Отличительные функциональные особенности простейших?

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 13Следующая ⇒

Простейшие — древнейшая группа живых организмов. Когда возникли первые простейшие, неизвестно. В западной литературе простейших не рассматривают в качестве животных и относят к царству протистов. А согласно новейшим системам среди простейших выделяют несколько царств.

Особенности простейших:

• состоят из одной клетки, осуществляющей все функции жизнедеятельности;

• обладают всеми особенностями эукариотической клетки;

• свободноживущие простейшие имеют дополнительные органоиды, позволяющие им вести самостоятельный образ жизни;

• у внутриклеточных паразитических простейших отсутствуют Пищеварительные вакуоли и органеллы движения; у них сложный жизненный цикл, иногда со сменой хозяина; они обладают высокой плодовитостью;

• иногда простейшие образуют синцитий — многоядерные клетки.

Особенности жизнедеятельности простейших:

• обитают в воде, влажной почве, в других организмах;

• питание гетеротрофное или миксотрофное. Способы питания: фагоцитоз, пиноцитоз, диффузия, осмос;

• выделение продуктов обмена через сократительные вакуоли, а также путем диффузии;

• дыхание у свободноживущих аэробное, у паразитических форм — анаэробное (брожение);

• раздражимость проявляется в положительных и отрицательных таксисах;

• размножение бесполое — путем митотического деления или шизогонии; половое — путем копуляции или коньюга-ции;

• неблагоприятные условия переживают в виде цисты.

Роль простейших в природе и жизни человека:

• являются непременными участниками круговорота веществ и энергии в экосистемах, выступая в роли микрокон-сументов и редуцентов;

• образуют геологические залежи известняка, мела;

• служат объектами научного исследования;

• многие — паразиты человека и животных, а также возбудители заболеваний.

Что такое бакуловирусы, ретровирусы и как их используют в биотехнологии?

Бакуловирусы – группа вирусов, поражающих членистоногих, особенно насекомых, способны перестраивать экспрессию генов клетки-хозяина таким образом, что она начинает синтезировать белок вирусной оболочки – полиэдрин (полигедрин), скопления которого являются симптомом широко распространенного вирусного заболевания насекомых (например, тутового шелкопряда) – полиэдроза ядер. Бакуловирусы широко используются в генной инженерии.

Некоторые представители бакуловирусов имеют большое практическое значение, поскольку могут вызывать эпизоотии в популяциях насекомых, дающих вспышки массового размножения. На основе бакуловирусов были созданы и зарегистрированы биопрепараты для контроля численности насекомых.

В Восточной Азии из энтомопатогенных вирусов насекомых наибольшее применение нашли вирусы ядерного полиэдроза, например, против гусениц Heliothls armigera, вредящих хлопчатнику. В Китае и Японии используется вирус цитоплазматического полиэдроза против вредителя сосны. В Японии зарегистрирован промышленный препарат на основе данного вируса под названием «матсукемин». Они также успешно применялись, например в борьбе с еловым пилильщиком в Канаде и сосновым шелкопрядом во Франции. В США на основе вируса ядерного полиэдроза непарного шелкопряда зарегистрирован биопрепарат «Джипчек» (Gypchek). Аналогичен российскому «Вирин-НШ».

Основное затруднение в использовании вирусных препаратов — это их сложное промышленное изготовление.

Ретрови́ русы — семейство РНК-содержащих вирусов, заражающих преимущественно позвоночных. Наиболее известный и активно изучаемый представитель — вирус иммунодефицита человека. Ретровирус раздваивает функции своего генетического материала: инфекционную функцию, то есть функцию самораспространения, выполняет вирусная РНК, а функцию экспрессии вирусных генов и синтеза молекул РНК, которые затем перенесут генетическую информацию в другие клетки, выполняет вирусная ДНК.

ВИЧ относится к ретровирусам - особому и специфическому классу РНК-содержащих вирусов, способных проникать в хромосомный аппарат клеток и находиться там сколь угодно долго. Название “ретровирусы” присвоили этому классу вирусов после того, как в 1970 г. было сделано одно из крупнейших в молекулярной биологии открытий, показавшее существование у этих вирусов фермента, который направляет поток наследственной информации в обратную сторону от РНК к ДНК.

БИЛЕТ

1)1. Назовите бактерии диазотрофы и как на практике используют это свойство бактерии? Диазотрофы (или азотфиксирующие микроорганизмы) — микроорганизмы, которые усваивают атмосферный азот и переводят его в удобную для других организмов форму, такую как аммиак. Живут в почве, некоторые формы — в корнях бобовых растений, где образуют клубеньки. Имеют большое значение, поскольку обогащают почву азотом.

В отличие от других организмов, диазотрофы могут расти без внешних источников связанного азота. Примеры организмов-даизотрофив включают клубеньковые бактерии и Frankia (в симбиозе) иAzospirillum (свободно-живущие). Все даизотрофы содержат системы нитрогеназы с применением ионов железа и молибдена. Лучше всего изучены системы — системы бактерий Klebsiella pneumoniae иAzotobacter vinlandii изучаемых через легкость выращивания и известную генетическую структуру этих организмов.

Типы диазотрофив

Диазотрофы принадлежат к очень разным таксономических групп прокариотических микроорганизмов, преимущественно в домене Бактерии, но также и в домене Археи. Фиксация обычно не здийснюетья, когда доступны другие источники азота, и, для многих видов, при высоком парциальном давлении кислорода. Микроорганизмы имеют разные способы бороться с изнурительными эффектами кислорода на нитрогеназы, что можно увидеть из списка приведенного ниже.

Свободно-живучи диазотрофы

Анаэробы — к этой группе относятся обязательные анаэробы, которые не могут терпеть кислород, даже если они не фиксируют азот. Они живут в жилищах низких на по уровню кислорода, например, почвах и перегноя. Clostridium — самый известный представитель этой группы. Сульфат-восстанавливающие бактерии важны в океанских осадках (напримерDesulfovibrio), и некоторые археи-метаногены фиксируют азот в грязях и кишечника животных.
Факультативные анаэробы — эти виды могут расти как с кислородом, так и без, но они только фиксируют азот анаэробно. Часто, они споживабть кислород так быстро, как он поставляется, пидтримаючы количество свободного кислорода низкой. Примеры включают Klebsiella pneumoniae, Bacillus polymyxa, Bacillus macerans и Escherichia intermedia.
Аэробные — виды, требующие кислород для роста, хотя их нитрогеназну активность и ослабляются под действием кислорода. Azotobacter vinelandii является найвивченишим из этих организмов. Он использует очень высокие нормы дыхания и защитные составы, чтобы предотвратить кислородном повреждения. Другие виды также уменьшают уровни кислорода таким образом, но с более низкими нормами дыхания и ниже кислородной толерантностью.
Фототрофы — фотосинтезирующие микроорганизмы, производящие кислород как побочный продукт фотосинтеза, некоторые из которых могут также фиксировать азот. Это колониальные бактерии, которые имеют специализированные клетки — гетероцисты, которые не выполняют шагов фотосинтезу, производящие кислород. Примеры — Anabaena cylindrica и Nostoc commune.Большинство цианобактерий на имеют гетероцист и могут фиксировать азот только при низком уровне света и кислорода (например, Plectonema).

Симбиотические диазотрофы

Клубеньковые бактерии — представители этой группы связываются с растениями семейства бобовых. Кислород в корневых узелках, заселенных бактериями, связывается с легемоглобином и обеспечивал в норме, не вредить Нитрогеназа.
Frankia — много менее известное об этих организмы. Они также посиляються в корнях и формируют узелки-подобные структуры. Frankia формирует гетероцист-подобные структуры в этих узелках, где и происходит фиксация азота. Frankias также производит гемоглобина, но их роль менее установлена, чем для Rhizobia. Они заражают целый ряд растений, которые изначально считались несвязанными, (такие как ольха, австралийская сосна, калифорнийский сирень, болотный мирт и др.), Хотя современная реконструкция филогенеза покриннонасинних показывает близкое родство этих растений и бобовых.
Цианобактерии — симбиотические бактерии существуют также и в этой группе. Некоторые имеют сибиотични связи с грибами (как лишаи), с печеночники, с папоротью и с саговниками. Они не формируют узелки (большинство этих растений не имеет корней). Гетероцисты изолируют кислород, как обсуждается выше. Ассоциация с папоротью важна сельского хозяйства: водный папоротник азолла (Azolla), содержащий бактерии рода Anabaena, — важное зеленое удобрение для культивации риса.
Симбиоты с животными — хотя диазотрофы были найдены во многих животных кишечник, там обычно присутствует достаточно аммиака, чтобы полностью пресечь фиксацию азота. Термиты на низко-азотной диете позволяют некоторую фиксацию, но вклад этих симбиотив в потребление азота термитами назначений. Корабельные черви, возможно, являются единственными видами, которые получают значительное количество азота от симбиотив своего кишечника.

2) Какие виды высших растении вы знаете? Высшие растения - растения, тело которых расчленено на стебель, корень, лист. Имеют закономерное чередование полового и бесполого поколений - гаметофита спорофита.

В отличие от низших у высших растений имеются ткани и органы. У всех высших мужские и женские репродуктивные органы многоклеточные, имеют зародыш. Развивается зародыш (эмбрио) из зиготы и представляет собой диплоидный зачаток, из которого формируется спорофит.

Высшие растения обычно подразделяют на две крупные группы – архегониальные и пестичные. Архегониальные охватывают 7 отделов (около 50 тыс. видов), пестичные – всего один отдел (около 250 тыс. видов).

К высшим относят растения следующих отделов:

· Моховидные (Bryophyta)

· Плауновидные (Lycopodiophyta)

· Хвощевидные (Equsetophyta)

· Папоротниковидные (Polypodiophyta)

· Голосеменные (Gymnospermae или Pinophyta)

· Покрытосеменные или Цветковые (Angiospermae или Magnoliophyta)

Голосеменные - семенные растения, семязачатки которых располагаются открыто на поверхности мегаспорофиллов.

Отдел представлен исключительно древесными обычно вечнозелеными растениями.

Двудольные - цветковые растения:

· с двумя зародышевыми семядолями;

· с листьями простыми или сложными, обычно разделенными на черешок и пластинку;

· с перистым или пальчатым жилкованием листовых пластинок;

· обычно с 4-х или 5-ти членным планом строения цветка.

Полиподиевые или многоножковые, настоящие папоротники - во флоре области " типичные" папоротники с листьями - вайями, имеющими в раннем возрасте характерную форму " улитки".

Гаметофиты класса - мелкие напочвенные зеленые растеньица.

Однодольные - цветковые растения:

· с одной зародышевой семядолею;

· с листьями всегда простыми, обычно не разделенными на черешок и пластинку;

· с жилкованием параллельным или дуговидным;

· с цветками в своей основе обычно 3-членными, редко 4- или 2-членными.

Офиоглоссовые или ужовниковые - наиболее древняя и примитивная группа современных папоротников.

Папоротниковидные или папоротники - споровые сосудистые растения с крупными листьями, эволюционно произошедшими в результате уплощения целых ветвей (у хвощей и плаунов листья мелкие, образованные как простые выросты стебля).

Плауновидные - споровые сосудистые растения, представленные в современной флоре травянистыми обычно вечнозелеными растениями.

Плауновые - равноспоровые представители отдела Lycopodiophyta.

Спорофиты плауновых являются вечнозелеными обычно ползучими травянистыми растениями, с мелкими чешуевидными листьями, с вильчатым ветвлением побегов, с расположением спорофиллов среди обычных вегетативных листьев или в отдельных стробилах.

Гаметофиты подземные или полуподземные, ведут самостоятельный образ жизни, созревают за 1-15 лет, связаны микоризно с почвенными грибами.

Покрытосеменные или цветковые - семенные растения, мегаспорофиллы которых, срастаясь краями, образуют полость, к внутренней поверхности которой прикреплены cемязачатки. При созревании семян мегаспорофиллы образуют их вместилище, называемое плодом.

Для всех представителей характерен цветок, как специальный орган полового размножения.

Полушниковые, или шильниковые - разноспоровые представители отдела Lycopodiophyta, с сильно редуцированными однополыми гаметофитами, обычно не покидающими оболочку споры.

Класс представлен семейством Selaginellaceae (селагинелловые), виды которого миниатюрны в размерах и внешне напоминают мхи, и семейством Isoetaceae (полушниковые), виды которого являются водными растениями с характерным пучком шиловидных листьев, встречающиеся только в особо чистых олиготрофных водоемах.

Растения семенные - растения, имеющие в качестве единицы размножения и расселения семена, сложные многоклеточные образования, имеющие сформированный зародыш нового организма, определенный запас питательных веществ, защитные покровы.

Семенными являются растения двух отделов сосудистых растений:

· Gymnospermae (Голосеменные)

· Angiospermae (Покрытосеменные).

Растения споровые - растения, имеющие в качестве единицы размножения и расселения споры, одноклеточные образования, способные при прорастании к образованию самостоятельного организма. Споровыми являются растения следующих отделов сосудистых растений:

· Lycopodiophyta (Плауновидные),

· Equisetophyta (Хвощевидные),

· Polypodiophyta (Папоротниковидные или Папоротники).

Род - таксономическая категория или таксон, объединяющая виды растений. В конкретный род, как таксон, входит один или несколько видов.

Семейство - таксономическая категория или таксон, объединяющая роды растений.

Сосудистые растения - высшие растения, имеющие сосуды. К сосудистым относят растения следующих отделов:

· Плауновидные (Lycopodiophyta)

· Хвощевидные (Equsetophyta)

· Папоротниковидные (Polypodiophyta)

· Голосеменные (Gymnospermae или Pinophyta)

· Покрытосеменные или Цветковые (Angiospermae или Magnoliophyta).

Таксон - группа организмов, отнесенных в процессе классификации к определенной таксономической категории (иначе рангу таксона).

В классификации высших растений используются следующие ранги таксонов или таксономических категорий: отдел, класс, порядок, семейство, род и вид.

Хвойные - деревья и кустарники обычно с характерными игольчатыми листьями (хвоeй).

Хвощевидные - споровые сосудистые растения, с характерными членистыми побегами и мутовками бурых редуцированных листьев, утративших хлорофилл.

Имеют специфичные щитковидные спорофиллы, собранные в стробилы на верхушках стеблей. Стебли хвощей - зеленые фотосинтезирующие, часто со значительным содержанием кремния.

Хвощовые - единственный класс современных хвощевидных, повторяющий общие черты отдела.

3) Как используют биотехнологи функциональные особенности клеток? Используемая технология клеточных культур предполагает выращивание клеток вне растений, организмов. Культуры растительных клеток считаются не только важным условием создания трансгенных растений, а еще экологически приемлемым, экономически оправданным источником природных продуктов с терапевтическими свойствами, например, содержащееся в тисовой древесине вещество паклитаксель составляет основу препарата для химиотерапии Таксол. Культуры других растительных клеток клеточная биотехнология использует в производстве веществ для пищевой промышленности в виде ароматизаторов, красителей.

Изучение культур клеток насекомых широко используется человеком в производстве биологических агентов, против насекомых-вредителей, а не полезных насекомых, также они безвредны для окружающей среды. Но, несмотря на очевидные достоинства биологических методов в борьбе с вредителями, производство данных биологически активных веществ в промышленных масштабах очень затруднено. Сегодня активно изучается возможность применения клеток насекомых, подобно растительным, в синтезе лекарственных препаратов, в производстве VLP-вакцин (вирусоподобных частицы) и использования их в лечении инфекционных заболеваний, например атипичной пневмонии, гриппа. Эти методы биотехнологии клеточной и генной инженерии могли бы не только уменьшить затраты, но и предложить большую безопасность, нежели в традиционном методе на куриных яйцах.

Еще одним из инструментов в клеточной биотехнологии являются клеточные культуры млекопитающих. Специалисты племенного животноводства используют их уже не одно десятилетие, например, когда в условиях лабораторий сперматозоидами племенных быков оплодотворяются яйцеклетки коров с выдающимися качествами. На начальном этапе эмбрионы выращиваются в пробирке, и только в прошествии нескольких дней их имплантируют в матки коров-матерей. В настоящее время возможности применения культур клеток млекопитающих, выйдя за рамки искусственного оплодотворения, открывают большие перспективы.

Предполагается, что клетки млекопитающих смогут дополнять, даже заменять со временем использование животных для проведения тестов по безопасности, эффективности новых разработок лекарственных препаратов. Еще одним перспективным направлением считается использование клеток растений, насекомых, млекопитающих в синтезе лекарственных веществ, например некоторых животных белков, которые слишком сложны для синтеза их обычными генетически модифицированными микроорганизмами. Также ученные изучают возможности по использованию клеток млекопитающих в производстве вакцин.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 16_____

1. Назовите виды микроорганизмов наиболее часто используемых в биотехнологических исследованиях. Охарактеризуйте их уровень, особенности? Микроорганизмов, синтезирующих продукты или осуществляющих реакции, полезные для человека, несколько сотен видов. Биотехнологические функции бактерий разнообразны. Бактерии используются при производстве: - пищевых продуктов, например, уксуса (Gluconobacter suboxidans), молочнокислых напитков (Lactobacillus, Leuconostoc) и др.; - микробных инсектицидов (Bacillus thuringiensis); - белка (Methylomonas); - витаминов (Clostridium - рибофлавин); - растворителей и органических кислот; - биогаза и фотоводорода.

Полезные бактерии относятся к эубактериям. Уксуснокислые бактерии, представленные родами Gluconobacter и Acetobacter, - это грамотрицательные бактерии, превращающие этанол в уксусную кислоту, а уксусную кислоту в углекислый газ и воду. Род Bacillus относится к грамположительным бактериям, которые способны образовывать эндоспоры и имеют перитрихиальное жгутикование. B.subtilis - строгий аэроб, а B.thuringiensis может жить и в анаэробных условиях. Анаэробные, образующие споры бактерии представлены родом Clostridium. C.acetobutylicum сбраживает сахара в ацетон, этанол, изопропанол и n-бутанол (ацетобутаноловое брожение), другие виды могут также сбраживать крахмал, пектин и различные азотсодержащие соединения.

К молочнокислым бактериям относятся представители родов Lactobacillus, Leuconostoc и Streptococcus, которые не образуют спор, грамположительны и нечувствительны к кислороду. Гетероферментативные молочнокислые бактерии рода Leuconostoc превращают углеводы в молочную кислоту, этанол и углекислый газ. Гомоферментативные молочнокислые бактерии рода Streptococcus продуцируют только молочную кислоту, а брожение, осуществляемое представителями рода Lactobacillus, позволяет получить наряду с молочной кислотой ряд разнообразных продуктов.

К бактериям рода Corynebacterium, неподвижные грамположительные клетки которых не образуют эндоспор, относятся патогенные (C.diphtheriae, C.tuberculosis) и непатогенные почвенные виды, имеющие промышленное значение. С.glutamicum служит источником лизина и улучшающих вкус нуклеотидов. Коринебактерии хотя и считаются факультативными анаэробами, лучше растут аэробно. Бактерии используются для микробного выщелачивания руд и утилизации горнорудных отходов.

Широко используется такое свойство некоторых бактерий, как диазотрофность, то есть способность к фиксации атмосферного азота.

Выделяют 2 большие группы диазотрофов:

- симбионты: без корневых клубеньков (азотобактер - лишайники, азоспириллум - лишайники, анабена – лишайники, азолла), с корневым клубеньками (бобовые – ризобии, ольха, лох, облепиха – актиномицеты);

- свободноживущие: гетеротрофы (азотобактер, клостридиум, метилобактер), автотрофы (хлоробиум, родоспириллум и амебобактер).

Микробные клетки используют для трансформации веществ.

Бактерии также широко используются в генноинженерных манипуляциях при создании геномных клонотек, введении генов в растительные клетки (агробактерии).

Производственные штаммы микроорганизмов должны соответствовать определенным требованиям: способность к росту на дешевых питательных средах, высокая скорость роста и образования целевого продукта, минимальное образование побочных продуктов, стабильность продуцента в отношении производственных свойств, безвредность продуцента и целевого продукта для человека и окружающей среды. В связи с этим все микроорганизмы, используемые в промышленности проходят длительные испытания на безвредность для людей, животных и окружающей среды. Важным свойством продуцента является устойчивость к инфекции, что важно для поддержания стерильности, и фагоустойчивость.

Все цианобактерии обладают способностью к азотфиксации, что делает их весьма перспективными продуцентами белка. Анабена (Anabaena) - нитчатая сине-зеленая водоросль. Нити из более или менее округлых клеток, содержат гетероцисты и иногда крупные споры, по всей длине нить одинаковой толщины. В цитоплазме клеток откладывается близкий к гликогену запасной продукт - анабенин. Такие представители цианобактерий, как носток, спирулина, триходесмиум съедобны и непосредственно употребляются в пищу. Носток образует на бесплодных землях корочки, которые разбухают при увлажнении. В Японии местное население использует в пищу пласты ностока, образующиеся на склонах вулкана и называет их ячменным хлебом Тенгу (Тенгу - добрый горный дух).

2. Продуцентами каких ценных веществ являются высшие растения? В настоящее время в биотехнологии в качестве продуцентов используются одноклеточные и многоклеточные организмы, построенные из клеток одного типа (бактерии, грибы, водоросли), а также клетки и ткани высших растений и животных. Объектами биотехнологии являются ферменты, нуклеиновые кислоты, простагландины, лектины, нейропептиды и различные БАВ (биологически активные вещества).

Растения являются продуцентами многих БАВ – соединений, способных оказывать слияние на биологические процессы в организме. К таким соединениям принадлежат сердечные гликозиды, сапонины, стерины, каратиноиды, полифенолы, алкалоиды, витамины, хиноны, а также вещества, обладающие специфическим ароматом, вкусом и окраской.

растениями. Многие из них являются практически, экономически важными продуктами и используются в фармакологической, косметической, пищевой промышленности.

Лекарственные препараты составляют основную статью расхода веществ растительного происхождения, но скорее, в финансовом отношении, чем по объему. Лекарственные растения все еще вносят значительный вклад в фармацевтическую промышленность,

составляя около 25% важнейших лекарственных средств.

Растения являются продуцентами многих БАВ – соединений, способных оказывать влияние на биологические процессы в организме, к таким соединениям принадлежат сердечные гликозиды, сапонины, стерины, каротиноиды, полифенолы, алкалоиды, витамины, хиноны, а также вещества, обладающие специфическим ароматом, вкусом и окраской.

Биологически активные вещества принадлежат к продуктам вторичного обмена, которые называют вторичными метаболитами или вторичными продуктами биосинтеза. В настоящее время известно более 100000 вторичных метаболитов, продуцируемых растениями. Многие из них являются практически, экономически важными продуктамии используются в фармакологической, косметической, пищевой промышленности.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒