Рекомбинации

Образуется неполноценная зигота, и клетка-реципиент становится частично диплоидной и приобретает некоторые свойства клетки-донора

Рекомбинация – это изменение ген. материала за счет частичного объединения геномов 2 клеток и проявления их в фенотипе. Отвечают за рекомбинации rec-гены (только у кл-рец)

Механизм:

• Разрыв нитей ДНК в кл-рец

• Встраивание фрагментов ДНК, принесенных из кл-дон, в кл-рец

• Репликация рекомбинативной ДНК

Трансформации

Трансформация – это изменение генома и свойств бактерий в результате переноса информации при проникновении фрагментов свободной ДНК из среды в клетку. Источник: свежеубитая культура бактерий или чистые препараты экстрагированные ДНК. Не требуется 2 клеток.

Этапы:

• Адсорбция трансформирующей ДНК на поверхности комплементарной кл-рец

• Ферментативное расщепление трансформирующей ДНК с образованием фрагментов

• Проникновение фрагментов ДНК в кл-рец, сопровождается деградацией одной из цепей ДНК

• Интеграция – включение фрагментов трансформирующей ДНК в ДНК кл-рец путем ген. обмена

• Экспрессия – размножение трансформированных клеток. Потомство которых несет измененный ген

Трансформирующий фрагмент ДНК 15генов-0,3% бактериальной хромосомы

Признаки, перенесенные путем трансформации: способность к синтезу ферментов, устойчивость к лекарственным препаратам. Встречается у кишечной палочки, клубеньковых, стафилококков и др. Частота зависит от вида МО 10^-2-10^-3

Трансдукция

Трансдукция – это перенос ген. материала уз кл-дон в кл-рец умеренным бактериофагом

Фаги:

• Вирулентные. Проникая в клетку, обуславливают формирование новых фагов и лизис бактерий, поражают клетку, бактерия растворяется

• Умеренные. Не всегда сопровождается лизисом бактерий. Формируются лизогенные бактерии: ДНК фага включается в ДНК клетки, умеренный фаг превращается в профаг, утрачивает способность лизировать бактериальную клетку, ведет себя как часть бактериальной хромосомы и реплицируется в ее составе несколько поколений

Конъюгация

Происхлдит при непосредственном контакте полов. Предусматривает направленный перенос из кл-дон в кл-рец. Способность к конъюгации – наличие F-фактора (F+ наличие, F- отсутствие)

Конъюгативная плазмида – F-плазмида – в кл F+ находится в изолированном состоянии от нуклеоида. Обязательно наличие пилей у F+ клеток. Возможен полный перенос ген. информации.

Питание прокариот

Химический состав:

• Органические: углеводы, белки, липиды, НК

• Неорганические: вода (универсальный растворитель, дисперсная среда для колоидов, источник водорных и гидроксильных ионов, среда для метаболизма), минеральные соли

Элементарный состав % в сухой массе:

• Углерод 50%

• Кислород 20%

• Азот 15%

• Водород 10%

• Фосфор 2-6%

• Сера

• Белки 52%

• Углеводы 16%

• НК: РНК 16% ДНК 3%

• Липиды 9%

В состав белков входят 20 аминокислот (как в эукариот) + несколько специфичных: диаминопимилиновая, диаминомасляная

Пищевые потребности:

Углерод. Имеет наибольшее значение, т.к. входит в состав любого органического соединения прокариот. По источнику углерода организмы делятся на автотрофы (потребляют в качестве С углекислый газ) и гетеротрофы (органические соединения, углеводы). В питательные среды добавляют простые сахара (глюкоза, пентоза). Некоторые бактерии способны употреблять восстановленные соединения углерода (коринебактерии, микобактерии)

Азот. Необходим для синтеза аминокислот, а также уриновых и пиримидиновых оснований. Большинство бактерий потребляют в восстановленной форме (NH4, NH3). Многие бактерии используют аорганические азотосодержащие вещества: белки, мочевину – при этом разрушая их с выделением аммиака. Актиномицеты способны фиксировать молекулярный азот из атмосферы.

Фосфор. Входит в состав важнейших органических соединений: НК, фосфолипиды, ко-ферменты (АТФ, АДФ). Источники, в основном, фосфаты калия или натрия, а также НК из органических соединений

Сера. В восстановленной форме входит в состав аминокислот, витаминов, ферментов. Источник: сульфаты, которые в клетке восстанавливаются до сульфидов.

Для нормального роста необходимы также ионы металлов, представленные макроэлементами: калий, кальций, магний, железо – и микроэлементами: цинк, медь. Кобальт, марганец.

Кобальт является активатором ферментов транстпорта электронов в цикле 3-карб кислот

Железо и молибден – синтез ферментов, участвующих в процессе азотофиксации

Магний – сборка рибосом, активация ферментов, таких как гексокиназа

Факторы роста: органические соединения, которые не синтезируются многими прокариотами, но без которых жизнь клетки не возможна. Н-р: витамины, аминокислоты, урины, пиримидины.

Бактерии:

• Ауксотрофные. Нуждаются в каком-любо факторе роста (аминокислоты, витамины группы В)

• Прототрофные. Способны сами синтезировать вещество

МО проявляют ауксотрофность к витаминам группы В, т.к. они входят в состав жизненно-важных ферментов. Н-р: витамин В2 в дыхательных ферментах, аэробных дегидрогеназах. В5 в анаэробных дегидрогеназах.

Механизм поступления питательных веществ в клетку

Избирательное поступление питательного субстрата регулируется ЦПМ и клеточной стенкой. Клеточная стенка – барьер для крупномолекулярных соединений. ЦПМ несет ответственность за поступление воды и веществ питательного субстрата и определяет выход продуктов метаболизма наружу

Механизмы:

• Пассивная диффузия. Вода и растворенные в ней вещества движутся по градиенту концентрации. Скорость небольшая, без затрат энергии

• Облегченная диффузия. Перенос с помощью белков-переносчиков – пермиаз по градиенты концентрации. Пермиаза движется или в ней образуется канал

• Активный транспорт. С помощью пермиаз против градиента концентрации

Необходимое условие поступления веществ в клетку – их растворимость в воде, поэтому, прежде чем крупные биополимеры поступят в клетку, они должны быть гидролизованы экзоферментами. Н-р: гликоген – мальтоза (фермент амилаза), белки – аминокислоты (протеаза), липиды – глицерин + жирные кислоты (липаза)

Выход продуктов обмена осуществляется чаще всего путем облегченной диффузии