Principalele obiecte ale biotehnologiei - studopediya

Obiectele utilizate în domeniul biotehnologiei (acestea includ reprezentanți atât procariote și eucariote), extraordinare, dar diferă în organizarea lor structurală și caracteristicile bio-logice. Obiectele de biotehnologie includ:

- bacterii si cianobacterii;

- celulele de plante și animale.

Grupul include plante inferioare și organisme microscopice (unicelulare și pluricelulare) și foarte mari dimensiuni. Dar ele sunt toate unite de aceleași caracteristici E-comune, cum ar fi lipsa unei partiții corp asupra organelor vegetative și o varietate de moduri se va multiplica-TION.

Pentru a reduce diviziunile includ următoarele: Virusuri, Bacta-RII, departamente de grup alge (verde-albastru, verde, D-atomovye, maro, rosu, etc.), Myxomycetes, ciuperci, licheni. Prin intermediul hranei ele sunt împărțite în două grupe: autotrophs (alge și licheni) capabile de fotosinteză și heterotrophs (virusuri, bacterii - pentru non-mare excepție - mucegaiuri mazga, ciuperci), lianți ispol'uet alimentare gata pentru substanțe organice.

plante inferioare au parcurs un traseu lung istoric de dezvoltare, dar mulți dintre reprezentanții lor se mai păstrează, dacă caracteristicile de organizare primitive. Pe această evoluție specială ne, au dat naștere unor plante superioare, care sunt coroana angiosperme.

Virusurile (de la virusul Latină -. Poison) - este cele mai mici organisme, noi (nu mai mult de 200-300 nm), invizibile în lumina microscopului, structura non-celulare, lipsit de sisteme energetice proprii, mod diferit parazitare de existență, și anume, ele sunt intracelulare .. paraziți. guvernamentală Un studiu detaliat al virusurilor, a devenit un cos-posibil cu dezvoltarea de microscopie electronica, biochimie si biologie moleculara.

Structura. Particulele virale (virioni) sunt capsule de proteine ​​manual - capsidă conținând genomul virusului, pre-reprezentări ale uneia sau mai multor molecule de ADN sau ARN. Capsida este construit din capsomerele - complex de proteine ​​Lex compus, la rândul său, a protomers. Viry-one au adesea o formă geometrică regulată (IPP-saedr, cilindru). O astfel de structură asigură identitatea capsidă dintre legăturile sale constitutive în proteine ​​și, prin urmare, pot fi construite din una sau mai multe specii albe-ing standard care permite virusului sa „salveze“ in genomul. Proteinele capsidei complementaritate, structuri moleculare specifice HN în zyaina celulei ho și introduceți-le în interacțiunea necesară pentru penetrarea și existența virusului. Capsidă de protecție schaet-virus doar în afara celulei vii. In afara de gazdă viruși de celule să se comporte ca substanță (pot fi preparate sub formă cristalină); lovind într-o celulă vie, ei sunt din nou activi.

Mecanismul de infecție. Convențional, procesul infecției virale într-o scară de celule pot fi împărțite în următoarele etape.

Aderarea la membrana celulelor - așa-numitul-Du- adsorbție. De obicei, pentru a virusului de adsorbție-ment pe suprafața celulei, ar fi trebuit sa ridicat la ve cu membrana plasmatică a unei proteine ​​specifice (adesea glicoproteina) - receptor specific pentru a doua virusului Habarnam. Prezența receptorului determină adesea gama de ho-zyaev a virusului, precum și specificitatea sa de tesut.

Intrarea în celulă. În această etapă, virusul opțional, du-te in interiorul celulei pentru a livra genetice sale infor-infor. Unii viruși aduc, de asemenea, proteinele proprii necesare pentru punerea sa în aplicare. Virusuri diferite pentru a pătrunde în celulă folosind o strategie diferită. Virusurile diferă de asemenea în localizarea lor replică TION: partea din replicarea virusului in citoplasma, iar unele - în centrul său.

Reprogramarea celulelor. După infecție, Viru-somn în celulă pentru a activa mecanismele specifice împotriva vovirusnoy-protecție. Celulele infectate incep sa molecule de semnalizare Sint-zată, cum ar fi interferoni, transforma celulele sanatoase din jurul stat protivovi niveluri, și sistemul de imunitate de activare. Deteriorările cauzate de multiplicarea virusului într-o celulă poate fi detectată de către sistemele de control intern al celulei, iar celula va trebui să „comită suicid“, într-un proces numit apoptoza (sau moarte celulară programată). Capacitatea virusului de a depăși sistemul de apărare antivirale on-line depinde de supraviețuirea. Nu este surprinzător faptul că virusurile set-Gia evoluție, a dobândit capacitatea de a depune-lyat sinteza de interferon, programul apoptotice, și așa mai departe. D. În plus față de suprimarea protecției antivirus, antivirus-Streit myatsya crea în cușcă condiția cea mai favorabilă pentru dezvoltarea Wii-lor descendenților.

Persistența. Unii viruși se pot deplasa într-o stare latentă (așa-numita persistenta), slab interferează cu procesele care apar în celulă și activul-ment numai în anumite condiții. În acest pe-build, de exemplu, strategia de reproducere a unor teriofagov rezervor: până când celula infectată este într-un mediu favorabil, fagul nu o omoare, moștenit-negru la celule, și este adesea integrat în genomul celular. Cu toate acestea, în contact cu bacteria fagi infectate intr-un mediu nefavorabil patogen preia controlul proceselor celulare, astfel încât celula începe să producă materialele din care sunt construite noile bacteriofagilor. Cage se transformă într-o „fabrica“ capabile să producă mai multe mii de fagi. Particulele mature, lăsând celulele rup membrana celulelor, astfel uciderea celulei. Cu persistența virusurilor sunt asociate unor boli skie onkologiche.

Crearea de noi componente virale. Va multiplica-virusurilor în cazul cel mai general implică trei procese:

.. - transcrierea genomului viral, adică sinteza ARNm-virus clorhidric;

- translația ARNm-ului, adică sinteza proteinelor virale; ..

- replicarea genomului viral.

Multe virusuri există sisteme de control a fost asigurată și asigură folosirea optimă a celulelor gazdă biomateriale. De exemplu, atunci când un accu ARNm viral - dar transcriere suficientă a genomului viral inhiba Xia, și replicare, prin contrast, este activat.

Maturarea de virioni in si din celule. ARN-ul In cele din urma, nou sintetizat sau ADN genomic „Dress-Xia“ proteine ​​corespondente in si din celule. Rezultă, se remarcă faptul că virusul de creștere activă decât întreaga da ucide celula gazda. În unele cazuri, virusurile subsidiarii înmuguresc din membrana plasmatică, fără a provoca ruperea acesteia. Astfel, celula poate fi pro-viață și continuă să producă virusul.

Clasificarea virusurilor. Sistematică și taxonomia virusurilor codifice și sprijină Comitetul Internațional privind taxonomie a virusurilor (Comitetul Internațional privind taxonomie a virusurilor, ICTV), sprijină, de asemenea, baza de date așa-taxonomic ICTVdB Universal Virus Database.

Prezentarea informațiilor genetice reprezintă baza clasificării moderne de viruși. În prezent, ele sunt împărțite pe ADN- și virusurile care conțin ARN.

De viruși sunt bacteriofagi - parazitare micro-organisme. Ele constau din două părți: un cap și coadă osoasă prismatică. Dacă adăugăm la microbi bacteriofagi, care acționează tocmai pentru acest tip de micro-CWA, în câteva minute, poate fi detectată pe suprafața în celulele microbiene la care este atașat apendice. Apoi, alocă o enzimă bacteriofag, gama de acest sol-shell bacterii în locul de atașare otrost-ka. Prin aceasta gaura ADN-ul, care este în cap, se încadrează în celulă. Capsidă rămâne în afara. Sub influența ADN fagic metabolismului rearanjate bacterii, bacterii care sintetizează un sisteme de proteine ​​forma proteine ​​de bacteriofagi, replicarea ADN-ului fagului apare. In 15-30 minute membrana celulară este rupt și o mare cantitate de fagi eliberată în mediu. Fagi infecta nou-stand-ing, cauzând liza acestora.

Înțeles viruși. Virușii cauza o serie de persoane periculoase-mina timetotal (variola, hepatită, gripă, rujeolă,-polyoma aprins, SIDA, cancer și așa mai departe. D.), plante (boala mozaic Taba-ka, roșii, castraveți, piticism, căpșuni vestejire), animale (febră porcină, febra aftoasă). Cu toate acestea, respectiv medicamentele, bacteriofagi stvuyuschih sunt utilizate pentru tratamentul bolilor bacteriene cială - dizenterie și holera.

Producția de interferon - o anumită proteină celulară, împiedică dezvoltarea virusurilor --este larg utilizați în medicină, în special în timpul focarelor de gripă. Este o acțiune universală a unei substanțe active împotriva multor viruși, cu toate că sensibilitatea diferitelor virusuri la aceasta variază. Ca un produs al meu sa-celule, interferonul este complet lipsit de efectele toxice pe ea. Cine este gata de utilizare interferon-ron, acesta poate fi sintetizat in celulele cultivate in afara corpului.

Până la sfârșitul anului 1970. Termenul „bacterie“ servit sinonim IOM-procariote, dar în 1977, pe baza datelor procariote biologie Molek-lar subdivizate pe regatelor archaebacterii și eubacteriile (de fapt bacterii).

Structura bacteriilor. Marea majoritate a bacta-ry (cu excepția actinomicete și filamentos cianobacterii-Theurillat) unicelulare. Forma celulelor, acestea pot fi sferice (coci), în formă de tijă (bacilul, Clostridium, Pseudomonas), încrețite (Vibrio, spirochete spirilla), cel puțin - stelat, tetraedrică, cubic-CAL, C- sau în formă de D. Binding structuri celulare bacteriene sunt:

- membrană citoplasmatică (CPM).

Procariotele, în contrast cu eucariotelor, nu sunt în nuclee izolate de cito-plasmă. Toate a ta zhiznede necesare elf-bacteriene informații genetice sunt conținute și un ADN dublu catenar (cromozomul bacterian) având forma unui inel închis. Ea la un moment dat atașat la MTC. ADN-ul în stare desfășurată are o lungime mai mare de 1 mm. Cromozomul bacterian este reprezentat de obicei într-un singur exemplar, t. E. Aproape toate procariote sunt haploidă, cu toate că, în unele cazuri, o singură celulă poate conține mai multe copii ale cromozomului ne sale. Diviziunea Cromozomilor însoțită de diviziunea celulara. Domeniul de celule, care este localizată în cromozomul, numit nucleoid; nu este înconjurată de o membrană nucleară. 1 $, prin urmare, nou sintetizat ARNm imediat disponibil pentru legarea de ribozomi, t. E. Procesele de transcriere și translație-TION pot avea loc simultan. Yadrysh-ka nr.

In cromozomi aditie in celulele de bacterii gasite frecvent plasmid-Xia - un inel închis molecule ADN mici capabile de replicare independentă. Acestea conțin gene suplimentare necesare numai în circumstanțe specifice. Ele sunt codificate mecanisme de rezistență ale drogurilor sensibil, capacitatea de a genelor netransmisibil sous în timpul conjugare, sinteza substanțelor antibiotiche-TION naturii, capacitatea de a folosi o degradare de zahăr sau de a oferi o serie de substanțe. Acesta este Plaza MFAs acționează ca factori de adaptare. Unele plasmid ceaiuri SLE-gene poate integra în cromozomul rezervorului-ter.

Ribozomilor procariotelor diferă de cele ale eucariotelor și au o sedimentare constanta 70 S (Eucariotele - 80 S).

Diferite grupuri de procariote au vpyachiva- locale Nia MTC - mesosoma operează într-o celulă funcții de prim rang de diversitate și împărțiți-l în diferențele funcționale Nye parte. Se crede că mesosoma participă la diviziunea bacteriilor. La poziționarea membranele mezosom-sunt enzime redox, ele sunt echivalenți de mitocondriale-sunt celule de plante și de stomac-TION. In bacteriile fotosintetice in invaginations membrane montate pigment - bacterioclorofilă. Cu ea și au fotosinteză bacteriană.

Pe partea exterioară a MTC sunt mai multe straturi (peretelui celular, capsulă, mucozală caz), numita membrana celulelor, iar structura de suprafață (flageli vilozități, băut).

In bacterii, există două tipuri de bază de perete adeziv fin structural inerent Gram-tipuri. Peretele celular al bacteriilor Gram-pozitive este o grosime a stratului omogen de 20-80 nm clorhidric construită în principal din murein peptidoglican cu o multime de acizi teicoic și non-o mulțime de polizaharide, proteine ​​și lipide. La stratul peptidoglican de bacterii gram-negative este montat liber la MTC și are o grosime de numai 2-3 nm. Este înconjurat de o membrană exterioară având o formă neregulată, de obicei, curbat.

strat hidratat amorf de poli-zaharide, păstrând contactul cu peretele - Pe partea exterioară a capsulei poate locat-ditsya din peretele celular. Straturile mucoasă au nici o legătură cu celula și ușor separate, cazuri nu amorfă, dar au o structură fină.

Multe bacterii sunt capabile de mișcare activă într-o flagele putere - excrescențe citoplasmei.

Reproducerea bacteriilor. Bacteriile nu au un proces sexual și reproduce doar egal-binare de fisiune transversală sau înmugurirea. Pentru un grup de cianobacterii unicelulare descris plural de Leniye (număr de diviziuni binare succesive rapide, ceea ce duce la formarea de 4 până la 1000 celule noi de celule materne teaca).

gene orizontale re nas poate apărea în procariote. In timpul conjugare celula donatoare în timpul Prin transferuri directe contact guvernamentale către destinatar al celulei doilea genom (în unele cazuri - întregul genom). Land donator de celule ADN pot fi schimbate pentru regiuni omoloage ale destinatarului ADN-WIDE. Probabilitatea unui astfel de schimb este utilizat doar pentru o singură specie de bacterii.

Celula bacteriană poate absorbi și liber la mersul pe jos în mediul ADN, incluzându-l în genomul său. Acest proces se numește transformare. În naturale condiție condiți schimbul de informații genetice curge din bacteriofagii-putere asupra (transductie). Când transferul orizontal de gene noi nu este format, dar realizată creând diferite combinații de gene. Aceste proprietăți sunt bacterii foarte importante pentru ingineria genetică.

Formarea sporilor în bacterii. Unele bacterii de-a forma o controversă. Formarea lor este tipic pentru forme de mare ne-tainable cu metabolism mai lent și servește la menținerea în condiții nefavorabile, precum și curse de-prostraneniya. Sporii pot fi stocate pentru o perioadă lungă de timp, fără a pierde viabilitatea. De exemplu, multe endospori bacteriene poate rezista la 10 minute de fierbere la 100 ° C și uscarea timp de mii de ani și, date neko-torym sunt stocate într-un stat viabil în solurile și rocile de milioane de ani.

Metabolismul bacteriilor. Cu excepția unor momente-spe cifice căi biochimice prin care sinteza de proteine, grăsimi, carbohidrați și nucleotide-tidov, bacteriile sunt similare cu cele ale altor organisme. Cu toate acestea, numărul de posibile căi biochimice și funingine, respectiv, bacteriile din exterior variază în grade în funcție de substanțele organi-ically intrare. Partea bacto ry poate sintetiza tot ce au nevoie de parametri de molecule organice din compuși anorganici (autotrophs), în timp ce altele necesită compuși gata-organici, co-torye ei sunt capabili de a transforma (heterotrophs) numai.

Clasificarea bacteriilor. Cel mai renumit a fost clasificarea fenotipice de bacterii, Bas-baie pe structura peretii celulelor lor. Pe baza acestei clasificări este de a construi un „factor determinant al bacteriilor Bergi“, din care a noua ediție a fost publicată în 1984-1987 de ani. Large-CHIMIE grupe taxonomice în ea de patru oțel între litere: Gracilicutes (gram), Firmicutes (gram), Tenericutes (mycoplasma) și Mendosicutes (Archaea).

Înțeles bacterii. bacterii Saprophitic joaca rol-dureri majore în circulația substanțelor în natură, distrugând ecosistemele din materialul organic mort. Ei bine, pentru că rolul lor este cunoscută în toate ciclurile biogeochimice ale planetei. Bacteriile sunt implicate în ciclul elementelor chi-ică (carbon, fier, sulf, azot, fosfo-ra et al.), În procesele de formare a solului determina solurile OEP-corpolent.

Multe bacterii „locuiesc“ corpul de animale și oameni, sunt asupra sănătății garda.

Funcții biotehnice efectuate de bacteriile variază. Acestea sunt utilizate în producția de diferite substanțe: otet (suboxidans Gluconobacter), băuturi de acid lactic și alimente (Lactobacillus, Leuconostoc), precum și insecticide microbiene (Bacillus thuringiensis) și emblema-tsidov, proteine ​​(Metilomonas), vitamine (Clostridium - riboflavina); în timpul reciclării, obținerea îngrășămintelor bacterium cial, solventi, acizi organici și biogaz photohydrogen. Utilizate pe scară largă este o TION a unor bacterii ca diazotrophic, t. E. O metodă pentru fixarea ness azotului atmosferic.

Datorită creșterii rapide și reproducerii, precum simplitatea structurii, bacteriile sunt folosite in mod activ in cercetare in biologie moleculara, genetica si bio-chimie, lucrare de inginerie genetică atunci când crearea genei klonotek-TION și introducerea genei în celulele plantei (Agrobacterium). Informații despre procesele metabolice bacteriene care produc sinteza bacteriană permise VJ Tamino, hormoni, enzime, antibiotice si altele.

promițători zone sunt purificarea utilizând bacterii din sol și a apei contaminate cu ulei sau xenobiotice și concentrarea minereurilor prin utilizarea bacteriilor oxidante de sulf.

Nu trebuie să uităm că anumite tipuri de bacterii care produc boli grave la om (ciuma, holera, tuberculoza, febra tifoidă, antraxul, botulismul, si altele.) Animale și plante (boli bacteriene). Unele tipuri de bacterii pot distruge de metal, sticla, cauciuc, bumbac, lemn, ulei, vopsele, lacuri.