22. Таксис. Виды таксиса у бактерий.

Таксическое движение. Подвижные бактерии могут осуществлять направленные передвижения – таксисы (гр.taxis – расположение), обусловленные различными внешними факторами – стимулами. Эти движения могут быть как по направлению к раздражителю — положительный таксис, так и от него — отрицательный. Те раздражители, которые привлекают к себе, называются аттрактантами (от латинского слова attraxo — притягиваю), а раздражители, от которых отдаляются, — репеллентами (от латинского слова rереllо — отталкиваю, отгоняю). Различают и движения, не ориентированные по отношению к источнику раздражения.  

Тамблинг- переориентировка в пространстве (поменял нправление) Различают несколько видов таксисов: 1. Хемотаксис - движение в определенном направлении относительно источника химического вещества. Для каждого организма все химические вещества в этом плане могут быть разделены на две группы: инертные и вызывающие таксисы (эффекторы).

Эффекторы м/б: Аттрактанты - вещества, привлекающие бактерий, н-ер, сахара, аминокислоты, витамины, нуклеотиды, O2 для аэробов и др. Аттрактанты часто представлены пищевыми субстратами, хотя не все вещества, необходимые для организма, выступают в качестве аттрактантов.

Репелленты - вещества, отпугивающие бактерий, н-ер, некоторые аминокислоты, спирты, фенолы, неорганические ионы, O2 для анаэробов. Не все ядовитые вещества служат репеллентами и не все репелленты вредны.

Частный случай хемотаксиса – аэротаксис (в ответ на молек. кислород). Аттрактантом для аэробных и репеллентом для энаэробных прокариот является молекулярный кислород

2. Фототаксис – движение в зависимости от света, положительный фототаксис свойственен для фотосинтезирующих бактерий. движение к свету или от него.

Свойствен прежде всего фототрофным бактериям (используют свет в качестве источника энергии).

3. Аэротаксис – движение за счет воздуха. Аттрактантом для аэробных и репеллентом для анаэробных прокариот является молекулярный кислород.

4. Магнитотаксис – движение под влиянием соединений железа. Движение по силовым линиям магнитного поля Земли или магнита. Обнаружен у разных бактерий, обитающих в пресной и морской воде. В клетках этих бактерий найдены непрозрачные частицы определенной геометрической формы — магнитосомы, заполненные железом в форме магнетита (Fe3O4) и выполняющие функцию магнитной стрелки. На долю магнетита может приходиться до 4% сухого вещества бактерий. В северном полушарии такие магниточувствительные бактерии плывут в направлении северного полюса Земли, в южном — в направлении южного.

5. Вискозитаксис – движение в направлении увеличения или уменьшения вязкости раствора. Способность реагировать на изменение вязкости раствора и перемещаться в направлении ее увеличения или уменьшения

6.Термотаксис – движение в сторону увеличения или уменьшения температуры.

Пример таксиса отдельных клеток многоклеточного организма — хемотаксис лейкоцитов (белых кровяных клеток). Под влиянием аттрактантов, образующихся при воспалении, они передвигаются к месту воспалительного процесса, где участвуют в захватывании и переваривании болезнетворных микробов и остатков погибших здесь клеток (см. Фагоцитоз). Благодаря киносъемке удалось определить: если в кадре находится неподвижный лейкоцит и в это время вносится какой-нибудь аттрактант, то у лейкоцита сразу начинают появляться выросты — ложноножки, с помощью которых он передвигается. Причем возникают они на стороне, обращенной к аттрактанту. Значит, лейкоцит обнаруживает разницу в концентрации аттрактанта по обе стороны своего тела, т. е. на расстоянии около 8 мкм. Это пространственный принцип определения разницы концентрации вещества. Доказано, что у лейкоцитов имеются особые чувствительные центры, которые реагируют на продукты выделения микробов. Иной механизм хемотаксиса у бактерий, который помогает им находить пищу и спасаться от вредоносных химических компонентов среды обитания. Они как бы сравнивают концентрацию вещества в данный момент с той, которая была несколько раньше. Это временной принцип. Различными опытами с использованием биохимических и генетических методов установлено, что и у бактериальной клетки имеются чувствительные для хемотаксических веществ центры. Поскольку бактерии различают изменение концентрации вещества во времени, значит, они «запоминают» ее. Возможно, что изучение хемотаксисов бактерий поможет установить механизмы памяти.  

Благодаря таксисам одноклеточные организмы отыскивают пищу, находят места с более благоприятными условиями обитания, а также находят особей своего вида и избегают вредоносных воздействий. Из внутриклеточных таксисов лучше всего изучен фототаксис хлоропластов в клетках листа растения. В них содержится пигмент хлорофилл, благодаря которому на свету идет фотосинтез. Обычно в листьях, находящихся в темноте, хлоропласты расположены более или менее равномерно вдоль всех стенок клетки. На умеренном свету они перемещаются к стенкам, перпендикулярным к падающему свету. Этим достигается максимальная освещенность хлоропластов. При значительном повышении яркости света хлоропласты переходят на стенки, стоящие параллельно лучу света, и их освещенная поверхность сводится к минимуму. Биологическая значимость фототаксиса хлоропластов очевидна.   ______________________________________________ Чтобы оказаться в самых подходящих для себя условиях, многие бактерии передвигаются не случайным образом, а целенаправленно, приближаясь к какому-нибудь приятному для себя объекту (например, еде или свету) или отплывая как можно дальше от неприятного (например, молекул, выделяемых другими бактериями). Такое целенаправленное движение называется таксисом. Чтобы распознавать сигналы из внешнего мира, бактерия синтезирует специальные белки — рецепторы, которые располагаются у нее на поверхности. Каждый вид рецепторов реагирует на свой стимул — молекулы еды, свет и так далее. Обнаружив свой стимул, рецептор передает сигнал о нем внутрь клетки.

Но сигнал, передаваемый рецептором, говорит только о том, что желанный объект есть где-то рядом, но не сообщает, с какой именно стороны от бактерии он находится. И чтобы найти еду, бактерии приходится хитрить. Почуяв пищу, бактерия плывет несколько миллисекунд с помощью жгутика в случайном направлении. Если во время движения сигнал ослабевает, бактерия резко останавливается, вновь делает поворот и пробует плыть в другую сторону. Если в этот раз сигнал от пищи усиливается, то бактерия проплывает в эту сторону большее расстояние. Таким образом, почти что играя в «горячо-холодно», бактерия достигает цели.

Если у клетки нет жгутика, то двигаться целенаправленно ей куда труднее. Но и тут можно что-то придумать. Например, газовые баллоны внутри клетки смещают бактерию вверх и вниз, то приближая ее к поверхности водоема, кислороду и свету, то погружая на дно.

23. Размножение прокариот.  в чем разница деление путем образования поперечной перегородки и деление путем перетяжки??

Бинарное деление – основной способ размножения Обычно деление бактериальных клеток описывается как «бинарное» (Bacillus subtilis): после удвоения нуклеоиды, свзанные с плазматической мембраной, рсходятся за счет растяжения, что раны между, нуклеоидами, а затем образуется перетяжка или септа, делящая клетку надвое. Этот тип деления пиводит к очень точному распределению материала, практически без ошибок (менее 0,03% дефектных клеток). Среднее время между делениями бактериальных клеток составляет 20-30 мин. За этот период должен пройти целый ряд событий: репликация ДНК нуклеоида, сегрегация, отделение сестринских нуклеоидов, их дальнейшее расхождение, цитомия за счет образования септы, делящей исходную клетку ровно пополам. Прокариоты размножаются преимущественно путем деления материнской бактериальной клетки на 2 идентичные дочерние. При благоприятных условиях бинарное деление происходит каждые 20 минут, а в случае ухудшения условий окружающей среды время, необходимое клетке для роста и деления, увеличивается. В случае неблагоприятных внешних условий прокариоты прекращают размножение на время или вовсе.

Непосредственно самому процессу разделения клетки пополам предшествует период роста цитоплазмы и репликации (удвоения) хромосомы бактерии

Репликации кольцевой бактериальной хромосомы

Увеличение клеточных размеров происходит вследствие целого ряда скоординированных процессов биосинтеза, которые жестко контролируются. Процесс роста бактерии не бесконечен – по достижению прокариотом заданных критических размеров происходит деление.