Файл: Реферат Биология Направление подготовки Промышленная биотехнология Тема Мутуализм бактерий Студент группы Б1212219. 03. 01пб Дорошенко Лада Алексеевна Проверил.docx
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 67
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
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 2
Понятие о бактериях 3
Мутуализм у бактерий 7
Спонтанные мутации 9
Индуцированные мутации 9
Типы мутаций 12
Заключение 13
Список используемой литературы 14
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 :
-
F-плазмида, фактор фертильности (лат. fertilis - плодовитый), или половой фактор, определяет способность бактерий к образованию половых ворсинок и к конъюгации. -
R-плазмиды определяют резистентность бактерий к лекарственным средствам. Передача R-плазмид от одних бактерий к другим приводит к быстрому распространению лекарственноустойчивых бактерий. -
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. -
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:
-
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.
-
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.
-
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.
-
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