Файл: Реферат Биология Направление подготовки Промышленная биотехнология Тема Мутуализм бактерий Студент группы Б1212219. 03. 01пб Дорошенко Лада Алексеевна Проверил.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)

Институт биотехнологий, биоинженерии и пищевых систем

Реферат

Биология

Направление подготовки:

Промышленная биотехнология

Тема

«Мутуализм бактерий»
Выполнил:

Студент

группы Б12122-19.03.01пб

Дорошенко Лада Алексеевна
Проверил:

Преподаватель

Дубняк Яна Викторовна

Владивосток

2022

Содержание

Введение

Тесные взаимовыгодные отношения, при которых присутствие каждого из видов - партнёров становится обязательным, называются мутуализмом или облигатный симбиоз. Случаи мутуализма чаще всего встречаются у организмов с разными потребностями. Каждый из участников мутуалистической пары действует эгоистично, и выгодные отношения возникают лишь потому, что получаемая польза перевешивает затраты, требуемые на поддержание взаимоотношений. Важные мутуалистические отношения возникают между авто и гетеротрофами. Когда определенный гетеротроф становится полностью зависимым от некоторого автотрофа в отношении пищи, а существование этого автотрофа зависит от защиты, мин обмена и других важных функций гетеротрофа. Азотфиксирующие бактерии и растения. Мутуализм особенно важен в тех случаях, когда лимитированы какие- либо ресурсы среды.

Понятие о бактериях

Бакте́рии— разнообразная по биологическим свойствам группа широко распространенных на Земле микроскопических, в основном одноклеточных, организмов, принадлежащих к низшим формам жизни.

Первые сведения о бактериях были получены в 17 веке из исследований Левенгука, обнаружившего их основные формы. Бактерии могут существовать в самых разнообразных условиях.

---

Большинство их лишено хлорофилла. Исключение составляют анаэробные пурпурные и зеленые серобактерии, а также несерные пурпурные бактерии, содержащие хлорофилл и использующие солнечную энергию для фотосинтеза. Бактерии могут усваивать неорганический углерод и азот, использовать в качестве источников энергии многие неорганические и органические соединения, осуществлять превращения углерода, азота, серы, железа и других элементов.

Наряду с водорослями бактерии являются одними из самых древних организмов на Земле. Клеточное строение бактерий сходно с сине-зелеными водорослями, актиномицетами и спирохетами, с которыми, как полагают, бактерии связаны филогенетически. Среди бактерий имеются виды, вызывающие заболевания у человека, животных и высших растений.

Рисунок 1. Формы Бактерий

Бактерии обычно достигают нескольких микрометров в длину, их клетки могут иметь разнообразную форму: от шарообразной до палочковидной и спиралевидной (см. приложение 1). Бактерии — одна из первых форм жизни на Земле и встречаются почти во всех земных местообитаниях. Они населяют почву, пресные и морские водоёмы, кислые горячие источники, радиоактивные отходы и глубинные слои земной коры. Большинство бактерий к настоящему времени не описано, и представители лишь половины отделов бактерий могут быть выращены в лаборатории.

Бактерии изучает наука бактериология — раздел микробиологии.

Генетика у бактерий

Генетика микроорганизмов представляет собой раздел общей генетики, предмет изучения которой — разнообразные микроорганизмы, такие как вирусы, бактерии и микроскопические грибы, а также особенности их наследственности и изменчивости.

Отличительная характеристика микроорганизмов — наличие гаплоидного набора хромосом или кольцевая молекула ДНК. За счет этого обеспечивается возможность мутаций уже в первом поколении потомков.

Материальной основой наследственности бактерий является ДНК. По сравнению с геномом эукариотов геном бактерий устроен более просто - это молекула ДНК, замкнутая в кольцо, которое прикреплено к одной из мезосом. В отличие от парных хромосом эукариотов, у бактерий одна хромосома, то есть гаплоидный набор генов, поэтому у них нет явления доминантности.

Кроме хромосомы, у бактерий имеются внехромосомные генетические элементы –

---

плазмиды(см. приложение 2). Это молекулы ДНК, которые или находятся вне хромосомы, в автономном состоянии, в виде колец, прикрепленных к мезосомам, или встроены в хромосому (интегрированное состояние). Плазмиды придают бактерии дополнительные наследственные признаки, но не являются обязательными для нее. Плазмида может быть элиминирована (удалена) из бактерии, что не влияет на ее жизнеспособность.

В настоящее время известно свыше 20 типов плазмид у бактерий. Стоит рассмотреть некоторые из них :

1. 
   F-плазмида, фактор фертильности (лат. fertilis - плодовитый), или половой фактор, определяет способность бактерий к образованию половых ворсинок и к конъюгации.
   
2. 
   R-плазмиды определяют резистентность бактерий к лекарственным средствам. Передача R-плазмид от одних бактерий к другим приводит к быстрому распространению лекарственноустойчивых бактерий.
   
3. 
   Col-плазмиды кодируют синтез бактериоцинов - антибактериальных веществ, вызывающих гибель других бактерий того же или родственных видов. Наличие плазмиды бактериоциногенности придает бактериям се а ..лективные преимущества в биоценозах. Это может иметь для организма человека положительное значение, если колицины кишечной палочки губительно действуют на патогенные энтеробактерии, и отрицательное, если бактериоцины продуцируются патогенными микробами.
   
4. 
   Ent-плазмиды определяют продукцию энтеротоксина.
   

Рисунок 2 Плазмида у бактерии

Дополнительными генетическими элементами являются также профаги(см. приложение 3) - геномы умеренных фагов, которые, встраиваясь в хромосому бактерии, могут придавать ей определенные свойства. Например, tox-гены, кодирующие образование экзотоксинов коринебактерий дифтерии, клостридий ботулизма и др.

Рисунок 3 профаги у бактерий

Генотип - это общая сумма генов микроба. В отношении микроорганизмов "генотип" означает то же, что "геном".

Фенотип - это весь комплекс свойств микроба, проявление генотипа в определенных, конкретных условиях существования.

Генотип - это возможные способности клетки, а фенотип - видимое их проявление.

Гены, ответственные за синтез какого-то соединения, обозначают строчными буквами латинского алфавита по названию соединения, например, при наличии гена

---

Мутуализм у бактерий

Мутации представляют собой изменения в первичной структуре ДНК, которые выражаются в наследственно закрепленной утрате или изменении какого-либо признака (признаков), которые фенотипически ведут к таким проявлениям, как изменения морфологии бактериальной клетки, возникновение потребностей в факторах роста, например в аминокислотах, витаминах, то есть ауксотрофности, к устойчивости к антибиотикам, изменению чувствительности к температуре, снижению вирулентности и т.д.

Преимущества, которые получает организм, вступающий в мутуалистические отношения, могут быть различны. Часто, по крайней мере один из партнёров использует другого в качестве поставщика пищи, тогда как второй получает защиту от врагов или благоприятные для роста и размножения условия. В других случаях вид, выигрывающий в пище, освобождает партнёра от паразитов, опыляет растения или распространяет семена. Каждый из участников мутуалистической пары действует эгоистично, и выгодные отношения возникают лишь потому, что получаемая польза перевешивает затраты, требуемые на поддержание взаимоотношений.

Мутации можно классифицировать по происхождению, характеру изменений в первичной структуре ДНК, фенотипическим последствиям для мутировавшей бактериальной клетки и другим признакам. Другие типы симбиотических отношений включают в себя паразитизм (один вид получает выгоду, а другой – вред) и комменсализм (один вид получает выгоду без вреда или помощи другому). Организмы живут в взаимных отношениях по ряду важных причин. Некоторые из этих причин включают в себя убежище, защиту, питание и репродуктивные цели.

Мутуализм также наблюдается в отношениях между людьми и бактериями. Миллиарды бактерий живут на вашей коже как в комменсалистической (полезно для бактерий, но без пользы и вреда хозяину), или взаимных отношениях между людьми. Бактерии обеспечивают людям защиту от других патогенных бактерий, предотвращая колонизирование ими кожи. В свою очередь, бактерии получают питательные вещества и место для жизни.

Примеры мутуализма у бактерий:

1. 
   Система органов пищеварения коров и других жвачных животных.
   

Коровы не способны переварить целлюлозу — вещество, которое в большом количестве содержится в растениях. Но у жвачных животных есть особый орган — рубец. Он представляет собой полость, в которой живет множество микробов. Растительная пища, после того как животное ее прожевало, попадает в рубец, и там эти микробы разрушают целлюлозу. (Животное может отрыгнуть и вновь прожевать частично расщепленную пищу). Рубец коровы — это замкнутая микроэкосистема, образованная множеством различных микроорганизмов, задача которых состоит в переваривании целлюлозы для своего хозяина.

---

2. 
   Бактерии, являющиеся симбионтами людей и других организмов.
   

Более тысячи видов бактерий, входящих в состав нормальной кишечной микрофлоры человека, участвуют в работе иммунитета, синтезируют витамины (например, фолиевую кислоту, витамин K и биотин), превращают сахара в молочную кислоту, а также сбраживают сложные неперевариваемые углеводы. Кроме того, кишечная микрофлора подавляет размножение патогенных организмов за счёт конкурентного исключения. Полезные микроорганизмы кишечной микрофлоры часто продают в виде пробиотических пищевых добавок.

3. 
   Сложные мутуалистические отношения с самыми разными животными
   

В мезохиле губок обитает множество бактерий, причём все исследованные к настоящему времени виды губок имеют симбиотические ассоциации с одним или более видами бактериальных симбионтов. Многие моллюски имеют особые светящиеся органы, которые светятся благодаря обитающим в них бактериям. Бактерии получают надёжную защиту и благоприятные условия для питания, а моллюскам свечение помогает в привлечении полового партнёра. Асцидии вступают в симбиотические отношения с цианобактериями рода Prochloron, который фиксирует CO2, а животное обеспечивает ему защищённое местообитание.

4. 
   Бактерии, находящиеся в почве
   

В почве бактерии, входящие в состав ризосферы, осуществляют фиксацию азота, превращая его в различные азотсодержащие соединения. Они являются единственной усваиваемой формой азота для многих растений, которые сами не могут фиксировать азот. Множество бактерий обнаруживается на поверхности и внутри семян.

Мутация, приводящая к потере функции, называется прямой мутацией. У мутантов может произойти восстановление исходных свойств, то есть реверсия (от англ. reverse - обратный).

Если происходит восстановление исходного генотипа, то мутация, восстанавливающая генотип и фенотип, называется обратной или прямой реверсией. Если мутация восстанавливает фенотип, не восстанавливая генотип, то такая мутация имеет название «супрессорная».

Супрессорные мутации могут возникать как в пределах того самого гена, в котором произошла первичная мутация, так и в других генах, или могут быть связаны с мутациями в TPHK.

По происхождению мутации можно условно подразделить на спонтанные и индуцированные

---