Рост и размножение прокариот

Онтогенез = 1 клеточноый цикл (совокупность процессов связанных с ростом и делением)

Рост – скоординированное увеличение всех химических компонентов, формирующих клеточные структуры

Большинство бактерий размножаются путем бинарного поперечного сечения. Делению предшествует репликация ДНК. После расхождения дочерних хромосом клетка начинает делиться: у Гр+ деление происходит путем образования перегородки без изменения диаметра клетки, у Гр- образуется перетяжка. Расхождение дочерних клеток происходит в результате действия литического фермента на перегородку.

Разновидность бинарного размножения – почкование, встречается у Hyphomicrobium. Рост клетки обычно наблюдают на одном полюсе, т.е. почкующаяся бактерия имеет выраженную полярность:

• Образуется гифа

• На конце гифы образуется почка, в которую переходит один из нуклеоидов

• Почка разрастается и превращается в дочернюю клетку

• Дочерняя клетка приобретает жгутик, отделяется от материнской клетки и уплывает, или сохраняет связь

Рост бактерий в статической культуре

Статическая культура – это бактериальная популяция в условиях среды, в которую не добавляется новых питательных веществ и из которой не выводят продукты обмена.

Циклы роста:

• Начальная (Лак-фаза). Период от посева бактерий на свежую питательную среду до достижения max скорости роста. Клетка растет, деления не происходит, в клетке синтезируются белки, нук. кислоты, ферменты. Время зависит от среды.

• Экспоненциальная (логарифмическая). Активное деление большинства клеток в геометрической прогрессии. N₀ – количество бактериальных клеток в начале. N₀*2 – после первой генерации. N₀*2² – после 2-ой. N₀*2ⁿ – после n-ой. N=N₀*2. lgN=lgN₀-n*lg2. Т – продолжительность опыта. V=n/T. g – время генерации. g=T/n=1/V. В процессе интенсивного роста бактериальной популяции быстро истощается питательная среда, накапливаются токсичные продукты обмена веществ, в следствии чего падает интенсивность синтеза белков, нук. кислот и пр., достигается предел количества.

• Максимальная стационарная. Период, когда число жизнеспособных клеток, достигнув max уровня, перестает увеличиваться.

• Фаза отмирания. Массовая гибель бактериальных клеток. Vгибели>Vобразования. Образуются инволюционные формы. Большинство клеток погибает, выживают единичные особи, которые переходят в состояние покоя.

Показателем продуктивности служит коэф. Y=x/S x – полученная биомасса, S – количество потребленного субстрата.

Генетика прокариот

Типы устойчивости:

• Фенотип (модификационная):

• Стабильные

• Лобильные

• Генотип (наследственная):

• Мутации (спонтанные/индуцированные)

• Рекомбинации (трансформация/трансдукция/конъюгация)

Наследственность – свойство организмов, обеспечивающее сохранение и точное воспроизведение признаков данного вида

Изменчивость – свойство, определяющее появления новых различных признаков между особями одного вида, что приводит в процессе эволюции к возникновению новых видов

Фенотипическая изменчивость возникает как ответная реакция организма на изменение условий окружающей среды, не является наследственной, т.к. не влияет на генетический аппарат, действует лишь в период действия фактора среды. Примеры: азотобактор – способны активно фиксировать атмосферный азот, если его не хватает в почве, но в случае внесения в почву удобрений азотофиксация резко сокращается; бациллы сибирской язвы – слизеобразование.

Стабильные – сохраняются в течение нескольких поколений. Н-р: переход клетки в L-формы (при воздействии УФ или антибиотиков)

Лобильные – носят циклический характер, часто связаны с сезонными климатическими факторами. Н-р: слизистый матрикс в период засушливого лета

Генотипическая изменчивость

Мутации – это стойкие наследственные изменения в структуре генетического аппарата

Спонтанные возникают в популяции без видимого внешнего воздействия, частота 10⁴-10¹¹. Причины: ошибки в работе ДНК-полимеразы во время репликации. Н-р: включение в синтезируемую дочернюю цепь нуклеотида некомплементарного нуклеотиду материнской цепи.

Индуцированные вызывают экспериментально, действием какаго-либо фактора. Н-р: УФ, рентген, химически активные красители. Природа и доза мутагена зависит от эксперимента.

Мутагены – факторы, вызывающие мутации

Генные мутации: 1 ген, могут быть в виде выпадений, вставок или замены одной пары нуклеотидов

Хромосомные: распределяются на несколько генов, проявляются в виде дицелии (выпадения), инверсии (поворот участка ДНК на 180^о) и дуплекации (повтор фрагмента ДНК)