Одноклітинні мікроорганізми Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae їхня будова. Фундаментальні процеси в клітині, які вивчені за домогою цих об'єктів

Курс лекцій

Курс лекцій

Навчальне видання

Конспект лекцій

України

Кафедра фізіології, біохімії рослин та біоенергетики

«Біологія клітини»

Для студентів напряму підготовки 6.051401 “Біотехнологія”

Київ – 2014

Представлено перелік лекційних занять за кредитно-модульною системою для студентів

напряму підготовки 0514 “Біотехнологія” денної та заочної форм навчання

Національного університету біоресурсів і природокористування України.

Ухвалено вченою радою факультету біотехнології НУБіП України

(протокол № від 2014)

Ухвалено вченою радою ННІ рослинництва, екології і біотехнологій

НУБіП України

(протокол № від 2014)

Укладач:

О. А. Бойко, кандидат біологічних наук, доцент

Рецензенти:

Ю.В.Коломієць, к.б.н., доцент

А.Ф.Ліханов, к.б.н., доцент

«Фізіологія рослин»

Для студентів напряму підготовки 0514 “Біотехнологія”

Укладач: к. б. н., доцент О. А. Бойко

Відповідальний за випуск к. б. н., доцент О. А. Бойко

Підписано до друку

Формат 60×841/16. Друк різографічний

Папір офсетний. Гарнітура Times New Roman.

Тираж 50 примірників умов. друк. арк. 4.4 зам №

Національний університет біоресурсів і природокористування України

Лекційні завдання денна форма навчання (36 год.).

Тема лекційного заняття 1. Модельні об'єкти. Сучасні методи досліджень – 8 год. /0,23 кредит.

Кишкова паличка (лат. Escherichia coli, Теодора Ешерихії) - грам паличкоподібна бактерія, широко зустрічається в нижній частині кишечника теплокровних організмів. Більшість штамів E. coli є нешкідливими, проте серотип O157: H7 може викликати важкі харчові отруєння у людей. Нешкідливі штами є частиною нормальної флори кишечника людини і тварин. Кишкова паличка приносить користь організму хазяїна, наприклад, синтезуючи вітамін K, а також запобігаючи розвитку патогенних мікроорганізмів у кишечнику.

E. coli не завжди живуть тільки в шлунково -кишковому тракті, здатність деякий час виживати в навколишньому середовищі робить їх важливим індикатором для дослідження зразків на наявність фекальних забруднень. Бактерії легко можуть бути вирощені в лабораторних умовах, тому кишкова паличка грає важливу роль в генетичних дослідженнях. E. coli є одним з найбільш вивчених прокариотических мікроорганізмів і одним з найбільш важливих об'єктів біотехнології та мікробіології.

E. coli була описана німецьким педіатром і бактериологом Теодором Ешерихії в 1885 році. В даний час кишкову паличку відносять до роду Escherichia, сімейству Enterobacteriaceae, порядку Enterobacteriales.

E.coli часто використовують як модельного організму в мікробіологічних дослідженнях. Культивовані штами, наприклад, E. coli K12 добре пристосовані до зростання в лабораторних умовах, і, на відміну від штамів дикого типу, нездатні заселяти кишечник. Багато лабораторні штами загубили здатність утворювати біологічні плівки. Описані особливості оберігають штами дикого типу від антитіл і хімічних агентів, але вимагають великих витрат речовини і енергії.

Кишкова паличка, як модельний об’єкт.

У 1946 році Джошуа Ледербергом і Едуард Тейтем описали явище кон'югації бактерій, використовуючи кишкову паличку в якості модельного організму. E. coli залишається одним з найбільш затребуваних бактерій при вивченні кон'югації і в даний час. E. coli була важливим компонентом перших експериментів з генетики бактеріофагів, ранні дослідники, наприклад, Сеймор Бензер, використовували E. coli і фаг T4 для вивчення структури генів. До досліджень Бензера не було відомо, має ген лінійну або розгалужену структуру.

Кишкова паличка E. coli була одним з перших організмів, чий геном був повністю секвенований. Послідовність нуклеотидів в геномі штаму К12 E. coli була опублікована в журналі Science в 1997 році.

Довготривалий експеримент по еволюції E. coli був початий Річардом Ленскі в 1988 році і дозволив безпосередньо спостерігати еволюційні зміни в лабораторних умовах. У даному експерименті одна популяція E. coli отримала можливість аеробно метаболизировать цитрат. Така здатність зустрічається у E. coli в нормі вкрай рідко. Нездатність до зростання в аеробних умовах використовують для того, щоб відрізнити E. coli від інших, споріднених бактерій, наприклад, Salmonella. У ході даного експерименту в лабораторних умовах вдалося спостерігати процес видоутворення.

Біотехнологія

E. coli відіграє важливу роль у сучасній промислової мікробіології та біологічної інженерії. Робота Стенлі Нормана Коена і Герберта Бойєра на E. coli, з використанням плазмід і ендонуклеаз рестрикції для створення рекомбінантної ДНК, знаходиться біля витоків сучасної біотехнології.

Кишкову паличку вважають універсальним організмом для синтезу чужорідних білків. У E. coli дослідники вводять гени за допомогою плазмід, що дозволяє здійснювати біосинтез білків для промислової ферментації. Також розроблені системи для синтезу в E. coli рекомбінантних білків. Одним з перших прикладів використання технології рекомбінантних ДНК є синтез аналога інсуліну людини. Модифіковані E. coli використовують при розробці вакцин, синтезу іммобілізованих ферментів і вирішення інших завдань. Однак, в організмі E. coli неможливо отримувати деякі великі білкові комплекси, що містять дисульфідні зв'язку, зокрема, білки, для прояву біологічної активності яких потрібно Посттрансляційна модифікація

Дріжджі

Термін “дріжджі” не має таксономічного значення, оскільки дріжджі є одноклітинними міцеліальними грибами.

Дріжджі – одноклітинні еукаріотичні мікроорганізми, не здатні до фотосинтезу, гетеротрофи, аероби, але в анаеробних умовах здатні отримувати енергію за рахунок спиртового бродіння.

Форма клітин

Найрозповсюдженіші округлі та еліпсоподібні дріжджі (Saccharomyces, Rhodotorula). Існують також паличкоподібні (Schizosaccharomyces), неправильної форми (лимоноподібні (Saccharomycodes), грушеподібні (Schizoblastosporion), трикутні (Trigonopsis) місяцеподібні (Selenotila), стрілоподібні (Brettanomyces) тощо).

Для деяких видів форма клітин настільки характерна, що може бути використана для визначення їх родової приналежності (Selenotila, Trigonopsis). Але є й такі, що змінюють форму клітин та утворюють псевдоміцелій під впливом зовнішніх факторів (Candida, Trichosporon).

Розмір клітин

Діаметр дріжджових клітин становить 1 – 2 до 10 мкм (у середньому – 5 – 6 мкм); довжина 1 – 2 до 20 мкм (у середньому – 7 – 8 мкм).

Екологія дріжджів

Дріжджі поширені у соках та нектарах плодів, квітів, ґрунті, на поверхні тіла – всюди, де є джерела розчинних вуглеводів та спирти.

У промисловості використовують спонтанні дріжджові культури (виноробство), чисті культури та асоціації (два та більше види чистих культур разом).

Практичне значення дріжджів

Дріжджі використовуються у харчовій промисловості (виноробство, хлібопечення, спиртова промисловість тощо).

Дріжджі є продуцентами біологічно активних речовин (білка, ліпідів, вітамінів, гормонів тощо).

У медицині дріжджі використовують як лікувальний засіб проти анемії, фурункульозів, карбункульозів. Дріжджі підсилюють дії прищеплювального матеріалу. Дріжджову РНК застосовують для лікування катаракти, трофічних виразок.

Дріжджові клітини – зручний об’єкт досліджень у генетиці, цитології, біохімії.

Дата добавления: 2014-11-20