomonas,Bacillaceae,PenicilliumиAspergillus;

Серобактерии широко распространены в природе, они окисляют сероводород в 2 фазы. На 1-й фазе происходит окисление сероводорода до свободной серы, которая откладывается в протоплазме клеток в виде полужидких капель. В отсутствие водорода наступает 2-я фаза – окисление серы в серную кислоту. То есть сера в клетках серобактерий является запасным энергетическим материалом, а окислительный процесс играет роль дыхательного процесса.

• Превращения соединений фосфора. Эти превращения сводятся к минерализации органического фосфора и к переводу фосфорнокислых солей из менее растворимых в более растворимые формы. Минерализацию вызывают гнилостные бактерии.

• Превращения соединений железа.В природе распространено окисление закисных солей железа в окисные. Этот процесс осуществляется особой группой железобактерий, которые поглощают из окружающей среды растворенные в воде закисные соли (Fe²⁺) и превращают их вFe(OH)₃. Этот процесс чаще всего осуществляют нитчатые бактерии.

ЛЕКЦИЯ № 6.

Генетика микроорганизмов.

1. Наследственные факторы микроорганизмов.

2. Механизмы, вызывающие изменения генетической информации.

1. Наследственные факторы микроорганизмов. В клетках эукариот местом нахождения генетического материала являются ядра, а у прокариот – нуклеоиды. Генетический материал представлен ДНК. Бактериальные клетки ДНК имеют форму нитей, замкнутых в виде кольца, - бактериальная хромосома. Хромосома имеет отдельные участки (фрагменты молекулы ДНК), которые называются генами. Ген – основной фактор, отвечающий за наследственные свойства микроорганизмов. Кроме того, конкретные признаки микроорганизмов обуславливают отдельные ферменты. Гены, которые несут информацию о синтезируемых микроорганизмами ферментах – структурные гены.

Микроорганизмы содержат генетический материал не только в хромосоме, но и в плазмидах, расположенных в цитоплазме. Плазмиды представляют собой молекулы ДНК. Клетка микроорганизма составляет генотип данного микроорганизма. Проявление наследуемых морфологических признаков и физиологических процессов называется фенотипом.

Изменения наследственных признаков, возникающие под влиянием внешней среды, - модификации. Модификации существуют до тех пор, пока действует вызывающий их фактор среды, и не наследуются организмами. Изменения генотипа называются мутациями, они происходят случайно и являются наследственно закрепленными признаками.

2. Механизмы, вызывающие изменения генетической информации. Мутации происходят, если в ДНК химически изменяется или выпадает нуклеотид или в ДНК включается лишний нуклеотид. Различают генные и хромосомные мутации. Генные мутации затрагивают только 1 ген, а хромосомные распространяются на несколько генов.

Генные мутации:

• точковые мутации – мутации, при которых происходят химическое изменение одного нуклеотида. Среди них различают несколько групп:

1. транзиции – мутации, когда пурин одной из цепей ДНК замещается другим пурином, а пиримидин комплиментарной цепи другим пиримидином.

2. трансверсии – мутации, когда происходит замена пурина пиримидином.

3. мутации со сдвигом рамки – изменения, когда происходит вставка лишнего нуклеотида.

В ряде случаев точковые мутации могут возвращаться к исходной дикой форме в результате процесса обратной мутации – реверсии.

Хромосомные мутации связаны с более крупными перестройками фрагментов ДНК. Среди них выделяются:

1. делеция, которая проявляется в результате выпадения меньшего или большего числа нуклеотидов;

2. инверсия, которая проявляется в виде поворота участка ДНК на 180^о;

3. дупликация – повторение какого-либо фрагмента ДНК;

Мутации вызывают обычно химические и физические агенты, такие как рентгеновское, ультрафиолетовое излучения, гамма-лучи, соединения тяжелых металлов, перекиси, минеральные масла, алкилирующие соединения, аналоги иприта и другие. Клетки бактерий обладают специальными системами, восстанавливающими поврежденные ДНК. Восстановления осуществляются ферментами, которые находятся под контролем специальных генов.

У микроорганизмов имеются механизмы, способствующие возникновению в потомстве резко измененнной наследственности. Эти механизмы заключаются в немедленной перестановке генов (рекомбинации), принадлежащих близкородственным, но генетически различным организмам. У эукариот это образование индивидуумов происходит в результате полового процесса. У прокариот известно 3 процесса рекомбинации генов:

1. трансформация – перенос генов, при котором часть ДНК клетки-донора может проникать в родственную бактериальную клетку. ДНК получается экстрагированием или при естественном растворении клеток.

2. коньюгация – процесс, при котором сблизившиеся родительские клетки соединяются при помощи коньюгационных мостиков, через которые происходит обмен генетическим материалом.

3. трансдукция – перенос бактериального материала от одной клетки к другой при участии бактериофага.

ЛЕКЦИЯ №7.