На клеточной поверхности многих прокариот имеются структуры, определяющие способность клетки к движению в жидкой среде. Это — жгутики. Их число, размеры, расположение, как правило, являются признаками, постоянными для определенного вида, и поэтому учитываются при систематике прокариот. Однако накапливаются данные о том, что количество и расположение жгутиков у одного и того же вида могут в значительной степени определяться условиями культивирования и стадией жизненного цикла, и, следовательно, не стоит переоценивать таксономическое значение этого признака.

Если жгутики находятся у полюсов или в полярной области клетки, говорят об их полярном или субполярном расположении, если вдоль боковой поверхности, говорят о латеральном расположении

Жгутики представляют собой длинные отростки, которые отходят от одного (монотрихи, лофотрихи) или обоих (амфитрихи) полюсов бактериальной клетки либо распределены по всей ее поверхности (перитрихи). Как и фимбрий, жгутики состоят из полимеризованных или плотно уложенных белковых субъединиц, которые придают им жесткую спиралеобразную форму и обусловливают серологические отличия разных видов бактерий.


У некоторых спирохет, например, Treponema pallidum и Borrelia burgdorferi, продольно расположенные жгутики собраны в осевую нить. Благодаря этому образованию, спирально охватывающему клетку, спирохеты могут активно передвигаться при помощи вращательных движений. Некоторые бактерии могут перемещаться по субстрату без видимых двигательных структур.

В зависимости от числа жгутиков и их локализации на поверхности клетки различают:

  • монополярные монотрихи(один жгутик прикреплен к одному полюсу клетки;
  • монополярные политрихи(пучок жгутиков расположен на одном полюсе клетки), биполярные политрихи (на каждом полюсе — по пучку жгутиков;
  • перитрихи(многочисленные жгутики расположены по всей поверхности клетки или вдоль ее боковой поверхности.

В последнем случае число жгутиков может достигать 1000 на клетку.

Обычная толщина жгутика — 10-20 нм, длина — от 3 до 15 мкм. У некоторых бактерий длина жгутика может на порядок превышать диаметр клетки. Как правило, полярные жгутики более толстые, чем перитрихиальные.


Жгутик представляет собой относительную жесткую спираль, обычно закрученную против часовой стрелки. Вращение жгутика также осуществляется против часовой стрелки с частотой от 40 до 60 об/с, что вызывает вращение клетки, но в противоположном направлении. Поскольку клетка намного массивнее жгутика, она вращается со значительно меньшей скоростью — порядка 12-14 об/мин. Вращательное движение жгутика преобразуется также в поступательное движение клетки, скорость которого в жидкой среде для разных видов бактерий составляет от 16 до 100 мкм/с.

Изучение строения жгутика под электронным микроскопом обнаружило, что он состоит из трех частей. Основную массу жгутика составляет длинная спиральная нить (фибрилла), у поверхности клеточной стенки переходящая в утолщенную изогнутую структуру — крюк. Нить с помощью крюка прикреплена к базальному телу, вмонтированному в ЦПМ и клеточную стенку. Белковые субъединицы уложены в виде спирали, внутри которой проходит полый канал. Наращивание жгутика происходит с дистального конца, куда субъединицы поступают по внутреннему каналу. У некоторых видов жгутик снаружи дополнительно покрыт чехлом особого химического строения или же являющимся продолжением клеточной стенки и, вероятно, построенным из того же материала.

К поверхностным структурам бактериальной клетки относятся также фимбрии (пили, реснички, ворсинки) — жесткие прямые полые нити из белка пилина, локализованые на КС. Фимбрии короче и тоньше жгутиков: их диаметр 3–20 нм, длина 0,2–10,0 мкм.


Фимбрии — необязательная клеточная структура, так как и без них бактерии хорошо растут и размножаются. В отличие от жгутиков, фимбрии не выполняют двигательную функцию и обнаружены у подвижных и неподвижных форм. По своему функциональному назначению фимбрии подразделяются на 2 типа. Термин «фимбрии» чаще используется для обозначения общих пили, а термин «пили» — для обозначения секс-пили.

Фимбрии 1 (общего) типа имеются у большинства бактерий. Они покрывают всю поверхность клетки, располагаются перитрихиально или полярно. Количество фимбрий велико — от нескольких сотен до нескольких тысяч на одну бактери­альную клетку. Синтез фимбрий контролируется бактериальной хромосомой, утрата фимбрий приводит к их новому синтезу.

Покрывая всю клетку, фимбрии создают ворсистую поверхность. Иногда фимбрии сливаются в комки, придавая неопрятный вид клетке; в других случаях поверхность клеток покрыта войлокообразным чехлом, состоящим из сплетений тонких нитей.

Пили 2 типа (синонимы: конъюгативные, половые, секс-пили) образуются только мужскими клетками-донорами, содержащими трансмиссивные плазмиды (F, R, Col), в ограниченном количестве (1–4 на клетку), имеют терминальные вздутия.

Функции фимбрий.

Фимбрии обоих типов:


  • Обладают антигенной активностью.
  • На них адсорбируются бактериофаги (специфические вирусы бактерий).
  • Адгезивная функция: обеспечивают прикрепление бактерий к клеткам слизистых оболочек организма хозяина и к другим субстратам (клеткам растений, грибов, неорганическим частицам и органическим остаткам).
  • Механическая защита бактериальной клетки. Придают бактериям свойство гидрофобности и способствуют объединению клеток в группы.
  • Увеличивают всасывательную поверхность клетки бактерий, участвуют в процессах питания, водно-солевого обмена и в транспорте метаболитов.

Половые пили: F–пили обеспечивают конъюгацию — передачу части генетического материала от донорской клетки к реципиентной.

Источник: vseobiology.ru

Ворсинки (фимбрии, пили) бактерий

К поверхностным структурам бактериальной клетки относятся также ворсинки (фимбрии, пили) ( рис. 4 , 6). Их насчитывается от нескольких единиц до нескольких тысяч на клетку. Эти структуры не имеют отношения к движению бактерий и обнаружены у подвижных и неподвижных форм. Ворсинки построены из одного вида белка — пилина — и представляют собой прямые белковые цилиндры, отходящие от поверхности клетки. Они, как правило, тоньше жгутиков (диаметр — 5-10 нм, длина 0,2-2,0 мкм), расположены перитрихиально или полярно. Больше всего сведений имеется о ворсинках Е. coli . У этой бактерии описаны ворсинки общего типа и половые.


Ворсинки общего типа придают бактериям свойство гидрофобности, обеспечивают их прикрепление к клеткам растений, грибов и неорганическим частицам, принимают участие в транспорте метаболитов. Через ворсинки в клетку могут проникать вирусы .

Наиболее хорошо изучены половые ворсинки, или F-пили, принимающие участие в половом процессе бактерий. F-пили необходимы клетке-донору для обеспечения контакта между ней и реципиентом и в качестве конъюгационного тоннеля, по которому происходит передача ДНК. Ворсинки нельзя считать обязательной клеточной структурой, так как и без них бактерии хорошо растут и размножаются.

Фимбрии (пили) — нитевидные белковые органеллы, покрывающих всю поверхность бактериальной клетки — антигены фактора колонизации . Эти тонкие структуры позволяют бактерии прикрепляться к эпителиальным клеткам и препятствуют ее захвату нейтрофилами

Фимбрии состоят из множества одинаковых белковых субъединиц. Эта субъединица называется пилином (молекулярная масса 17000-30000). В составе пилина есть консервативные и вариабельные участки. Перестройки хромосом, ведущие к экспрессии любого из множества неактивных генов пилина, сопровождаются изменениями антигенного состава фимбрий.


При электронной микроскопии фимбрии выглядят как похожие на волоски выросты, проникающие через наружную мембрану. Они могут располагаться на одном конце клетки либо более равномерно по всей ее поверхности. У отдельной клетки может быть несколько сотен фимбрий, которые выполняют различные функции.

У некоторых фимбрий (например, у дигалактозидсвязывающих фимбрий Escherichia coli ) на апикальном конце находятся специальные белки, играющие важную роль во взаимодействии с рецепторами клеток.

Считается, что главная функция фимбрий — обеспечение фиксации бактерий в тканях. Адгезия микробная: специфичность тканевая и видоваяАдгезия микробная: специфичность тканевая и видовая

Источник: medbiol.ru

Бактер. клетка окружена внешней оболочкой, кот. состоит из капсулы, капсулоподобной оболочки и клеточной стенки. От их состава зависят тинкториальные свойства. Капсулы бывают: микро-и макрокапсулы.

Микрокапсулы- это микрофибриллы из мукоподисахаридов, кот. Тесно прилегают к клеточной стенке.

Макрокапсулы – выраженный слизистый слой, кот.снаружи покрывает клеточную стенку.Состоит из полисахаридов. Макрокапсула у немногих видов патогенных микроорганизмомв – пневмококки

Капусулоподобная оболочка- липидо-полисахаридное оьразование, непрочно связанное с поверхностью клетки, может выделятся в окруж.среду

Функции капсулы: защитная, адгезивная. С ней могут быть связаны патогенные и адгезивные свойства. Капсула – окраска по Бури-Гинсу


Жгутики – располагаются на поверхности клеток. В состав входит белок флагелин (Сократ.белок). Жгутики прикрепляются к базальному телу( система нескольких дисков, вмонтированных в цитоплазмат.мембрану и КС)

Монотрихи – 1 жгутик на одном из полюсов

Амфитрихи – жгутики на обоих полюсах

Лофотрихи – пучок жгутиков

Перитрихи –по всей поверхности.

Обладают антигенными свойствами.

Функция – локомоторная

Пили – тонкие полые нити белковой природы, покрыв. Поверхность клеток. Не выполн. локомоторную функцию

Пили 1 общего типа обеспечивают адгезию бактерий к определенным клеткам организма хозяина

Пили2 типа (половые – sex pili ) участвуют в коньюгации бактерий

8.Споры и спорообразование. Хим.состав и функц.значение спор. Методы выявления. Патогенные представители

Споры – форма сохранения наследств.информации бактериальной клетки в неблагоприятных условиях внешней среды. К патогенным представителям относятся bacillus и clostridium. Выявляются окраской по Пешкову и Ожешко. Отличие – по размеру спор.

Располагаются споры: центрально, субтерминально или терминально.

Процесс спорообразования:

Формируется спорогенная зона вокруг бактре.клетки (т.е.уплотненный участок цитоплазмы , внитри кот. — нуклеоид)

Затем образуется проспора путем отделения спорогенной зоны от остальной части цитополазмы (т.е.врастанием цитоплазмы)


Образование кортекса (сост.из пептидогликана)

Внешняя сторона мембраны покрывается плотной капсулой , сост.из белков, липидов, дипиколиновой кислоты(обуславл.термоустойчивость)

Затем вегет.часть клетки отмирает, а спора может сохранятся во внешней среде месяцами и годами(т.е. в нец малое содежрание воды, повыш.концентрация кальция)

При благприятн.условиях спора набухает, активируются ферменты, запускается метаболизм – образуется вегетат.клетка

Споры- это таксономический признак

23.Мутации, их классификации. Мутагены физические, химические, биологические. Молекулярный муханизм мутации( делеция, дупликация, инверсия). Репарации и их значение. Роль мутаций.Мутации— изменения в первичной структуре ДНК, которые выражаются в наследственно закрепленной утрате или изменении какого-либо признака .Их можно классифицировать по происхождению, характеру изменений в первичной структуре, Фенотипическим следствиям для мутировавшей бактериальной клетки.По происхождению делят на спонтанные и индуцированные.Первые составляют естественный фон , величина которого колеблется в зависимости от типа мутации и вида микробной популяции. Мутации происходят в результате ошибочного включения в синтезируемую дочернюю цепь вместо одного азотистого основания другого некомплементарного имеющегося в родительской цепи. Причиной изменения естественного фона могут быть инсертационныемутации, которые возникают при встраивании в хромосому микробной клетки Is-последовательностей, транспозонов и плазмид.


и этом фенотип мутации зависит от места их интеграции: если она происходит вблизи промотора, то нарушается ф-я регуляторного гена, а вблизи структурного гена- синтез закодированного в нем продукта. Индуцированные мутации-получают в эксперементе под влиянием каких-либо мутагенов.По к-ву мутировавших генов :Генные и хромосомные . Первые затрагивают один ген и чаще всего являются точковыми, вторые распростроняются на несколько генов. ТОчковые– замена или вставка пары азотистых оснований в ДНК, которая приводит к изменению одного кодона, вследствие вместо одной АК кодируется другая либо образуется бессмысленный кодон, не кодирующий ни одну из АК(нонсенс мутации). Мутации со вставками или выпадением 1 пары азотистых оснований ведут к изменению всех последующих кодонов- мутации со сдвигом считывания. У микроорганизма, несущего точковую мутацию в 1 гене может возникнуть вторичная мутация в этом же гене, в результате произойдет восстановление дикого фенотипа, при этом первичную мутацию называют прямой, а вторичную- обратной.При истинной реверсии восстанавливается не только фенотип, но и генотип. Восстановление одного фенотипа может произойти в результате супрессии т.е. подавления мутанного фенотипа, который выражается в исправлении мутационного изменения. При внегенной супрессии вторичные мутации, подавляющие выражение первичного мутационного изменения, локализованы в генах- супрессорах, кодирующих синтез т-РНКХромосомные мутации –крупные перестройки в отдельных фрагментах ДНК, возникают в результате выпадения меньшего или большего числа нуклеотидов(делеция), либо поворота участка ДНК на 180 град.

нверсия), либо повторение фрагмента ДНК(дупликация). Один из механизмов образования хромосомных мутаций связан с перемещением Is-последовательностей и транспозонов из одного участка ДНК в другой или из репликона в репликон .По фенотипическим последствиям делят на: нейтральные, условно-летальные, летальныеНейтральные— фенотипически не проявляются изменением признаков, поскольку они заметно заметно не отражаются на функциональной активности синтезируемого фермента. Условно-летальные— приводят к изменению, но не к утрате функциональной активности фермента.Летальные-полная утрата способности синтезировать жизненоважные ферменты. Чаще всего возникают при обширных делециях, захватывающих группу генов. В фенотипе проявляются в виде утраты или изменения морфологических и биохимических признаков( жгутиков, пилей. Капсул, способности ферментировать углеводы. Синтезировать АК, витамины. Мутанты, нуждающиеся в определенных АК, азотистых основаниях назыв.Аукострофными.К мутагенам относят химические в-ва или физические факторы( УФ- лучи, радиация), вызывающие предмутационные повреждения в отдельном фрагменте ДНК, которые переходят в мутацию в результате ошибок в работе реперирующих ферментов или в процессе репарации. Действие одних приводит к изменениям первичной структуры ДНК, путем замены пар оснований. При воздействии азотистой кислоты, вызывающей дезаминирование азотстых оснований, цитозин превращается в урацил, а аденин в гипоксантин. Другие мутагены, например акридиновые красители, непосредственно комплексируются с ДНК, вызывая выпадение или вставки оснований. Третьи мутагены-нитрозосодержащие, обладают множественным эффектом, вызывая при этом высокую частоту мутаций, за что получили название супермутагенов. Из физических факторов для индукции мутаций чаще всего используют УФ- облучение, которое приводит к образованию тиминовых димеров в ДНК, т.е. прочных связей между соседними тиминами в одной цепи, которые препятствуют работе ДНК-азы, нарушая процесс репликации ДНК. Мтагены не обладают специфическим действием, так как они могут вызвать изменения в любом гене, содержащемся в геноме микробной клетки. Некоторые химиотерапевтические препараты также обладают мутагенным действием. АБ не являются мутагенными, однако при воздействии на метаболизм НК бактерий некоторые могут вызывать предмутационные повреждения.Клеточный геном (ДНК) не является пассивной мишенью, подвергаемой действию мутагенных факторов, они обладают специальными системами, восстанавливающими повреждения генетического материала. Эти сис-мы – репарационные, а сам процесс восстановления клеточного генома- репарации. Способность бактериальных клеток к репарациям обусловливает относительную стабильность их ДНК. Репарация поврежденной ДНК осуществляется ферментами, образование которых контролируется специальными генами. Ф-и ферментов- установление места повреждения ДНК, его вырезание, синтез поврежденных фрагментов на матрице сохранившейся нити ДНК. Одна из систем, восстанавливающая повреждения ДНК, вызванные УФ- лучами названа сис-мой фотореактивации. Ферменты действуют в присутствии видимого света и осуществляют расщепление тиминовых димеров, превращающей их мономерные формы. Активность другой системы обеспечивается ферментами, действующими в отсутствии видимиги света- сис-ма темновой репарации, которую делят на дорепликативную и пострепликативную.Процесс дорепликативной репарации: 1. Обнаружение и надрезание поврежденного фрагмента ДНК эндонуклеазой; 2. Удаление вырезанного фрагмента ДНК-полимеразой Ι; 3. Синтез нуклеотидов по матрице второй сохранившейся нити либо ДНК-полимеразой Ι, либо ДНК- полимеразой ΙΙΙ; 4.сшивание восстановительного фрагмента ДНК с основной нитью, осуществляемое лигазой.Мутанты, утратившие способность к темновой репарации репарируются сис-мой пострепликативной репарации путем рекомбинаций. SOS- репарация является индуцибельным процессом, который происходит при множественных изменениях в ДНК, она имеет несколько сис-м активации. Низкая и средняя сис-мы- происходят быстро, при высокой наблюдается разрушение хромосомы, амплификация плазмиди переход интегративной фаговой инфекции в продуктивную- происходит гибель клетки , но осуществляется спасение маркеров для бактериальной популяции. Репарирующие сис-мы способны восстанавливать повреждения клеточного генома, вызванного радиацией. Дефекты этих сис-м –причины ряда заболеваний.

24. Генетические рекомбинации к бактерий. Трансформация. Трансдукция. Конъюгация. Их роль в эволюции микроорганизмов.Генетические рекомбинации определяют способом размножения и закономерности передачи генетического материала. У клеток эукариот они осуществляются в ходе процессов, сопровождающих половое размножение путем реципрокного (взаимного) обмена фрагментами хромосом. При таком обмене из 2-х рекомбинирующих родительских хромосом образуются 2 рекомбинантные хромосомы. Прокариотам не свойственно половое размножение. Рекомбинация у них происходит в результате внутригеномных перестроек, заключающихся в изменении локализации генов в пределах хромосомы, или при проникновении в клетку реципиента части ДНК донора. Последнее приводит к формированию неполной зиготы- мерозиготы., в которой образуется только один рекомбинатРекомбинации делят на законные и незаконные. Законная рекомбинация требует наличия протяженных, комплементарных участков ДНК в рекомбинируемых молекулах. Она происходит только между близкородственными видами микроорганизмов. Незаконная – не требует наличия протяженных, комплементарных участков ДНК, она происходит при участии IS-элементов, которые имеют «липкие концы», обеспечивающие их быстрое встраивание в бактериальную хромосому. Практическое значение имеют запрограммированные внутригеномные рекомбинации, при которых происходит только изменение локализации имеющихся генов, что играют важную роль в изменении антигенной структуры микроорганизмов, эффективно противостоят факторам иммунной системы. Генетические рекомбинации происходят за участием ряда ферментов. Существую специальные rec-гены, детермирующие рекомбинационную способность бактерий. Передача генетического материала( хромосомных генов) от одних бактерий к другим происходит путем трансформации, трансдукции и конъюгации, а плазмидных генов- путем трансдукции и конъюгации.Трансформация-непосредственная передача генетического материала донора реципиентной клетке. Впервые воспроизведена в опытах с авирулентным бескапсульным штаммом пневмококка, который приобрел вирулентные свойства. Феномен трансформации воспроизводится в опытах с разными патогенными и непатогенными бактериями: стрептококками, менингококками. С донорной ДНК в реципиентную клетку обычно передается только один ген, это связано с протяженностью трансформирующего фрагмента ДНК, который может проникнуть в реципиентную клетку( вкл. Один или несколько сцепленных генов). Эффективно трансформация происходит в опытах с бактериями одного и того же вида, имеющих разный генотип. Трансформирующему действию ДНК поддаются не все. А только част клеток бактериальной популяции.Клетки, способные воспринимать донорную ДНК- компетентные. Состояние компетентности возникает в определенный период роста бактериальной культуры, совпадающий с концом логарифмической фазы. В результате- клеточная стенка становится проницаемой для высокополимерных фрагментов ДНК. Это связано с тем, что трансформируемый фрагмент ДНК связывается с белком, образуя трансфосому, в которой он переносится в бактериальную клетку Фазы трансформации: 1. Адсорбция ДНК- донора на клетке- реципиенте.2. проникновение ДНК внутрь клетки- реципиента;3. Соединение ДНК с гомологичным участком хромосомы реципиента с последующей рекомбинацией. После проникновения внутрь клетки трансформирующая ДНК деспирализируется. Затем происходит физическое включение 2-х нитей ДНК донора в геном реципиента Трансдукция— передача генетического материала от одних бактерий другим с помощью фагов. Делят на неспецифическую, специфическую и абортивную трансдукции. Неспецифическая-происходит в процессе репродукции фага в момент сборки фаговых частиц в их головку вместе с фаговой ДНК , когда может проникнуть какой-либо фрагмент ДНК бактоерии- донора, при этом фаг может утратить часть своего генома и стать дефектным. При немпецифической трансдукции в клетке реципиентного штамма вместе с фаговой ДНК могут быть перенесены любые гены донора, например гены контролирующие способность синтезировать АК, пурины, пиримидины, гены резистентности к а/б.Таким образом при неспецифической трансдукции трансдуцирующие фаги являются только переносчиком генетического материала от одних бактерий к другим, так кА сама фаговая ДНК не участвует в образовании рекомбинатов. Специфическая трансдукция характеризуется способностью фага переносить определенные гены от бактерий- донора к бактерии –реципиенту, это связано с тем, что образование трансдуцирующего фага происходит путем выщепления профага из бактериальной хромосомы вместе с генами, расположенными на хромосоме клетки-донора рядом с профагом. При взаимодействии трансдуцирующих фагов с клетками реципиентного штамма происходит включение гена бактерии-донора вместе с ДНК дефектного фага в хромосому бактерии- реципиента. Абортивная трансдукция-при ней, принесенный фагом фрагмент ДНК бактерии- донора не включается в хромосому бактерии- реципиента, а располагается в ее цитоплазме и может в таком виде функционировать. Во время деления бактериальной клетки трансдуцированный фрагмент ДНК-донора может передаваться только одной из 2-х дочерних клеток, т.е. наследоваться однолинейно и в конечном итоге утрачивается в потомстве.Конъюгация-перенос генетического материала из клетки- донора в клетку реципиента при их скрещивании. Донорами генетческого материала являются клетки, несущие F- плазмиду( половой фактор). Бактериальные клетки, не имеющие F- плазмиды, не способны быть генетическими донорами, они являются реципиентами генетического материала и обозначаются F¯ клетки. При скрещивании F¯ клетки с F⁺ половой фактор передается независимо от хромосомы донора с высокой частотой- все реципиентные клетки получают половой фактор и становятся F¯ клетки. Важнейшим свойством F- плазмиды является способность включатся в определенные участки бактериальной хромосомы и становится ее частью. В некоторых случаях F- плазмида освобождается из хромосомы, захватывая при этом сцепленные с ней бактериальные гены. Первым этапом является прикрепление клетки-донора к реципиентной клетке с помощью половых ворсинок, затем между обеими клетками образуется конъюгационный мостик, через который из клетки- донора в клетку- реципиент могут передаваться F- фактор и др. плазмиды, находящиеся в цитоплазме бактерии-донора в автономном состоянии. Для переноса бактериальной хромосомы необходим разрыв одной из цепей ДНК, который происходит в месте включения F- плазмиды при участии эндонуклеазы, т.е. при конъюгации передается только одна нить ДНК-донора, а 2-я, оставшаяся комплементарная, цепь достраивается в реципиентной клетке.

25.Микробиологические основы генетической инженерии и биотехнологии. Конструирование геннно- инженерных штаммов с заданными свойствами, их использование в получении вакцин. Развитие молекулярной генетики стало мощным стимулом для исследований, посвященных изучению молекулярно-генетических основ патогенности и иммуногенности, механизмов образования новых биологических вариантов патогенных и условно-патогенных микрооранизмов, распространением антибиотико- резистентных штаммов на фоне расширяющегося арсенала химиотерапевтических средств. Достижения генной инженетии позволяют создать новые генетические элементы из нуклеотидных последовательностей, несущие заданную информацию, способы их переноса в клетки про- и эукариотов.Новые генетические элементы представляют собой рекомбинантные молекулы ДНК, которые включают 2 компонента: вектор- переносчик и клонированную «чужеродную» ДНК.Вектор должен обладать свойствами репликона и обеспечить репликацию вновь созданной рекомбинантной молекулы. Поэтому, в качестве вектора используют такие репликоны как плазмиды, умеренные фаги, вирусы животных, имеющие циркулярную замкнутую структуру ДНК. Клонируемая ДНК- фрагмент ДНК, несущий необходимый ген, контролирующий синтез нужного продукта. Сейчас разработаны различные технологические приемы создания рекомбинантных молекул, например- обработка выделенных молекул ДНК вектора и ДНК, несущей нужный ген, ферментами рестриктазами, атакующими взятые молекулы ДНК в строго определенном участке. Некоторые рестриктазы расщепляют молекулы ДНК сообразованием однонитевых комплементарных друг другу концов( липких концов).Этапы: 1. Разрезание молекулы ДНК с помощью эндонуклеаз рестрикции ; 2. Обработка полученных линейных молекул ферментом полинуклещтидлигазой, которая сшивает 2 разные молекулы в одну рекомбинантную; 3. Введение рекомбинантных молекул методом трансформации в клетки Е.соΙİ.

Источник: studopedia.org

Пили типа 1

Пили типа 1 прочно связаны с клеткой, и для того, чтобы отсоединить их от неё, нужны значительные усилия, большие, нежели для удаления жгутиков или половых пилей. Пили данного типа также устойчивы и к химическим воздействиям — сохраняются в 6 М мочевине, 1 N NаОН, устойчивы к додецилсульфату натрия и трипсину. Эти пили разрушаются только при кипячении в растворе с низким значением pH, что вызывает необратимую денатурацию белка. Белок, образующий пили общего типа 1, имеет молекулярную массу 17 кДа.

Пили типа 1 располагаются перитрихиально, то есть по всей поверхности бактерии. У одной клетки может быть 50—400 пилей длиной до 1,5 мкм. Диаметр этих пилей около 7 нм, а отверстия — 2,0—2,5 нм.

Формирование пилей общего типа 1 определяется генами, расположенными в хромосоме. Их активность подвержена фазовым вариациям, то есть ген может быть активен либо нет. Обычно в культуре присутствуют как клетки, имеющие много пилей общего типа 1, так и лишенные их. Клетки, находящиеся в той или иной фазе, могут быть легко выведены. Размножению клеток, лишенных пилей, способствует выращивание культуры на агаре, тогда как клетки с пилями получают преимущество при выращивании культуры в жидкой среде без аэрации. При этом они образуют пленку. Пили типа 1 придают бактериям гидрофобность, снижают их электрофоретическую подвижность. Они вызывают агглютинацию эритроцитов за счет того, что такие бактерии приклеиваются к эритроцитам (так же, как к другим клеткам животных), а также к клеткам растений и грибов, к неорганическим частицам. В присутствии маннозы нарушается гемагглютинация и прикрепление бактерий к животным клеткам вообще, поскольку пили типа 1 прикрепляются к поверхностным рецепторам, содержащим маннозу. В присутствии маннозы соответствующие участки пилей заняты её молекулами. Адгезивность пилей зависит также от гидрофобности образующего их белка пилина. С маннозными рецепторами реагируют участки пилей, расположенные по всей их поверхности, тогда как за гидрофобные взаимодействия ответственны окончания пилей.

Пили типа 2

Пили типа 2 сходны с пилями 1-го типа, но не вызывают агглютинации эритроцитов, не способствуют образованию бактериями пленки в жидкой среде. Антигенно они близки к пилям 1-го типа и, по-видимому, представляют собой их мутантную форму. Описан и еще ряд вариантов пилей, близких к пилям 1-го типа. Связи пилей общего типа 1 с патогенностью у штаммов Е. coli не удается обнаружить. У энтеропатогенных штаммов обычно образуются другие пили, кодируемые плазмидными генами. Известно несколько типов таких пилей, причем обнаруживается связь типа пилей со специфичностью бактерий в отношении тех или иных животных.

Другие типы пилей

Пили, известные как антигены К88 и К99, тоньше и лабильнее пилей 1-го типа. Они вызывают гемагглютинацию, устойчивую к маннозе, и способствуют прикреплению бактерий к клеткам кишечного эпителия животных, но не человека. Пили 987Р определяют способность Е. соli прикрепляться к эпителию тонкого кишечника новорожденных свиней; морфологически они похожи на пили 1-го типа. Пили, определяемые генетическим фактором СFА/1, вызывают агглютинацию человеческих эритроцитов и найдены у патогенных для человека штаммов. Молекулярная масса белков пилинов, кодируемых плазмидными генами, 14,5—26,2 кДа. У энтеропатогенных штаммов Е. соli пили являются одним из факторов патогенности, обеспечивающим им возможность прикрепления к клеткам кишечного эпителия. Колонизация бактериями эпителия способствует эффективному взаимодействию выделяемого ими энтеротоксина с клетками эпителия. В результате происходит нарушение водного обмена ткани, что клинически проявляется как диарея. При этом бактерии энергично размножаются в тонком кишечнике, а затем в большом количестве выносятся в окружающую среду, что способствует их распространению.

Половые пили

Половые пили Е. соli образуются у клеток донорских штаммов, отличающихся от изогенных реципиентных наличием у клеток особого генетического детерминанта — полового фактора, или фактора трансмиссивности, который либо является автономным репликоном (F-фактор), либо входит в состав автономного репликона, либо интегрирован с бактериальной хромосомой. Фактор трансмиссивности находится в составе плазмид — факторов множественной устойчивости к антибиотикам (R-факторы), факторов колициногенности и ряда других плазмид. Половые пили отличаются от пилей общего типа по строению и антигенной специфичности, пили, кодируемые различными генетическими детерминантами, также различны.

Половые F-пили, определяемые F-факторами, представляют собой белковые цилиндры, перпендикулярные поверхности клетки, толщиной 8,5—9,5 нм и длиной до 1,1 мкм. Они легко могут быть отделены от клетки при встряхивании бактериальной массы. F—пили образованы белком с молекулярной массой 11,8 кДа. В составе F—пилина отсутствуют пролин, цистеин, гистидин, аргинин. К молекуле пилина присоединены две фосфатные группы и остаток D-глюкозы, связанные с белком ковалентными связями. Пилин содержит довольно много кислых и гидрофобных аминокислот. Он синтезируется на рибосомах, связанных с цитоплазматической мембраной и в цитоплазме не обнаруживается. Пул пилина, видимо, накапливается в цитоплазматической мембране. Его молекулы в процессе синтеза содержат дополнительную сигнальную последовательность аминокислот, отщепляющуюся при транспорте через мембрану. F—пили легко диссоциируют в растворах додецилсульфата натрия и разрушаются органическими растворителями, что связано с гидрофобностью пилина. Бактерии, имеющие F—пили, приобретают новый антиген, у них изменяется поверхностный заряд. Бактерии с F-пилями малоподвижны, проявляют тенденцию к автоагглютинации, например, при понижении значения рН среды. Это также происходит за счет богатства пилина кислыми и гидрофобными аминокислотами. F—фактор интересен еще и потому, что иногда (примерно в 1 случае из 100000) он встраивается в молекулу основной ДНК клетки-хозяина. Тогда при конъюгации переносится не только F—фактор, но, также и остальная ДНК. Этот процесс занимает примерно 90 минут, но клетки могут расходиться и раньше, до полного обмена ДНК. Такие штаммы постоянно передают всю или большую часть своей ДНК другим клеткам. Эти штаммы называются Hrf-штаммами (High frequency recombination), потому что донорная ДНК таких штаммов рекомбинирует с ДНК реципиента.

Для образования F-пилей необходима активность, по крайней мере, 13 генов. Сборка трубочек пилей происходит на цитоплазматической мембране в местах ее контакта с внешней мембраной. Трубочка пили проходит через слои муреина и внешнюю мембрану. Для сборки и сохранения пилей необходима энергия. Образованию пилей препятствуют цианид, динитрофенол, азид натрия. Возможно, в процессе сборки происходит фосфорилирование пилина. Обычно клетки с дерепрессированным F—фактором образуют 1—2 пили, а в анаэробных условиях и на богатой среде — до 5 пилей. Причина стимуляции пилеобразования в анаэробных условиях неизвестна. У клеток с оторванными пилями быстро отрастают новые, за 30 секунд пиля достигает 1/2 нормальной длины, а полностью формируется за 4—5 мин. Сформированные пили сохраняются на поверхности клетки 4—5 мин, а затем сбрасываются. Это свидетельствует в пользу точки зрения о том, пили — активные образования. Пили, определяемые фактором Соl I, образованы иным пилином, на них не адсорбируются фаги, специфичные для F—пилей, но имеются специфичные для них фаги. Так называемые мужские фаги адсорбируются на половых пилях, РНК-содержащие фаги — на их боковых поверхностях и нитчатые фаги, содержащие одноцепочечную ДНК, — на кончиках этих пилей. Нитчатый фаг препятствует конъюгации.

При конъюгации к реципиентной клетке присоединяется конец половой пили, при этом рецептором служит белок внешней мембраны реципиентной клетки. Сначала этот контакт не очень прочный и легко может быть нарушен при гидродинамических воздействиях. При этом пары распадаются при множественном заражении РНК-содержащими фагами или в присутствии ионов Zn2+. Через несколько минут контакт становится более прочным, происходит сближение клеток и образование между ними цитоплазматического мостика. Имеются данные, свидетельствующие о том, что передача ДНК может происходить и без образования цитоплазматического мостика, а непосредственно через отверстие в пиле. Инактивация пилей антисывороткой и любые повреждающие их воздействия приводят к нарушению процесса конъюгации, в то время как нарушение целостности внешней мембраны или муреинового слоя до некоторого предела влияют на донорские свойства клетки, имеющей пили. После установления контакта с реципиентной клеткой черв пилю в донорскую клетку передается сигнал, вызывающий начало конъюгационного синтеза ДНК. Механизм работы половых пилей еще окончательно не установлен. Ряд наблюдений свидетельствует в пользу модели, предполагающей активную функцию пилей. Согласно этой точке зрения после установления контакта с клеткой реципиента или с вирусом пиля сокращается или втягивается в клетку. Эта модель подтверждается как косвенными, так и прямыми наблюдениями. На электронно-микроскопических препаратах можно проследить, как после адсорбции нитчатого мужского фага на их кончиках пили укорачиваются, а затем нити фага оказываются на поверхности клетки. Сокращение пилей вызыват KCN или арсенат. После воздействия этими ингибиторами пили не обнаруживаются ни на поверхности клеток, ни в окружающей среде, но можно наблюдать адсорбцию на поверхности клеток мужских фагов и антител, специфичных к концам пилей, то есть их кончики, видимо, продолжают выступать над поверхностью клетки. При фаговой инфекции в дальнейшем происходит растворение белковой оболочки нитчатого фага в цитоплазматической мембране бактерии и освобождение его ДНК в цитоплазму. При инфицировании РНК-содержащими мужскими фагами сначала образуется комплекс фаговой РНК с пилином, а фаговый капсид освобождается в среду.

Обычно синтез пилина находится под контролем цитоплазматических репрессоров. В некоторых случаях удается наблюдать определенные закономерности в регуляции образования пилей. Так, в случае Соl I—фактора каждая клетка, получившая при конъюгации плазмиду Соl I, образует пили, их активное образование происходит у клеток 4—8 последующих генераций. Однако затем только единичные клетки в популяции образуют пили, поскольку у большинства бактерий синтез пилина репрессирован. Подобная репрессия, как считают, имеет приспособительное значение, поскольку клетки без пилей не чувствительны к мужским бактериофагам, которые могли бы уничтожить всю популяцию. Единичные клетки с пилями способны обеспечить конъюгацию. При контакте таких клеток с популяциями реципиентных бактерий начинается лавинообразное распространение плазмиды, поскольку образование пилей сначала не репрессировано.

Половые пили обычно образуют только активно растущие клетки, клетки из культуры, находящейся в стационарной фазе роста, обычно лишены пилей и являются плохими донорами.

Как уже было отмечено, существует много более или менее различающихся плазмид, способных определять образование половых пилей, которые также несколько различаются. Рецепторы на поверхности реципиентных клеток обладают разной степенью сродства к разным пилям, что может сильно влиять на эффективность конъюгации бактерий.

Пили, подобные пилям E. coli, образуют и другие представители Enterobacteriaceae. Половые пили имеют Vibrio, Pasteurella, Aeromonas, Pseudomonas.

Литература

  • Громов Б. В. Строение Бактерий: Учеб пособие. — Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1985. — 192 с.
  • Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор Биология: В 3-х т. Т. 1: М.: Мир, 1996. — 368 с.

Источник: dic.academic.ru

Пили, по крайней мере, были обнаружены совсем недавно в грамположительных бактериях.

Пили образуются по-разному в грамположительных и грамотрицательных бактериях. Вот довольно хороший обзор различий: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18953686

Исследователи, по-видимому, считают, что пили могут участвовать в адгезии / образовании биопленок (адгезия важна для патогенности). Определенные типы пили особенно связаны с переносом генов. Это хороший обзор пили и патогенности в грамположительных бактериях: http://www.nature.com/nrmicro/journal/v4/n7/pdf/nrmicro1443.pdf . Если вы не можете получить к нему доступ, сообщите мне, и я сделаю все возможное, чтобы подвести итоги.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Запись в Википедии для пилина интерпретирует второй документ, который я связывал, говоря, что пили более распространены в грамотрицательных бактериях и что пили вовлечены в патогенность.

Прямо из бумаги:

Распространенность:

За последние пять десятилетий было идентифицировано несколько различных типов пилюсов, большинство из которых были описаны и характеризовались грамотрицательными бактериями.

Функция:

Однако общей чертой грамотрицательных пилей является их роль в адгезии к эукариотическим клеткам. Было высказано предположение, что бактерии используют эти структуры для формирования первоначальной ассоциации с клетками-хозяевами, после чего последует более «интимная» привязанность, которая приближает бактерию к поверхности клетки-хозяина.

а также

Пилюс-подобные структуры на поверхности грамположительных бактерий были впервые обнаружены в Corynebacterium renale с помощью электронной микроскопии. По имеющимся данным, поверхностные придатки присутствовали в Actinomyces naeslundii и впоследствии были обнаружены у других видов, включая Corynebacterium diphtheriae, Streptococcus parasanguis (Streptococcus parasanguinis), Streptococcus salivarius и Streptococcus sanguis (Streptococcus sanguinis). Наконец, в прошлом году пили также характеризовались во всех трех основных стрептококковых патогенных организмах, которые вызывают инвазивные заболевания у людей — стрептококк группы A (GAS, т. Е. Стрептококк pyogenes), Streptococcus группы B (GBS, то есть Streptococcus agalactiae ) и Streptococcus pneumoniae, в которых у них было показано, что они играют ключевую роль в процессе адгезии и инвазии и в патогенезе . [выделено мной мной]

Источник: askentire.net

Пили у бактерий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.