Основните обекти на биотехнологиите - studopediya

Обекти, използвани в областта на биотехнологиите (те включват представители прокариоти и еукариоти двете), извънредни, но се различават по тяхната структурна организация и био-логично характеристики. Предметът на дейност на биотехнологиите, включват:

- бактерии и цианобактерии;

- клетките на растения и животни.

Групата включва нисши растения и микроскопично малки организми (едноклетъчни и многоклетъчни) и много големи по размер. Но всички те са обединени от едни и същи E-общ функции, като липсата на разделяне на тялото на вегетативните органи и най-различни начини да се размножават-ТА.

За да се намалят разделяния включват следното: вируси, Bacta-RII, групови отдели водорасли (синьо-зелен, зелен, D-atomovye, кафяво, червено и т.н.), Myxomycetes, гъби, лишеи. Като храна те са разделени на две групи: autotrophs (водорасли и лишеи), способни на фотосинтеза и heterotrophs (вируси, бактерии - за не-големи изключение - слузести плесени, гъби), свързващи вещества ispol'uet доставка готов за органични вещества.

По-ниски растения са изминали дълъг исторически път на развитие, но много от техните представители все още са запазени, независимо дали характеристики на примитивна организация. На този конкретен развитие СИ, те са довели до по-високи растения, които са венец на покритосеменни.

Вируси (от латински вируса. - Poison) - е най-малкият организми, ние (не повече от 200-300 нанометра), невидими в светлинен микроскоп, не-клетъчна структура, лишена от собствени енергийни системи, различни паразитни начин на съществуване, т.е., те са вътреклетъчно .. -governmental паразити. Подробно проучване на вируси се превърна в количката-възможно с развитието на електронна микроскопия, биохимия и молекулярна биология.

Структура. Вирусните частици (вириони) са капсула протеин ръка - капсиден съдържащ вирус геном, предварително представяне на една или повече ДНК молекули или РНК. Капсулата е изградена от капсомери - протеинов комплекс Lex състои, от своя страна, на протомерите. Вири-они, често имат правилна геометрична форма (PPI-saedr, цилиндър). Такава структура осигурява идентичността капсиден между съставните връзки в протеини, и, следователно, могат да бъдат конструирани от стандартните бели Ing един или повече видове, които позволяват на вируса да "спаси" в генома. Капсидни протеини на комплементарност, HN специфични молекулярни структури в клетка-хо zyaina и ги влиза във взаимодействието, необходима за проникване и наличието на вируса. Капсид Защитен schaet-вирус на границата на жива клетка. Извън на клетката гостоприемник вируси държат като вещество (може да бъде получен в кристална форма); удря в жива клетка, те са активни отново.

механизъм инфекция. Обикновено, процесът на вирусна инфекция в мащаб клетки могат да бъдат разделени в следните етапи.

Присъединяване към клетъчната мембрана - т.нар Вай-адсорбцията. Обикновено, за да вирус адсорбция-среда на клетъчната повърхност, тя трябва да възлиза на положителни тяхната плазмена мембрана на специфичен протеин (често гликопротеин) - рецептор, специфичен за Не знам втори вирус. Наличието на рецептора често определя диапазона на хо-zyaev на вируса, както и неговата специфичност тъкан.

Влизане в клетката. На този етап на вируса по избор, отидете вътре в клетката, за да достави на генетичната му информа-ция. Някои вируси също да поставят собствените им протеини, необходими за нейното прилагане. Различните вируси да проникнат в клетката с помощта на различна стратегия. Вирусите се различават също така локализация реплика-ТА: от страна на вируса репликира в цитоплазмата, а някои - в същността си.

Препрограмиране клетки. При инфекция, Viru-сом в клетката за активиране на специфични механизми срещу vovirusnoy защита. Инфектираните клетки започват да Sint-рана сигнални молекули, такива като интерферони, трансформиране на околните здрави клетки protivovi диференцирани състояние, и активиране на системата имунитет. Вреди, причинени от размножаването на вируса в клетката може да бъде установена от системите за вътрешен контрол на клетката, и тази клетка ще трябва да се "самоубият" в процес, наречен апоптоза (програмирана клетъчна смърт или). Способността на вируса да се преодолее антивирусната отбранителна система он-лайн зависи оцеляването му. Не е изненадващо, че вирусите набор-Gia развиват, придобити възможността да подаде-lyat синтеза на интерферон, апоптотичен програма, и така нататък. Г. В допълнение към потискане на антивирусна защита, вирус-Streit myatsya създаде в клетката най-благоприятните условия за развитие на Wii-тяхното потомство.

Устойчивост. Някои вируси могат да се движат в латентно състояние (т.нар постоянство), слабо пречи на процесите, които протичат в клетката и активът-мент само при определени условия. В този по-натрупване, например, на стратегията за развъждане на някои резервоар teriofagov: до заразената клетка е в благоприятна среда, фагите не я убие, наследена до черни клетки и често се интегрира в клетъчната геном. Въпреки това, в контакт с инфектирани фагови бактерии в неблагоприятна среда патоген поема контрола на клетъчните процеси, така че клетката започва да произвежда материалите, от които са изградени новите фаги. Кейдж се превръща в "фабрика" в състояние да произвежда много хиляди фаги. Зрелите частици, напускащи клетките се разкъсват клетъчната мембрана, като по този начин убиване на клетката. Със запазването на вируси са свързани някои onkologiche skie заболяване.

Създаване на нови вирусни компоненти. Ще умножа-вируси в най-общия случай включва три процеса:

.. - транскрипцията на вирусния геном, т.е. синтеза на вирус-солна иРНК;

- транслация на иРНК, т.е. синтеза на вирусни протеини; ..

- репликацията на вирусния геном.

Съществуват много вируси системи за контрол са осигурени и осигурява оптимално разходване на клетки биоматериали домакини. Например, когато вирусна иРНК Accu - но достатъчно транскрипция на вирусния геном инхибира Xia, и репликация, от друга страна, се активира.

Узряване на вириони в и извън клетките. В крайна сметка, новосинтезирано РНК или геномна ДНК "обличане-Ся" съответните протеини в и извън клетките. От това следва, да се отбележи, че активната вируса разплод от цялата га убива клетката гостоприемник. В някои случаи, дъщерни вирусите зародиш от плазмената мембрана, без счупване. По този начин, клетката може да бъде про-живот и продължава да произвежда вируса.

Класификация на вируси. Систематика и таксономия на вируси кодифицира и подкрепя Международния комитет по таксономия на вируси (Международен комитет по таксономия на вируси, ICTV), също така поддържа така таксономична база данни Universal Virus Базата данни за ICTVdB.

Представянето на генетичната информация е в основата на съвременната класификация на вируси. В момента те са разделени на ДНК и РНК-съдържащи вируси.

Чрез вируси са бактериофагите - паразитни микроорганизми. Те се състоят от две части: призматично глава и опашка на костите. Ако се добави към микроби Бактериофаг, действа точно за този вид на микро-CWA, след няколко минути той може да бъде открит на повърхността в микробните клетки, към който е прикрепен придатък. След разпределя бактериофаг ензим, обхвата на този зол-обвивка бактерии в място на свързване otrost-ка. Чрез този отвор ДНК, която е в главата, пада в клетката. Капсид остава отвън. Под влияние на фагова ДНК метаболизма пренаредени бактерии, бактерии синтезиране на протеин системи образуват фагови протеини, репликация на фагова ДНК се случи. През 15-30 минути клетъчната мембрана е счупен и огромно количество фаг, освободени в околната среда. Фаги заразят ново стенд-ING, причинявайки им лиза.

Значение вируси. Вирусите причиняват редица опасни мини timetotal лице (едра шарка, хепатит, грип, морбили, полиома осветена, СПИН, рак и така нататък. D.), растения (мозайка заболяване Taba-ка, домати, краставици, спиране на развитието на увяхване ягоди), животните (чума по свинете, шап). Въпреки това, съответно лекарствата, stvuyuschih бактериофаги се използват за лечение на бактериални заболявания-циален - дизентерия и холера.

Производството на интерферон - конкретен клетъчен протеин, предотвратява растежа на вируси - е-широко се използва в медицината, по-специално по време на огнища на грип. Тя е универсална действие на вещество, активно срещу много вируси, въпреки че чувствителността на различни вируси, за да варира. Като продукт от моите SA-клетки, интерферон е напълно лишена от токсичните ефекти върху него. Който е готов за използване интерферон-Рон, може да се синтезира в клетки, култивирани извън тялото.

До края на 1970 година. Терминът "бактерия" сервира синонимни МОМ-прокариоти, но през 1977 г., въз основа на данни Molek-LAR биология прокариоти подразделят на царствата архаебактерии и еубактериум (всъщност бактерии).

Структурата на бактерии. По-голямата част от bacta-Ри (с изключение на актиномицети и влакнеста цианобактерии-Theurillat) едноклетъчни. Формата на клетките, те могат да бъдат сферични (коки), прътовидния (бацил, Clostridium, Pseudomonas), гофрирани (Vibrio, spirilla спирохета), най-малко - звездообразна, тетраедър, кубичната кал, С- или D-форма. Свързващите клетъчни структури бактериални са:

- цитоплазмената мембрана (СРМ).

Прокариоти, за разлика от еукариоти, не са в изолираните ядра на цито-плазмата. Всички необходими zhiznede ваш елфите бактериална генетична информация се съдържа и двойно-верижна ДНК (бактериална хромозома) с формата на затворен пръстен. Тя в един момент, приложен към МТС. ДНК в разгърнато състояние е с дължина по-голяма от 1 mm. Бактериалната хромозомата обикновено е представен в единично копие, т. Е. Почти всички прокариоти са хаплоидни, въпреки че в някои случаи една клетка може да съдържа множество копия на своята ни хромозома. Хромозома разделение придружен от клетъчното делене. Област на клетки, който е локализиран в хромозомата, наречен Нуклеоидът; това не е заобиколен от ядрена мембрана. Следователно 1 $ новосинтезирани иРНК веднага на разположение за свързване с рибозоми, т. Е. процесите на транскрипция и транслация-ЛИЗАЦИЯ могат да настъпят едновременно. Yadrysh-ка не.

В допълнение хромозоми в клетки на бактерии често се срещат плазмид-Ся - затворен пръстен малки ДНК молекули, способни да независим репликация. Те съдържат допълнителни гени, необходими само при определени обстоятелства. Те са кодирани механизми на резистентност на лекарството разумно, способността за прехвърляне на су гени време конюгиране, синтеза на вещества antibiotiche-TION на природата, способността да се използват някои разграждане захар или осигуряване на определен брой вещества. Това е Plaza MFAs действат като адаптация фактори. Някои чайове SLE-ген плазмид може да се интегрира в хромозомата на резервоар-ните.

Рибозоми прокариоти се различават от тези на еукариоти и имат постоянен утаяване 70 S (еукариоти - 80 S).

Различни групи прокариоти имат местен vpyachiva- Ния MTC - mesosoma работят в клетка функции разнообразие-ценен и го разделете на функционални различия Nye част. Смята се, че mesosoma участват в разделянето на бактерии. При разполагане на мембраните mezosom-редокс са ензими, са еквиваленти на митохондриална-са растителни клетки и стомаха-ТА. В фотосинтезиращи бактерии в invaginations мембранните монтиран пигмент - бактериохлорофил. С него, и бактериална фотосинтеза.

На външната страна на МТС няколко слоя (клетъчна стена, капсула, лигавицата дело), ​​наречена клетъчната мембрана, и структурата на повърхността (камшичета въси, пиене).

В бактерии, има два основни типа фино структурен адхезив стена присъщи на Грам-видове. Клетъчната стена на грам-положителни бактерии е хомогенна дебелина на слоя 20-80-нм солна изработена предимно от пептидогликан Мюрейн обилно с тейхоинова киселини и не-много полизахариди, протеини и липиди. В пептидогликановия слой от грам-отрицателни бактерии е свободно монтиран на МТС и има дебелина само 2-3 пМ. Тя е заобиколена от външна мембрана с обикновено нередовни, извита форма.

хидратиран аморфен слой от поли-захариди, запазвайки контакт със стената - от външната страна на капсулата може да тучни-ditsya от клетъчната стена. Мукозните слоеве нямат връзка с клетката и се отделят лесно, случаи не аморфни, но имат по-фина структура.

Много бактерии са способни на активно движение в камшичета мощност - израстъци на цитоплазмата.

Възпроизвеждането на бактерии. Бактериите не са сексуално процес и да се възпроизвеждат само равно-бинарни напречно делене или пъпкуване. За една група едноклетъчен цианобактерии описано множествено де Leniye (брой следните последователни двоични разделяния, което води до образуването на 4 до 1000 нови клетки от майчините клетки обвивка).

хоризонтални повторно носа гени могат да се появят в прокариоти. По време на конюгиране клетката донор време чрез директен контакт-правителствена трансфери към получателя на клетката втория си геном (в някои случаи - целия геном). Парцели ДНК донор клетки може да се обменя за хомоложни региони на ДНК-ШИРОК получател. Вероятността за такъв обмен има смисъл само за един вид бактерии.

Бактериалната клетка може да абсорбира и безплатен он-ходене в ДНК среда, включително това в своя геном. Този процес се нарича трансформация. В естественото състояние-вия обмен на генетична информация потоци от бактериофагите задвижване на (трансдукция). Когато хоризонтален трансфер на нови гени не се образува, но извършва създаване на различни генни комбинации. Тези свойства са много важни бактерии за генно инженерство.

образуване на спори в бактерии. Някои бактерии от форма спор. Тяхното формиране е типично за високо-ни-tainable форми с по-бавен метаболизъм и служи да се поддържа в неблагоприятни условия, както и за-prostraneniya раси. Спорите могат да се съхраняват за дълго време, без да губят жизнеспособност. Например, много бактериални ендоспори могат да издържат 10 минути кипене при 100 ° С и сушене в продължение на хиляди години, и данни Неко-torym се съхраняват в жизнеспособна държава в почвите и скалите за милиони години.

Метаболизмът на бактериите. С изключение на някои SPE-cific моменти биохимични пътища, чрез които синтеза на протеини, мазнини, въглехидрати и нуклеотиди-tidov, бактерии са сходни с тези на други организми. Въпреки това, броят на възможните биохимични пътища и сажди, съответно бактерии от външната варират по степен в зависимост от Входящите орга-радикално вещества. Част Bacto RY може да синтезира всички те трябва параметъра на органични молекули от неорганични съединения (autotrophs), докато други изискват готови органични съединения, съвместно torye те са в състояние да трансформира (heterotrophs) само.

Класификация на бактерии. Най-известният е фенотипна класирането на бактерии, Bas-банята от структурата на клетъчните си стени. Въз основа на тази класификация е да се изгради "детерминанта на бактерии Bergi", деветото издание на която бе публикувана през 1984-1987 години. Голям-Chimie таксономични групи в нея четири стомана практика: Gracilicutes (грам), Firmicutes (грам), Tenericutes (микоплазма) и Mendosicutes (Archaea).

Значение бактерии. Saprophitic бактерии играят болка-важна роля в разпространението на вещества в природата, унищожаване на екосистемите в мъртъв органичен материал. Ами защото тяхната роля е известно на всички биогеохимични цикли на планетата. Бактериите са включени в цикъла на чи-тират елементи (въглерод, желязо, сяра, азот, фосфо-ра и др.), В процеса на образуване на почвата определи PLO-едър почви.

Много бактерии "обитават" тялото на животни и хора, са на здравето охрана.

Биотехнологични функции, изпълнявани от бактериите варират. Те се използват в производството на различни вещества: оцет (Gluconobacter suboxidans), напитки и храни (Lactobacillus, Leuconostoc) млечна киселина, както и микробни инсектициди (Bacillus турингиенсис) и емблема-tsidov, протеини (Methylomonas), витамини (Clostridium - рибофлавин); по време на рециклиране, получаване на бактерията-циален торове, разтворители, органични киселини и photohydrogen биогаз. Широко използван е-TION на някои бактерии като diazotrophic, т. Е. Метод-ност за фиксиране на атмосферния азот.

Поради бързото нарастване и възпроизвеждане, както и простотата на структурата, бактериите се използват активно в научните изследвания в молекулярната биология, генетика и биохимия, генното инженерство работа при създаването на ген klonotek-TION и въвеждане ген в растителни клетки (Agrobacterium). Информация за бактериални метаболитни процеси за производство на бактериалната синтез право VJ Тамино, хормони, ензими, антибиотици и др.

Обещаващи области са пречистване като се използва бактерии от почвата и водата, замърсени с масло или ксенобиотици и концентрация на руди чрез използване на сяра окисляване бактерии.

Не трябва да се забравя, че някои видове бактерии причиняват сериозни заболявания при хора (чума, холера, туберкулоза, коремен тиф, антракс, ботулизъм, и др.) Животни и растения (бактериални заболявания). Някои видове бактерии могат да унищожат метал, стъкло, гума, памук, дърво, масло, бои, лакове.