3 КУРС / Разобранные билеты на экзамен по биологии микроорганизмов

1. Особенности строения прокариотной клетки и ее химический состав.

-нет ядра (нуклеоид)

-нет органелл (мезосомы- локальные впячивания ЦПМ)

-более просто устроены

-клеточная стенка (не всегда)

-меньше размер (1 – 10 мкм)

-рибосомы 70S

-бинарный тип деления

-внехромосомная днк (плазмиды)

1 - гранулы поли-βоксибутирата; 2 - жировые капельки; 3 - включения серы; 4 - трубчатые тилакоиды; 5 - пластинчатые тилакоиды; 6 - хлоросомы; 7 - хроматофоры; 8 - нуклеоид; 9 - рибосомы; 10 - цитоплазма; 11 - базальное тельце; 12 - жгутики; 13 - капсула; 14 - клеточная стенка; 15 - ЦПМ; 16 - мезосома; 17 - газовые вакуоли; 18 - ламеллярные структуры; 19 - гранулы полисахарида; 20 - гранулы полифосфата; 21 - карбоксисомы.

2. Структура и функции клеточной стенки бактерий.

Клеточная стенка бактерий выполняет следующие функции:

•механическую защиту клетки от воздействий факторов окружающей среды;

•обеспечивает поддержание формы бактериальной клетки;

•дает возможность клетке существовать в гипотонических растворах;

•осуществляет транспорт веществ и ионов (характерно для грамотрицательных бактерий, имеющих наружную мембрану, которая является дополнительным барьером для их поступления; основным барьером служит цитоплазматическая мембрана);

•препятствует проникновению в клетку токсических веществ (также более характерно для грамотрицательных бактерий, имеющих наружную мембрану);

•на клеточной стенке находятся рецепторы, на которых адсорбируются бактериофаги и бактериоцины;

•в клеточной стенке находятся антигены (липополисахариды у грамотрицательных бактерий и тейховые кислоты у грамположительных бактерий);

•на клеточной стенке находятся рецепторы, ответственные за взаимодействие клеток донора и реципиента при конъюгации бактерий.

3. Структура и функции клеточной стенки архей.

Признаки по родам:

Псевдомуреин (Methanobacterium)

Кислый гетерополисахарид (Halococcus) Метанохондроитин (Methanosarcina)

Белок или гликопротеин (Pyrodictium occultum)

Отсутствуют клеточные покровы, только ЦПМ (Thermoplasmatales)

S-слои архей состоят из одного типа гликопротеина, способного к самосборке с образованием упорядоченной структуры.

4. Отличия и особенности прокариот без клеточной стенки.

Прокариоты, не имеющие клеточной стенки. Впервые бактерии, не имеющие клеточной стенки, были обнаружены при воздействии на них лизоцимом ферментом из группы гликозидаз, содержащимся в яичном белке, слюнной жидкости и выделяемом некоторыми бактериями.

Бактерии с частично (сферопласты) или полностью (протопласты) утраченной клеточной стенкой можно получать при воздействии определенными химическими веществами в лабораторных условиях. При нару шении синтеза клеточной стенки бактерий под влиянием фермента лизо цима или пенициллина, а также защитных факторов организма образуются клетки с измененной, часто шаровидной, формой (протопласты).

После удаления ингибитора синтеза клеточной стенки такие изме ненные бактерии могут реверсировать, то есть приобретать полноценную клеточную стенку и восстанавливать исходную форму.

Бактерии сферопластного или протопластного типа, утратившие спо собность к синтезу пептидогликана под влиянием антибиотиков или дру гих факторов, но сохранившие способность к размножению, называются L формами. Lформы могут возникать и в результате мутаций. Они пред ставляют собой осмотически чувствительные шаровидные, колбовидные клетки различной величины, в том числе и проходящие через бактериальные фильтры. Lформы могут образовывать многие бактерии возбудите ли инфекционных болезней.

5. Химический состав и функции цитоплазматических мембран прокариот.

На долю ЦПМ приходится 8-15% сухого вещества клеток.

По химическому составу ЦПМ – белковолипидный комплекс: белки – от 50 до 75%, липиды – от 15 до 45%. углеводы – около 5 % Главный компонент – фосфолипиды, производные 3-фосфоглицерина

Фосфолипиды эубактерий:

Насыщенные или мононенасыщенные жирные кислоты С 16-18

У цианобактерий найдены полиненасыщенные жирные кислоты C16:2, C18:2, C18:3,

C15:4

Фосфолипиды архей:

Липиды архей образованы глицерином, связанным с боковой цепью фитанила эфирной связью

У термофильных архей (Thermoplasma, Sulfolobus, Thermoproteus) в бифитанильных тетраэфирах может содержаться 1-4 циклопентановых кольца

Функции ЦПМ:

1.Барьерная

2.Ферментная

3.Энергетическая

4.Участие в репликации

5.Интегрирующая роль в организме (тилакоиды, хроматофоры, локальные впячивания)

6.Транспортная (Диффузия, активный транспорт, перенос молекул, заряд)

6. Строение и биохимические особенности жгутиков прокариот. Механизмы движения.

-Базальное тело, Крюк, Нить (фибрилла, состоит из белка - флагеллина)

-Наращивание жгутика происходит с дистального конца, куда субъединицы тубулина поступают по внутреннему каналу.

-Движение жгутика обеспечивается энергией трансмембранного электрохимического потенциала. Жгутик вращается за счет M-кольца, другие служат для крепления стержня.S, M –кольца обязательны, L,P- есть только у грам-

7. Запасные вещества прокариот и их назначение.

Полисахариды:

-гликоген -крахмал -гранулеза

Углеводородные гранулы

Липиды (в том числе поли- - оксимасляная кислота)

Полипептиды

Полифосфаты Отложения серы

Кристаллоподобные включения (параспоральные)

8. Генетический аппарат прокариот. Бактериальная хромосома. Внехромосомные элементы.

Нуклеоид:

Длина молекулы – 1 мм и более, диаметр нитей – около 2 нм. Молекулярная масса – 1-3 × 109 Да.

Каждая клетка содержит 1 хромосому, кольцевую ДНК.

При действии неблагоприятных факторов происходит образование копий хромосомы. Нейтрализация зарядов осуществляется взаимодействием ДНК с полиаминами и ионами Mg2+ . Содержание пар оснований А+Т и Г+Ц является постоянным для вида. Молярная доля ГЦ в ДНК – от 23 до 75%.

Плазмиды –замкнутые в кольцо ДНК, способные к независимой репликации, содержат дополнительные гены, необходимые в специфических условиях (устойчивость к антибиотикам)

Транспозоны – мобильные сегменты, способные перемещаться из одной части хромосомы к другой, или во внехромосомные ДНК (в том числе в другие клетки). Эти сегменты неспособны к автономной репликации. Вносят нарушения в существующие гены.

Деление молекулы ДНК (репликация) происходит по полуконсервативному механизму

9. Общая характеристика метаболизма прокариот. Связь катаболических и анаболических путей.

Метаболизм - совокупность протекающих в клетке процессов, обеспечивающих воспроизводство биомассы

Энергетический метаболизм — поток реакций, сопровождающихся мобилизацией энергии и преобразованием ее в электрохимическую ( H + ) или химическую (АТФ) форму.

Конструктивный метаболизм (биосинтез) — поток реакций, в результате которых за счет поступающих извне веществ строится вещество клеток.

Метаболические пути:

1)Периферический метаболизм

2)Промежуточный метаболизм

3)Образование конечных продуктов

10. Потребности прокариот в питательных веществах: органические и неорганические источники углерода.

ИСТОЧНИК УГЛЕРОДА:

Неорганический (CO2, карбонаты ) (автотрофы) Органический (гетеротрофы)

11. Потребности прокариот в питательных веществах: органические и неорганические источники азота.

ИСТОЧНИК АЗОТА:

Восстановленные формы (соли аммония, мочевина, аминокислоты, пептиды) аммонификаторы

Окисленные формы (NO3 , NO2 ) нитрификаторы, денитрификаторы Молекулярный азот (N2 ) азотфиксаторы

12. Потребности прокариот в питательных веществах: микроэлементы и факторы роста. Прототрофные и ауксотрофные бактерии.

Прототрофные микроорганизмы, не требующие (в отличие от ауксотрофов) для своего развития готовых витаминов, аминокислот или др. факторов роста, а синтезирующие их

из минеральных или органических соединений. Один и тот же микроорганизм может быть прототрофным по одному фактору роста, но ауксотрофным по другому.

БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ РОСТА, стимуляторы роста бактерий, вещества, необходимые для жизнедеятельности и роста гетеротрофных микроорганизмов, к-рые они не могут синтезировать (совсем или в достаточном кол-ве) и поэтому должны получать из окружающей среды. Отсутствие или недостаток приводит к задержке роста микробов. Для удовлетворения потребностей микробов в Б. ф. р. достаточно присутствия ничтожных кол-в этих веществ.

Потребность бактерий к Б. ф. р. наиболее сильно выражена у патогенных микроорганизмов. К наиболее важным Б. ф. р. относятся витамины: никотиновая к та, пантотеновая к-та, тиамин, рибофлавин, пиридоксин, биотин, дианкобаламин, парааминобензойная к-та, фолиевая к-та, холин; гемин (фактор X); пуриновые и пиримидиновые основания (аденин, гуанин, ксантин, гипоксантин, цитозин, тимин, урацил); аминокислоты: триптсфан, лизин, холин, глутаминовая к-та, аргинин, метионин, валин, лейцин, треонин, гистидин, фенилаланин и др.

Учитывая потребность тех или иных видов микробов в определённых факторах роста, можно регулировать их жизнедеятельность, что важно для биол. пром-сти. Б. ф. р. используют в лабораторной практике при приготовлении селективных питат. сред.

Микроэлементы – это марганец, Молибден активирует целую группу ферментов, ответственных за процессы брожения, фиксации азота, нитрификации; цинк, медь, кобальт, никель, ванадий, бор, хлор, натрий, селен, кремний, вольфрам и другие

13. Универсальные формы энергии в клетке прокариот.

АТФ + Трансмембранный заряд ( H+) - энергия находится в мобильной форме.

Количество освобождающейся энергии определяется градиентом окислительно восстановительных потенциалов при переносе электронов от донора к акцептору.

Энергия, получаемая в процессах брожения, дыхания или фотосинтеза, запасается в определенных формах. (атф)

•Атф образуется в реакциях субстратного фосфорилирования (гликолиз): Субстрат ~ Ф + АДФ =) субстрат + АТФ; Окислительное и фотосинтетическое – АТФ образуется в процессе электронного транспорта при градиенте ионов водорода.

•При переносе электронов на ЦПМ возникает трансмембранный электрохимический

градиент ионов водорода, обозначаемый символом (H+) +, и измеряемый в вольтах.

14.Основные макроэргические соединения прокариот и их функции.

Макроэргические молекулы (макроэрги) — биологические молекулы, которые способны накапливать и передавать энергию в ходе реакции. При гидролизе одной из связей высвобождается более 20 кДж/моль. По химическому строению макроэрги —

чаще всего ангидриды фосфорной и карбоновых кислот, а также слабых кислот, какими являются тиолы и енолы.

• Соединения с высокоэнергетической фосфатной связью (фосфоенолпируват, 1.3- дифосфоглицерат-соед. Гликолиза)

• Соединения с высокоэнергетической тиоэфирной связью (ацетил-коа, сукцинил-коа)

•Нуклеотид ди- и трифосфаты (Аденозинтрифосфат (АТФ), Гуанозинтрифосфат (ГТФ) Уридинтрифосфат( УТФ))

15. Способы получения энергии прокариотами: общая характеристика процессов.

МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ГРУППЫ ПРОКАРИОТ:

1.Фотоавтотрофы (цианобактерии, серные, пурпурные бактерии)

2.Фотогетеротрофы (галобактерии, осуществляющие родопсиновый фотосинтез, пурпурные бактерии, осуществляющие аноксигенный фотосинтез)

3.Хемолитоавтотрофы (метановые бактерии и сульфатредуцирующие - Tiobacteriaceae, Nitrobacteriaceae)

4.Хемолитогетеротрофы (железобактерии, сульфатредуцирующие и метановые бактерии)

5.Хемоорганоавтотрофы (сульфатредукторы, которые в качестве источника энергии используют формиат, реже метанол)

6.Хемоорганогетеротрофы (большинство грам(+) бактерий; Pseudomonas, Azotobacter, E.coli и др. энтеробактерии).

16. Классификация микробных ферментов.

ФЕРМЕНТЫ МИКРООРГАНИЗМОВ:

1. Оксидоредуктазы – окислительно-восстановительные процессы. Коферменты: НАД, НАДФ, ФАД, ФМН, убихинон, глутатион, липоевая к-та Дегидрогеназы – дегидрирование субстрата, акцептор водорода – любые молекулы, кроме кислорода -