Файл: Аноксигенный и оксигенный фотосинтез. Класс Anoxyphotobacteria. Класс Oxyphotobacteria. Строение фотосинтезирующего аппарата.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 195
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, кодирующие синтез половых пилей (F-пили) на поверхности донорной клетки. они служат для взаимного узнавания при контакте между клеткой донора и клеткой реципиента, и образуют мостик, по которому ДНК переходит внутрь клетки реципиента. грам+ клетки продуцируют липкие поверхностные молекулы, которые заставляют клетки прийти в непосредственный контакт друг с другом. при этом между 2 клетками образуется редукционный мостик, по которому ДНК из клетки донора перехрдит в клетку реципиента.
В процессе конъюнкции плазмида реплицируется при передачи одноцепочечной копии плазмидной ДНК реципиенту, где синтезируется комплементарная нить. Клетки реципиенты в результате конъюгации превращаются в донорные. При этом хромосомные признаки ещё не передаются.
28. Круговорот азота. Азотфиксирующие микроорганизмы.
В цикл превращений азота входят реакции синтеза сложных азотсодержащих соединений и реакции минерализации органического азота до солей азотной и азотистой кислот или молекулярного азота.
Цикл азота состоит из четырех этапов:
Азотфиксация — уникальный процесс связывания азота атмосферы, который осуществляют прокариотические микроорганизмы. Биологическая фиксация азота осуществляется в природе двумя группами микроорганизмов: свободноживущими бактериями родов Azotobacter и Clostridium и симбиотическими бактериями рода Rhizobium (клубеньковыми), существующими в симбиозе с растениями.
Бактерии рода Azotobacter представляют собой грамотрицательные аэробные палочки, расположенные одиночно или сцепленные попарно. С возрастом они постепенно укорачиваются и превращаются в кокки, окруженные толстой слизистой капсулой. Молодые клетки азотобактера имеют перитрихиально расположенные жгутики и обладают подвижностью. При старении клетки теряют подвижность. Azotobacter широко распространен в почвах и водоемах, имеющих нейтральное значение pH.
К свободноживущим азотфиксаторам относятся также бактерии видов Clostridium pasterianum, С. felsineum и др. Они представляют собой палочки, грамположительные, подвижные, образующие эндоспоры. При образовании спор палочки утолщаются и принимают форму веретена. Облигатные анаэробы могут размножаться в диапазоне pH 5,5-8,0.
Связывать молекулярный азот могут и другие микроорганизмы: Azotomonas fluorescens, цианобактерии, некоторые актиномицеты.
Биологическая фиксация азота идет восстановительным путем с участием специфического ферментного комплекса нитрогеназы. Донором электронов является железосодержащий белок ферредоксин, источником энергии — АТФ.
Клубеньковые бактерии представляют собой мелкие, грамотрицательные, подвижные палочки, не образующие спор. Между бактериями и растением устанавливаются симбиотические взаимоотношения: бактерии питаются углеродсодержащими веществами, вырабатываемыми растением, а растения усваивают азотистые соединения, образующиеся бактериями в результате фиксации молекулярного азота.
Белки в виде остатков растений и животных попадают в почву и там разлагаются под действием микроорганизмов. При разложении белка выделяется аммиак, поэтому процесс распада белка получил название аммонификации (гниения). На первом этапе белки расщепляются внеклеточными протеазами до полипептидов и олигопептидов и отчасти аминокислот. Пептиды поступают в клетку и там расщепляются внутриклеточными пептидазами до свободных аминокислот. Аминокислоты либо используются клеткой для биосинтетических целей, либо подвергаются дальнейшим превращениям
В аэробных условиях происходит полная минерализация белков, при этом конечными продуктами становятся аммиак, диоксид углерода, сероводород, соли фосфорной кислоты и др. Такой процесс называют тлением.
В анаэробных условиях гнилостное разложение белка не приводит к немедленному освобождению всего аминного азота в виде аммиака. Под действием анаэробных гнилостных бактерий некоторые аминокислоты подвергаются декарбоксилированию. Продуктами декарбоксилирования аминокислот являются диоксид углерода и биогенные амины.
3) нитрификация — окисление аммонийного азота до нитратов и нитритов; Аммиак, образующийся в процессе гниения, под действием микроорганизмов превращается в нитраты — соли азотной кислоты. Этот процесс окисления аммиака называют нитрификацией. Он состоит из двух этапов.
На первом этапе аммиак окисляется до азотистой кислоты:
На втором этапе азотистая кислота окисляется до азотной бактериями рода Nitrobacter.
4) денитрификация — восстановление нитратов до аммиака и молекулярного азота.
процесс восстановления нитратов до нитритов и молекулярного азота, протекающий по схеме:
Денитрификацию осуществляют бактерии видов Pseudomonas fluorescens, P. aeruginosa, P. stutzeri, Paracoccus denitriflcans, Thiobacillus denitrificans и др. В результате денитрификации снижается плодородие почвы, так как образовавшийся азот удаляется в атмосферу.
29. Симбиоза: метабиоз (синтрофия), сателлитизм, синергизм, комменсализм, мутуализм. Антагонистические типы взаимоотношений.
Совместное существование различных организмов называют симбиозом.
- метабиоз – тип симбиотических взаимоотношений между микроорганизмами, при котором пользу извлекает один партнер, не причиняя вреда другому. Обычно один организм развивается за счет продуктов метаболизма другого, продолжая начатый им процесс переработки органических и неорганических веществ.
Метабиотические отношения микроорганизмов являются основой круговорота биогенных элементов в природе.
Метабиоз можно рассматривать на примере взаимоотношений аммонифицирующих бактерий и нитрификатов. Первые разлагают органические азотосодержащие соединения с образованием аммиака, являющимся субстратом для развития второго симбиота. Нитрификаты окисляют аммиак до нитритов и нитратов, выступающих акцепторами электронов при нитратном дыхании денитрифицирующих бактерий.
- саттелизм (саттелит - спутник) представляет форму взаимоотношений, при которой разные виды сосуществуют в одном биотопе, причем развитие одного из спутников стимулируется продуктами метаболизма другого. На этом основано использование сарцин, стафилококков, дрожжей и других в качестве стимуляторов роста ряда бактерий;
- синергизм (взаимопомощь) - усиление физиологических функций симбионтов. Так, совместное выращивание дрожжей и молочнокислых бактерий (эктосимбиоз) сопровождается активацией процессов молочнокислого брожения;
- мутуализм - взаимовыгодный симбиоз, при котором каждый из членов сообщества получает определенную пользу и при совместном существовании они развиваются лучше, чем каждый из них в отдельности (например, азотфиксирующие и целлюлозоразрушающие бактерии);
- комменсализм - форма симбиоза, при которой один организм извлекает пользу для себя, не принося вреда другим членам сообщества. Например, ассоциации микрофлоры теплокровных животных, человека (эктосимбионты) и лизогенные сообщества бактерии и профага (эндосимбионты);
Антагонистические взаимоотношения возникают, когда один вид угнетает или полностью подавляет рост и развитие других видов.
Выделяют следующие формы антагонистических взаимоотношений:
- конкуренция - форма межвидовых отношений, при которой ассоцианты популяции имеют сходные потребности в питательных веществах. Конкуренция за источники питания обеспечивает более активное развитие той популяции, у которой выше скорость роста;
- хищничество - тип межвидовых взаимоотношений, при которых один вид (хозяин) захватывает, поглощает и переваривает другой. Например, кишечная амеба питается микроорганизмами кишечника (бактериями, грибами);
- паразитизм - форма сосуществования, при которой выгоду от совместного существования извлекает лишь один из партнеров (паразит), а другой (хозяин) получает повреждения или гибнет. Например, взаимоотношения между вирулентным фагом (паразит) и бактериальной клеткой (хозяин);
- антибиоз - способность одного вида выделять вещества, угнетающие жизнедеятельность других видов. Наиболее известной формой антибиоза является способность микроорганизмов выделять антибиотики. Антибиоз возможен и внутри одного вида микроорганизмов. Такие отношения базируются на способности бактерий продуцировать бактериоцины (колицины, пестицины и др.).
30. Филогенетическая и искусственная систематика микроорганизмов.
Естественная (филогенетическая) систематика микроорганизмов имеет конечной целью объединение родственных форм, связанных общностью происхождения, и установление иерархического соподчинения отдельных групп.
Существует несколько уровней филогенетической классификации микроорганизмов, включая домены, царства, фила, классы, порядки, семейства, роды и виды. Сейчас наиболее широко используется классификация, основанная на последовательности РНК. Согласно этой классификации, существует три домена жизни: бактерии (Bacteria), археи (Archaea) и эукариоты (Eukaryota). Бактерии и археи являются прокариотами, то есть их клетки не имеют ядра и других мембранных органелл, в то время как эукариоты имеют ядра и другие мембранные органеллы. Каждый домен далее делится на царства, которые объединяют организмы с общими признаками. Например, царство бактерий включает в себя множество классов, таких как Actinobacteria, Firmicutes, Proteobacteria и др. Царство архей также включает несколько классов, включая Crenarchaeota, Euryarchaeota и др. Царство эукариот также разделено на несколько групп, включая растения, грибы, животные и протисты.
Более скромные задачи у искусственной систематики, объединяющей организмы в группы на основе сходства их важнейших свойств. Эту последнюю характеристику применяют для определения и идентификации микроорганизмов. Одним из наиболее широко используемых методов искусственной систематики микроорганизмов является система Берджи которая включает в себя описания и классификацию бактерий на основе их морфологии, физиологии и биохимических свойств.
31. Круговорот серы. Сульфатвосстанавливающие микроорганизмы.
Цикл серы
Цикл серы – важный экологический цикл, который осуществляют микроорганизмы как бактерии, так и археи. Этот цикл связан с морскими местами обитания, потому что в морской воде содержится большое количество сульфата в растворенном виде, а сульфат является акцептором электронов в анаэробных условиях для жизнидеятельности, для роста, для биохимической активности сульфатредуцирующих бактерий. В морских местах обитания активное образование сульфида H2S, который образуется из сульфата приобретает очень большое значение. Сульфид является газом, он дифундирует в верхние водныые слои и там он встречает микроорганизмы, которые способны окислять сульфид. Таким образом сульфид до поверхности не доходит. Сульфид является ядовитым газом. Он связывается в цитохромах с железом двух валентным и прекращает передачу электронов по электрон транспортной сети. По этому сульфид отнесён к вредным отравляющим газам.
В процессе конъюнкции плазмида реплицируется при передачи одноцепочечной копии плазмидной ДНК реципиенту, где синтезируется комплементарная нить. Клетки реципиенты в результате конъюгации превращаются в донорные. При этом хромосомные признаки ещё не передаются.
28. Круговорот азота. Азотфиксирующие микроорганизмы.
В цикл превращений азота входят реакции синтеза сложных азотсодержащих соединений и реакции минерализации органического азота до солей азотной и азотистой кислот или молекулярного азота.
Цикл азота состоит из четырех этапов:
-
азотфиксация — фиксация молекулярного азота;
Азотфиксация — уникальный процесс связывания азота атмосферы, который осуществляют прокариотические микроорганизмы. Биологическая фиксация азота осуществляется в природе двумя группами микроорганизмов: свободноживущими бактериями родов Azotobacter и Clostridium и симбиотическими бактериями рода Rhizobium (клубеньковыми), существующими в симбиозе с растениями.
Бактерии рода Azotobacter представляют собой грамотрицательные аэробные палочки, расположенные одиночно или сцепленные попарно. С возрастом они постепенно укорачиваются и превращаются в кокки, окруженные толстой слизистой капсулой. Молодые клетки азотобактера имеют перитрихиально расположенные жгутики и обладают подвижностью. При старении клетки теряют подвижность. Azotobacter широко распространен в почвах и водоемах, имеющих нейтральное значение pH.
К свободноживущим азотфиксаторам относятся также бактерии видов Clostridium pasterianum, С. felsineum и др. Они представляют собой палочки, грамположительные, подвижные, образующие эндоспоры. При образовании спор палочки утолщаются и принимают форму веретена. Облигатные анаэробы могут размножаться в диапазоне pH 5,5-8,0.
Связывать молекулярный азот могут и другие микроорганизмы: Azotomonas fluorescens, цианобактерии, некоторые актиномицеты.
Биологическая фиксация азота идет восстановительным путем с участием специфического ферментного комплекса нитрогеназы. Донором электронов является железосодержащий белок ферредоксин, источником энергии — АТФ.
Клубеньковые бактерии представляют собой мелкие, грамотрицательные, подвижные палочки, не образующие спор. Между бактериями и растением устанавливаются симбиотические взаимоотношения: бактерии питаются углеродсодержащими веществами, вырабатываемыми растением, а растения усваивают азотистые соединения, образующиеся бактериями в результате фиксации молекулярного азота.
-
аммонификация — минерализация органических азотсодержащих соединений;
Белки в виде остатков растений и животных попадают в почву и там разлагаются под действием микроорганизмов. При разложении белка выделяется аммиак, поэтому процесс распада белка получил название аммонификации (гниения). На первом этапе белки расщепляются внеклеточными протеазами до полипептидов и олигопептидов и отчасти аминокислот. Пептиды поступают в клетку и там расщепляются внутриклеточными пептидазами до свободных аминокислот. Аминокислоты либо используются клеткой для биосинтетических целей, либо подвергаются дальнейшим превращениям
В аэробных условиях происходит полная минерализация белков, при этом конечными продуктами становятся аммиак, диоксид углерода, сероводород, соли фосфорной кислоты и др. Такой процесс называют тлением.В анаэробных условиях гнилостное разложение белка не приводит к немедленному освобождению всего аминного азота в виде аммиака. Под действием анаэробных гнилостных бактерий некоторые аминокислоты подвергаются декарбоксилированию. Продуктами декарбоксилирования аминокислот являются диоксид углерода и биогенные амины.
3) нитрификация — окисление аммонийного азота до нитратов и нитритов; Аммиак, образующийся в процессе гниения, под действием микроорганизмов превращается в нитраты — соли азотной кислоты. Этот процесс окисления аммиака называют нитрификацией. Он состоит из двух этапов.
На первом этапе аммиак окисляется до азотистой кислоты:
На втором этапе азотистая кислота окисляется до азотной бактериями рода Nitrobacter.
4) денитрификация — восстановление нитратов до аммиака и молекулярного азота.
процесс восстановления нитратов до нитритов и молекулярного азота, протекающий по схеме:
Денитрификацию осуществляют бактерии видов Pseudomonas fluorescens, P. aeruginosa, P. stutzeri, Paracoccus denitriflcans, Thiobacillus denitrificans и др. В результате денитрификации снижается плодородие почвы, так как образовавшийся азот удаляется в атмосферу.
29. Симбиоза: метабиоз (синтрофия), сателлитизм, синергизм, комменсализм, мутуализм. Антагонистические типы взаимоотношений.
Совместное существование различных организмов называют симбиозом.
- метабиоз – тип симбиотических взаимоотношений между микроорганизмами, при котором пользу извлекает один партнер, не причиняя вреда другому. Обычно один организм развивается за счет продуктов метаболизма другого, продолжая начатый им процесс переработки органических и неорганических веществ.
Метабиотические отношения микроорганизмов являются основой круговорота биогенных элементов в природе.
Метабиоз можно рассматривать на примере взаимоотношений аммонифицирующих бактерий и нитрификатов. Первые разлагают органические азотосодержащие соединения с образованием аммиака, являющимся субстратом для развития второго симбиота. Нитрификаты окисляют аммиак до нитритов и нитратов, выступающих акцепторами электронов при нитратном дыхании денитрифицирующих бактерий.
- саттелизм (саттелит - спутник) представляет форму взаимоотношений, при которой разные виды сосуществуют в одном биотопе, причем развитие одного из спутников стимулируется продуктами метаболизма другого. На этом основано использование сарцин, стафилококков, дрожжей и других в качестве стимуляторов роста ряда бактерий;
- синергизм (взаимопомощь) - усиление физиологических функций симбионтов. Так, совместное выращивание дрожжей и молочнокислых бактерий (эктосимбиоз) сопровождается активацией процессов молочнокислого брожения;
- мутуализм - взаимовыгодный симбиоз, при котором каждый из членов сообщества получает определенную пользу и при совместном существовании они развиваются лучше, чем каждый из них в отдельности (например, азотфиксирующие и целлюлозоразрушающие бактерии);
- комменсализм - форма симбиоза, при которой один организм извлекает пользу для себя, не принося вреда другим членам сообщества. Например, ассоциации микрофлоры теплокровных животных, человека (эктосимбионты) и лизогенные сообщества бактерии и профага (эндосимбионты);
Антагонистические взаимоотношения возникают, когда один вид угнетает или полностью подавляет рост и развитие других видов.
Выделяют следующие формы антагонистических взаимоотношений:
- конкуренция - форма межвидовых отношений, при которой ассоцианты популяции имеют сходные потребности в питательных веществах. Конкуренция за источники питания обеспечивает более активное развитие той популяции, у которой выше скорость роста;
- хищничество - тип межвидовых взаимоотношений, при которых один вид (хозяин) захватывает, поглощает и переваривает другой. Например, кишечная амеба питается микроорганизмами кишечника (бактериями, грибами);
- паразитизм - форма сосуществования, при которой выгоду от совместного существования извлекает лишь один из партнеров (паразит), а другой (хозяин) получает повреждения или гибнет. Например, взаимоотношения между вирулентным фагом (паразит) и бактериальной клеткой (хозяин);
- антибиоз - способность одного вида выделять вещества, угнетающие жизнедеятельность других видов. Наиболее известной формой антибиоза является способность микроорганизмов выделять антибиотики. Антибиоз возможен и внутри одного вида микроорганизмов. Такие отношения базируются на способности бактерий продуцировать бактериоцины (колицины, пестицины и др.).
30. Филогенетическая и искусственная систематика микроорганизмов.
Естественная (филогенетическая) систематика микроорганизмов имеет конечной целью объединение родственных форм, связанных общностью происхождения, и установление иерархического соподчинения отдельных групп.
Существует несколько уровней филогенетической классификации микроорганизмов, включая домены, царства, фила, классы, порядки, семейства, роды и виды. Сейчас наиболее широко используется классификация, основанная на последовательности РНК. Согласно этой классификации, существует три домена жизни: бактерии (Bacteria), археи (Archaea) и эукариоты (Eukaryota). Бактерии и археи являются прокариотами, то есть их клетки не имеют ядра и других мембранных органелл, в то время как эукариоты имеют ядра и другие мембранные органеллы. Каждый домен далее делится на царства, которые объединяют организмы с общими признаками. Например, царство бактерий включает в себя множество классов, таких как Actinobacteria, Firmicutes, Proteobacteria и др. Царство архей также включает несколько классов, включая Crenarchaeota, Euryarchaeota и др. Царство эукариот также разделено на несколько групп, включая растения, грибы, животные и протисты.
Более скромные задачи у искусственной систематики, объединяющей организмы в группы на основе сходства их важнейших свойств. Эту последнюю характеристику применяют для определения и идентификации микроорганизмов. Одним из наиболее широко используемых методов искусственной систематики микроорганизмов является система Берджи которая включает в себя описания и классификацию бактерий на основе их морфологии, физиологии и биохимических свойств.
31. Круговорот серы. Сульфатвосстанавливающие микроорганизмы.
Цикл серы
Цикл серы – важный экологический цикл, который осуществляют микроорганизмы как бактерии, так и археи. Этот цикл связан с морскими местами обитания, потому что в морской воде содержится большое количество сульфата в растворенном виде, а сульфат является акцептором электронов в анаэробных условиях для жизнидеятельности, для роста, для биохимической активности сульфатредуцирующих бактерий. В морских местах обитания активное образование сульфида H2S, который образуется из сульфата приобретает очень большое значение. Сульфид является газом, он дифундирует в верхние водныые слои и там он встречает микроорганизмы, которые способны окислять сульфид. Таким образом сульфид до поверхности не доходит. Сульфид является ядовитым газом. Он связывается в цитохромах с железом двух валентным и прекращает передачу электронов по электрон транспортной сети. По этому сульфид отнесён к вредным отравляющим газам.