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 ФЕДЕРАЦИИФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования«Дальневосточный федеральный университет»(ДВФУ)Институт биотехнологий, биоинженерии и пищевых системРефератБиологияНаправление подготовки: Промышленная биотехнологияТема «Мутуализм бактерий»Выполнил:Студентгруппы Б12122-19.03.01пбДорошенко Лада АлексеевнаПроверил:ПреподавательДубняк Яна ВикторовнаВладивосток2022

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 БактерийБактерии 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 бактерииДополнительными 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 бактерийГенотип - 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

---