Загальна характеристика прокаріотів

1. Організація клітини прокаріотів. Розмноження прокаріотів.

2. Геномика прокаріотів.

3. Віруси. Геноміка вірусів. Різноманітність форм і життєвих циклів вірусів. Рекомбінація в різних групах вірусів.

4. Рекомбінація у прокаріот: трансформація, кон'югація, трансдукція.

Організація клітини прокаріотів. розмноження прокаріотів

Прокаріоти - це організми, в клітинах яких відсутня оформлене ядро. Функції ядра виконує нуклеоїд (тобто «подібний ядру»); на відміну від ядра, нуклеоїд не має власної оболонки.

Одним з представників еубактерій є кишкова паличка (Escherichia coli). Кишкова паличка становить значну частину вмісту товстого кишечника людини, а також кишечника інших тварин. Ці бактерії виробляють деякі вітаміни і перешкоджають розвитку патогенних бактерій. Однак деякі форми кишкової палички викликають запалення кишечника - ентерити. Кишкова паличка зустрічається і поза організмом людини: у воді та грунті. Кишкова паличка широко використовується в біотехнології.

Загальна характеристика прокаріотів

Тіло прокаріотів, як правило, складається з однієї клітини. Розміри прокаріотів клітин змінюються від 01-015 мкм (мікоплазми) до 30 мкм і більше. Більшість бактерій має розміри 0,2-10 мкм. Однак при неповному розбіжності клітин, які діляться виникають нитчасті, колоніальні і полінуклеоідние форми (бактероїди). У прокаріотів клітинах відсутні постійні двумембранние і одномембранні органели: пластиди і мітохондрії, ендоплазматична мережа, апарат Гольджі і їх похідні. Їх функції виконують Мезосома - складки плазматичної мембрани. У цитоплазмі фотоавтотрофної прокариот є різноманітні мембранні структури, на яких протікають реакції фотосинтезу. Іноді їх називають бактеріальними хроматофорами. Специфічною речовиною клітинної стінки прокаріот є муреин. однак у деяких прокаріотів муреин відсутня. Поверх клітинної стінки часто є слизова капсула. Простір між мембраною і клітинною стінкою служить резервуаром протонів при фотосинтезі і аеробному диханні. У рухливих бактерій є джгутики, основою яких служить білки флажеліну.

У природних умовах мутанти, позбавлені клітинної стінки, нежиттєздатні. Тому такі мутанти широко використовуються в біотехнології, оскільки не можуть існувати поза лабораторними умовами (це один з аспектів генетичної безпеки).

Специфіка будови клітини прокаріотів дозволяє виділити прокаріотів в окреме надцарство (або домініон) живої природи. Вивчено близько 3 тисяч видів прокаріотів: еубактеріі, архебактерии, спірохети, рикетсії, мікоплазми, миксобактерии, актиноміцети, ціанобактерії, а також організми з невизначеним систематичним положенням. Це види, які культивуються в лабораторних умовах. Однак існують прокаріоти, які не виділені у вигляді чистих культур. Тому справжнє їх видове різноманіття може досягати 10. 100 тисяч видів, а, може бути, і набагато більше.

Для оцінки рівня біорізноманіття прокаріот використовуються методи метагеноміка. Метагеноміка - розділ систематики мікроорганізмів, заснований на виділенні фрагментів ДНК не окремих біологічних видів, а микробоценозов (спільнот мікроорганізмів).

Екологія прокаріотів визначається типами обміну речовин. Свободноживущие гетеротрофні прокаріоти (сапротрофи) повинні повністю забезпечувати себе усіма необхідними речовинами. Такі організми називаються прототрофнимі. Однак внаслідок мутацій (включаючи делеции протяжних ділянок ДНК; у кишкової палички можуть бути втрачені 15% генома) виникають ауксотрофності біотипи. Наприклад, ауксотрофи по лейцину не можуть самостійно синтезувати лейцин, а ауксотрофи по біотину не можуть синтезувати біотин. Подвійні і множинні ауксотрофи потребують надходження двох і більше необхідних органічних речовин ззовні.

У природних умовах мутанти-ауксотрофи можуть існувати тільки при наявності відсутніх речовин у зовнішньому середовищі (наприклад, при переході до комменсализмом або паразитизму). Ауксотрофи широко використовуються в біотехнології, оскільки не можуть існувати поза лабораторними умовами (це один з аспектів генетичної безпеки).

У природних умовах прокаріоти утворюють популяції (генетичні неоднорідні безлічі організмів одного виду) і спільноти з різних видів (микробоценозов). Тоді можливо явище Протокооперація: мутант-ауксотрофи може заповнювати дефіцит необхідних речовин за рахунок взаємодії спрототрофамі по даної речовини.