Особенности строения клеток прокариот и эукариот

Бактерии, вирусы, генная инженерия. Лекция № 12.

Генная инженерия – совокупность методов, позволяющих путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Цель: получение клеток (бактерий), способных в промышленных масштабах нарабатывать некоторые «человеческие» белки. С 1980г. из кишечной палочки получают соматотропин и с 1982г. - инсулин.

Надцарство прокариоты (дробянки) включает бактерии и цианеи (сине-зеленые водоросли). Прокариотические клетки имеют ядроподобное образование нуклеоид.

Бактерии: археобактерии и эубактерии (истинные). Эубактерии (0,2-10мкм): кокки – шаровидные, бациллы – палочковидные, вибрионы – дугообразные, спириллы – штопорообразные. У многих – жгутики. Делятся надвое (20-30мин.), при неблагоприятных условиях – споры. Среди бактерий – аэробы и анаэробы; гетеротрофы и автотрофы. Среди гетеротрофов – сапрофиты и паразиты, среди автотрофов – фото- и хемосинтезирующие.

Цианеи. Содержат хлорофилл и дополнительные пигменты. Наиболее древние (свыше 3 млрд лет) водные или почвенные автотрофные организмы. Фотосинтез – на фотосинтезирующих мембранах, имеют вакуоли, заполненные азотом, что позволяет им парить в толще воды. Входят в состав планктона и бентоса. Способны очищать воду, минерализуя продукты гниения. Встречаются в качестве симбионтов в лишайниках. Цианеи первыми осваивают безжизненные места обитания – вулканические острова, лавовые потоки.

В клетках прокариот практически нет внутренних мембран, и поэтому большинство ферментов диффузно распространено по всей цитоплазме. Функции клеточных органоидов выполняют выпячивания цитоплазматической мембраны – мезосомы.

Клеточная структура или процесс.	эукариоты	прокариоты
1.клеточна стенка 2.клеточная мембрана 3.ядро 4.хромосомы 5.ЭПС 6.рибосомы 7.комплекс Гольджи 8.лизосомы 9.митохондрии 10.вакуоли 11.реснички, жгутики 12.митоз 13.мейоз 14.гаметы 15.способ поглощения пищи 16.дыхание 17.строение 18. размеры клеток 19 фиксация азота 20.фотосинтез	Нет у животных, есть у растений и гр. + окружено мембраной, ядрышко линейные, содержат белок + + + + + + у больш. растений и нек-х жив-х + у всех, кроме высш. растений + + + фагоцитоз или пиноцитоз в митохондриях одноклеточ.,нитчатые, многоклет. В 1000-10000 раз больше, чем прокариот -. В хлоропластах	Отлич-ся по хим составу от растит.(муреин) + нуклеоид мембраной не окружен 1 кольцевая молекула ДНК, мало белка - +, но отлич-ся от эукариотических - - - - имеются у некоторых бактерий - - - адсорбция через клет. мембраны в мезосомах одноклеточн. или нитчатые диаметр – 0,05-5 мкм + в мембранах, не имеющ.специфич. упаковки
Методы генной инженерии. Плазмиды. Наиболее распространенным методом генной инженерии является метод получения рекомбинантных, т.е.содержащих чужеродный ген, плазмид. Плазмиды представляют собой кольцевые двуцепочные молекулы ДНК. Каждая бактерия, помимо основной молекулы ДНК, может содержать несколько различных пластид, к-ми она обменивается с другими бактериями. Плазмиды несут такие жизненно важные для бактерий гены, как гены лекарственной устойчивости. Вводят плазмиды как правило в бактерию E. coli (кишечную палочку). Все потомки этой бактерии, называемые клоном, содержат в плазмидах чужеродный ген. Весь процесс получения таких бактерий называется клонированием и состоит из последовательных стадий: 1. рестрикция – разрезание ДНК человека ферментом рестриктазой на множество различных фрагментов, но с одинаковыми «липкими» концами. 2. лигирование – включение фрагментов ДНК человека в плазмиды благодаря «сшиванию» липких концов ферментом лигазой. 3. трансформация – введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки. 4. скрининг – отбор среди клонов трансформированных бактерий тех, к-е содержат плазмиды, несущие нужный ген человека. С помощью клонирования можно получить более миллиона копий любого фрагмента ДНК человека или другого организма. Коллекцию разных клонов называют клонотекой, геномной библиотекой или банком генов. Вирусы. Вирусы – это неклеточная форма жизни. они являются облигатными паразитами, т.е.,такими паразитами, которые могут функционировать только внутри одно- и многоклеточного организма. Первооткрыватель вирусов Д.И. Ивановский (1892 – вирус табачной мозаики) выявил две их основные черты – они столь малы, что проходят через фильтры, задерживающие бактерии, и их невозможно, в отличии т клеток, выращивать на искусственных питательных средах. Лишь с помощью электронного микроскопа удалось увидеть эти мельчайшие из живых существ (20-3000 нм). Попавшие в клетку вирусные гены приводят к нарушению нормальных процессов в клетке, в ряде случаев к ее гибели, а также к заболеванию всего организма. Недаром свое название вирусы получили от латинского слова virus – яд. Ни один из известных вирусов не способен к самостоятельному существованию. В зависимости от длительности пребывания вируса в клетке и характера изменения ее функционирования различают три типа вирусной инфекции. 1. литическая – образующиеся вирусы одновременно покидают клетку, она разрывается и гибнет, вышедшие вирусы поражают новые клетки. 2. персистентная (стойкая) – новые вирусы постепенно покидают клетку-хозяина, она продолжает жить, делиться, производить новые вирусы, хотя ее функционирование может измениться. 3. латентная (скрытая) – генетический материал вируса встраивается в хромосомы клетки и при ее делении передается дочерним клеткам. Строение вирусов. Отдельные вирусные частицы – вирионы представляют собой симметричные тела, состоящие из повторяющихся элементов. В сердцевине каждого вириона находится генетический материал, представленный молекулами ДНК или РНК. Генетический материал вируса (геном) окружен капсидом – белковой оболочкой, защищающей его как от действия нуклеаз – ферментов, разрушающих нуклеиновые кислоты, так и от воздействия ультрафиолетового излучения. Большинство вирусов построено по спиральному или кубическому типу симметрии. По спиральному типу построено большинство вирусов, поражающих растения, и некоторые вирусы бактерий, так называемые бактериофаги (фаги). Большая часть вирусов человека или животных имеет кубический тип симметрии. Капсид почти всегда имеет форму икосаэдра – правильного двадцатигранника с 12 вершинами и с гранями из равносторонних треугольников. Многие вирусы, помимо белкового капсида, имеют внешнюю оболочку, она содержит еще и липиды, позаимствованные из плазм. мембраны клетки-хозяина. Размножение вирусов включает в себя 3 процесса: репликацию вирусной нуклеиновой кислоты, синтез вирусных белков и сборку вирионов. Вирусные инфекции:грипп, полиомиелит, СПИД, корь, оспа, свинка, бешенство, желтая лихорадка, существуют онкогенные вирусы. Существует 2 пути передачи вирусной инфекции: горизонтальный (инфекция передается из одного организма в другой через окружающую среду – грипп) и вертикальный (инфекция передается с половыми клетками, в хромосомы которых встраивается генетический материал вируса – СПИД). Вирусы не только возбуждают инфекции, но и являются переносчиками генетической информации между видами. Самостоятельная работа: значение бактерий в природе и жизни человека.