г.), Американской академии искусств и наук. Окончил Киевский университет (1921
г.). В 1924-1927 гг. работал в Ленинградском университете. С 1927 г. - в США.«Все в биологии приобретает смысл
только в свете эволюции»
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Особенности организации бактериальных клеток
Содержание
- 1. Особенности организации бактериальных клеток
- 2. ДОБРЖАНСКИЙ Феодосий Григорьевич Американский генетик, член
- 3. План лекции1. Теория существования прокариот2. Классические критерии
- 4. 1 вопрос Теория существования прокариотОсновоположники клеточной теории (1839) Теодор ШВАНН (зоолог) Маттиас ШЛЕЙДЕН (ботаник)
- 5. Согласно клеточной теории Т. ШВАННА и
- 6. Формирование теории существования прокариот 1925 г. –
- 7. Ультратонкий срез клетки Escherichia coliЯдра НЕТ!!!
- 8. 2 вопрос. Классические критерии систематизации прокариотКритерии
- 9. Идентификация бактерий по Д. Берги (D. Bergey)
- 10. 3 вопрос. Главный современный критерий систематизации
- 11. 16S рРНК в бактериальной рибосоме 70S Состоит
- 12. Схема строения бактериальной рибосомы 70S
- 13. Археи- экстремофильные прокариоты К. Воз :создал базы
- 14. ПрогенотУ всех микроорганизмов существовал общий предок –
- 15. Археи(архебактерии –«древние» бактерии)Эубактерии»высшие» бактерииЭукариоты(водоросли, простейшие, грибы)4 вопрос Три домена живой природы
- 16. Археи отличаются от бактерий по нескольким признакам
- 17. ДОМЕН3 основные эволюционные ветви назвали доменами:1.Археи2. Эубактерии 3.Эукариотические микроорганизмы
- 18. Схема современной систематики бактерийТри доменаФилы (группы микроорганизмов,объединенные общим родством)секциисубсекцииродакластерывидыштаммы
- 19. Понятие "вида" у прокариот основано
- 20. Морфотипы Все три ветви филогенетического дерева (бактерии
- 21. Теория симбиогенезаПрогенотЦианобактерииПурпурные бактерииЭндосимбиозГрибыРастенияЖивотные
- 22. Схема эволюции органического мира на основе теории
- 23. 5 вопрос. Строение бактериальной клетки. Строение
- 24. Строение цитоплазматической мембраныМодель строения элементарной мембраны:1 —
- 25. Белки ЦПМВ состав мембран входят белки и
- 26. Строение плазматической мембраны эукариотгликопротеиныгликолипидыхолестеринфиламентыпериферическиебелкиинтегральныебелкиуглеводы
- 27. Строение ЦПМУ большинства бактерий снаружи от ЦПМ
- 28. Жирные кислоты (ЖК) ЦПМ бактерийЖК состоят из
- 29. Гомео-вязкостная адаптация бактерий Температура плавления жирных кислот
- 30. Строение ЦПМ определяет ее функцииЦПМ - полифункциональная
- 31. Вопрос 6. Функции цитоплазматической мембраныГлавный осмотический барьер.Энергетическая функция.Транспортная функция.Сенсорная функция.Регуляция деления бактериальной клетки.
- 32. Вопрос 7. Регуляция осмотического давления Неспецифическая простая
- 33. Транспорт веществ через мембраны
- 34. Вопрос 8. Энергетическая функция Система первичной
- 35. Схема работы протонной помпы
- 36. ПДС складывается:Электрический мембранный потенциалРазность рН между наружной
- 37. Другие варианты первичной помпыВместо протонов (Н+) могут
- 38. Вопрос 9. Транспортная функция ЦПМБактерии существуют
- 39. 1. Первый вариант переноса через ЦПМ1. Активный
- 40. 2. Второй вариант переноса -Вторичная помпаАктивный транспорт
- 41. Варианты вторичной помпы: 1. Унипорт – втягивание
- 42. Слайд 42
- 43. Вторичная помпа
- 44. Секреция из бактериальной клетки через ЦПМ Выделение
- 45. Транслоказы (Sec) могут быть связаны с ЦПМ,
- 46. Вопрос 10. Сенсорная функция ЦПМ2-х компонентные
- 47. Белок-регуляторБелок-регулятор :1. может выступать в роли активатора2.
- 48. Скачать презентанцию
ДОБРЖАНСКИЙ Феодосий Григорьевич Американский генетик, член Национальной АН США (1941 г.), Американской академии искусств и наук. Окончил Киевский университет (1921 г.). В 1924-1927 гг. работал в Ленинградском университете. С 1927
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2ДОБРЖАНСКИЙ
Феодосий Григорьевич
Американский генетик, член Национальной АН США (1941
Слайд 3План лекции
1. Теория существования прокариот
2. Классические критерии систематизации прокариот
3. Главный
современный критерий систематизации прокариот
4. Три домена живой природы
5. Строение бактериальной
клетки: строение цитоплазматической мембраны.6. Функции цитоплазматической мембраны
7. Регуляция осмотического давления
8. Энергетическая функция
9. Транспортная функция
10. Сенсорная функция
Слайд 41 вопрос Теория существования прокариот
Основоположники клеточной теории (1839)
Теодор ШВАНН
(зоолог) Маттиас ШЛЕЙДЕН (ботаник)
Слайд 5Согласно клеточной теории
Т. ШВАННА и М. ШЛЕЙДЕНА
В каждой клетке
должно быть ядро.
Однако в клетках большинства микроорганизмов ядра не обнаруживали.
Считали, что вся клетка микроорганизма – это большое ядро, а по краям - тонкая прослойка цитоплазмы.
К какой группе живых организмов их отнести?
Получалось, что клеточная теория на них не распространяется.
Слайд 6Формирование теории существования прокариот
1925 г. – термин "прокариоты" (рrokaryota)
для объединения различных форм безядерных микроорганизмов.
1962 г. Создатели теории
существования прокариот: Р. Стейннер и К. Ван Ниль:у прокариот нет специального компартмента для хранения генетического материала,
микроорганизмы, имеющие клеточное строение, разделены на 2 группы:
1. прокариоты (нет ядра, есть нуклеоид)
2. эукариоты (есть ядро)
Т. О. - две ветви эволюционного дерева (дихотомическое ветвление).
Слайд 82 вопрос.
Классические критерии систематизации прокариот
Критерии сравнительно-морфологического подхода:
1. Морфологические свойства:
форма и размеры бактерий (кокки, палочки, вибрионы, извитые формы).
2. Характер
взаимного расположения клеток (диплококки, цепочки, группы, пакеты, хаотичное).К концу XIX века потребовались новые критерии:
3. Биохимические свойства.
4. Физиологические свойства.
Слайд 9Идентификация бактерий по Д. Берги (D. Bergey)
1923 г. -
первый определитель бактерий Д. Берги:
дано точное описание бактерий и
порядок проведения исследований для их идентификации.В 1948 г. - номенклатурный кодекс бактерий, в основе - бинарная номенклатура Карла Линнея (1707-1778 «Система природы»).
К настоящему времени вышло 9 выпусков определителя Д. Берги.
Но и в последнем определителе не содержится ключей для определения филогенетического, т.е. эволюционного родства бактерий!!!
Слайд 103 вопрос.
Главный современный критерий систематизации прокариот
Главный критерий, определяющий
таксономическое положение бактерий - эволюционное родство.
Источник информации об эволюционном происхождении
бактерий - последовательность нуклеотидов в 16S рРНК – малой субъединице рибосомы бактерий. Молекулярный маркер предложен Карлом Возом (K. Woese).
Слайд 1116S рРНК в бактериальной рибосоме 70S
Состоит из малой субъединицы
30S и большой субъединицы 50S.
Включает 55 белков и 3 разновидности
рРНК: 5S, 16S, 23S.
S - единица Сведберга или константа седиментации
К. Воз выбрал участки рРНК наиболее оптимальной длины:
16S рРНК =~1500 нуклеотидов (не очень большой и не очень короткий).
В ней жеcткие консервативные участки перемежаются с вариабельными.
Сравнивая количество несоответствий, высчитывают коэффициент соответствия и строят диаграмму.
Слайд 13Археи- экстремофильные прокариоты
К. Воз :
создал базы данных для бактерий и
экстремофилов:
1. термофильные бактерии – при высоких температурах,
2. психрофильные бактерии –
при низких температурах,3. галофильные бактерии – при высоким содержании NaCl,
4. ацидофильные бактерии – при низких значениях рН.
отметил, что у микроорганизмов, обитающих в экстремальных условиях, очень незначительное родство с большинством бактерий.
предложил выделить экстремофильных прокариот в отдельную группу и ввести термин «археи»
Таким образом эволюционное дерево из дихотомического стало трихотомическим.
Слайд 14Прогенот
У всех микроорганизмов существовал общий предок – прогенот (проклетка).
Все три
ветви – потомки одной формы – прогенота.
Оказалось, эукариотическая ветвь отходит
от ветви археев и поэтому археи не могут считаться самыми древними микроорганизмами, как предполагали ранее.
Слайд 15Археи(архебактерии –
«древние» бактерии)
Эубактерии»высшие» бактерии
Эукариоты
(водоросли,
простейшие,
грибы)
4 вопрос Три домена живой
природы
Слайд 16Археи отличаются от бактерий по нескольким признакам
1.По строению клеточной
стенки (нет муреина).
2. Особый жгутик.
3. Комплекс транскрипции РНК-pol эукариотического типа.
4.
У археев в геноме есть гистоноподобные белки.5. Не вызывают заболеваний (пока).
6. В настоящее время стали известны не только экстремофильные археи, но и симбиотические с макроорганизмами.
Слайд 17ДОМЕН
3 основные эволюционные ветви назвали доменами:
1.Археи
2. Эубактерии
3.Эукариотические микроорганизмы
Слайд 18Схема
современной систематики бактерий
Три домена
Филы (группы микроорганизмов,
объединенные общим родством)
секции
субсекции
рода
кластеры
виды
штаммы
Слайд 19
Понятие "вида" у прокариот основано на генетической изоляции
Для характеристики
видов прокариот исследуют ДНК:
измеряют ее длину, различия в строении
генома, сходство и различие рестрикционных фрагментов, содержание пар Г+Ц (в моль%).Характеристика видов прокариот
Слайд 20Морфотипы
Все три ветви филогенетического дерева (бактерии + археи +
эукариоты) соответствуют определенным морфологическим типам клеток – морфотипам.
Морфотипы характеризуются набором
определенных морфологических признаков: форма, размеры, строение клеточных компонентов.
Слайд 22Схема эволюции органического мира на основе теории симбиогенеза
Первичные клетки (проклетка
- прогенот)
Пурпурные бактерии
Цианобактерии
Формирование эукариотической клетки
Эндосимбиоз с ядерными клетками
Одноклеточные грибы
Многоклеточные грибы
Одноклеточные простейшие
Многоклеточные животные
Беспозвоночные
Позвоночные
Одноклеточные водоросли
(зелёные, красные)
Многоклеточные водоросли
Высшие растения
Царство Грибы
Царство Животных
Царство Растений
Слайд 235 вопрос. Строение бактериальной клетки.
Строение цитоплазматической мембраны.
Цитоплазма бактериальной
клетки снаружи окружена цитоплазматической мембраной (ЦПМ).
ЦПМ - физиологически активное
образование – билипидная универсальная структура. ЦПМ – это высокоселективный барьер, обеспечивающий существование клетки.
Жизнеспособность бактериальной клетки обусловлена следующими свойствами мембраны:
Текучесть – это не жесткая структура (белки способны свободно перемещаться в толще мембраны).
Способность изгибаться – флексибильность.
Стабильность за счет ионов Ca2+ и Mg2+
Слайд 24Строение цитоплазматической мембраны
Модель строения элементарной мембраны:
1 — молекулы липидов: а
— гидрофильная "голова"; б — гидрофобный "хвост"; 2 — молекулы
белков: в — интегральная; г — периферическая;д — поверхностная.
Слайд 25Белки ЦПМ
В состав мембран входят белки и белковые комплексы.
Белки
интегральные могут несколько раз пронизывать мембрану.
Белки гидрофобные – внутри
мембран, Белки гидрофильные – снаружи на поверхности мембран.
В мембранах есть также периферические белки (находятся на мембране, но не в цитоплазме) – это в основном ферменты.
Слайд 26Строение плазматической мембраны эукариот
гликопротеины
гликолипиды
холестерин
филаменты
периферические
белки
интегральные
белки
углеводы
Слайд 27Строение ЦПМ
У большинства бактерий снаружи от ЦПМ есть особая структура
– клеточная стенка.
ЦПМ – единственное мембранное образование у бактерий,
определяющее ее жизнедеятельность. У бактерий нет ядерной мембраны, митохондрий, аппарата Гольджи и ЭПС. ЦПМ образована двумя слоями фосфолипидов (ФЛ), в которых комплексы белков как у эукариот.
ФЛ есть как во внешнем, так и во внутреннем листке ЦПМ,
холестеринов нет.
Слайд 28Жирные кислоты (ЖК) ЦПМ бактерий
ЖК состоят из 16-18 атомов С,
реже от 14 до 20 атомов.
У бактерий, в отличие от
эукариот, практически отсутствуют двойные (ненасыщенные) связи в ЖК.Ненасыщенные ЖК бактерий обычно имеют прямую цепь, что определяет свойства бактериальной мембраны.
У бактерий мембраны должны находиться в переходном, подвижном состоянии, что позволяет им активно реагировать на воздействия извне.
В связи с этим у большинства бактерий - широкие температурные границы существования.
При понижении температуры мембраны бактерий могут переходить в состояние жидкого кристалла.
Слайд 29Гомео-вязкостная адаптация бактерий
Температура плавления жирных кислот определяет температурные границы существования
бактерий.
Состояние мембран бактерий зависит от их жирно-кислотного состава - от
степени насыщенности двойных связей.Когда в структуре жирных кислот двойные связи насыщены, то угол между атомами «С» такой, что они лучше отталкиваются друг от друга и их трудно заморозить.
Когда в структуре жирных кислот есть разветвленные веточки углеродных цепей (напр. метильные группы), то такие мембраны также трудно заморозить.
Гомео-вязкостная адаптация - способность к изменению содержания жирных кислот, отличающихся по насыщенности двойных связей.
Слайд 30Строение ЦПМ определяет ее функции
ЦПМ - полифункциональная структура, вместилище различных
ферментов.
Ферменты участвуют в самых различных процессах жизнедеятельности бактерий.
Все функции мембраны
связаны и плавно перетекают друг в друга. Условно разделим функции ЦПМ на 5 групп:
Слайд 31Вопрос 6. Функции цитоплазматической мембраны
Главный осмотический барьер.
Энергетическая функция.
Транспортная функция.
Сенсорная функция.
Регуляция
деления бактериальной клетки.
Слайд 32Вопрос 7. Регуляция осмотического давления
Неспецифическая простая диффузия по градиенту
концентрации. Осуществляется без затраты энергии.
2. Облегченная диффузия – за счет
фермента – субстрат-специфической пермеазы (транспортный белок) по градиенту концентрации, процесс не требует затрат энергии.3. Активный транспорт. Общее с облегченной диффузией то, что процесс идет с участием специфических транспортных белков – пермеаз. Однако в отличие от облегченной диффузии, такого рода транспорт требует затрат энергии.
Слайд 34Вопрос 8. Энергетическая функция
Система первичной протонной помпы или протондвижущая
сила (ПДС)
ПДС возникает:
1. В результате дыхания.
2. Источником поддерживающим ПДС может
быть энергия света.3. ПДС возникает за счет работы белкового комплекса АТФ-азы (включает 7 разных белков).
4. За счет ПДС протоны Н+ поступают внутрь клетки (см. рис. 1)
Слайд 36ПДС складывается:
Электрический мембранный потенциал
Разность рН между наружной и внутренней сторонами
мембраны.
Или тем и другим одновременно.
Процесс идет за счет энергии
АТФ.
Слайд 37Другие варианты первичной помпы
Вместо протонов (Н+) могут работать другие ионы,
например, K+, Na+:
1. K+ первичная помпа.
2. Na+ первичная
помпа. В этих случаях происходит поступление K+, Na+ за счет энергии АТФ.
Например: морские бактерии, термофилы, бактерии в рубце жвачных животных.
Таким образом, ПДС может создаваться за счет разных ионов.
Слайд 38Вопрос 9.
Транспортная функция ЦПМ
Бактерии существуют во влажной среде,
поглощают
растворенные вещества.
Все эти вещества должны проходить через ЦПМ.
Существует
несколько вариантов переноса:1.Активный транспорт
2. Вторичная помпа
Слайд 391. Первый вариант переноса через ЦПМ
1. Активный транспорт – участвуют
специфические транспортные белки – пермеазы отличаются друг от друга по
ряду показателей:Степень сродства к субстрату
Специфичность к определенным веществам
Эффективность определения концентраций веществ в клетке и вне клетки
Слайд 402. Второй вариант переноса -Вторичная помпа
Активный транспорт - осуществляется при
участии энергетического протонного потенциала – вторичная помпа.
В этом случае специфические
белки катализируют перенос различных субстратов за счет ПДС. Как и в случае первичной помпы это перенос, но различных веществ (не только ионов Н+, K+, Na+) в клетку за счет разности мембранного потенциала, обеспечивающего ПДС.
Слайд 41Варианты вторичной помпы:
1. Унипорт – втягивание вещества отрицательным зарядом за
счет разности потенциалов на мембране. Например, электрофоретический вариант переноса вещества.
2.
Синпорт – белок катализирует одновременный и однонаправленный перенос веществ (двух или сразу нескольких) вместе с протоном за счет ПДС. Например, Н+ и лактоза.3. Антипорт – белки вторичной помпы катализируют одновременный и встречный перенос двух различных веществ. Например, Н+ и иона Са+ или Na+.
Слайд 44Секреция из бактериальной клетки через ЦПМ
Выделение веществ : ферменты, токсины
(факторы патогенности)
Y.pestis – 11 белков,
E.coli – 6 белков,
P.aeruginosa
– 6 белков-ферментов (липаза, фосфатаза, экзотоксин). Транспорт белков из клеток определяется специфичными белками – система транслокации.
Слайд 45Транслоказы (Sec)
могут быть связаны с ЦПМ,
но могут быть
свободными или находиться в других частях клетки (цитоплазме, периплазме и
т.д.).Напр., белок SecВ (шаперон) влияет на конформацию белка, т.е. может трансформировать третичную структуру белка во вторичную (нитчатую). В таком виде белок легче может проходить через ЦПМ.
Слайд 46Вопрос 10.
Сенсорная функция ЦПМ
2-х компонентные сенсорные системы
2 белка регулируют
передачу сигнала:
1 – белок сенсор,
2 – белок регулятор.
После
поступления сигнала извне на белок-сенсор, он автофосфорилируется и воздействует на белок регулятор (находится рядом в ЦПМ), в котором фосфорилируется аспарагиновый участок.После фосфорилирования белок-регулятор действует на определенные участки генома, регулируя активность определенных генов.
Слайд 47Белок-регулятор
Белок-регулятор :
1. может выступать в роли активатора
2. в роли репрессора.
Белок-сенсор
1. реагирует на изменения определенных параметров окружающей среды, (напр. изменение
концентрации веществ),2. передает сигнал на белок-регулятор, который координирует поведение бактерий в зависимости от условий окружающей среды.
