Участие микроорганизмов в круговороте серы.

 

Участие микроорганизмов в круговороте фосфора.

 

Круговорот фосфора. В биосфере фосфор представлен почти исключительно в виде фосфатов.Вживых организмах фосфорная кислота существует в форме эфиров. После отмирания клеток эти эфиры быстро разлагаются, что ведет к освобождению ионов фосфорной кислоты. Доступной для растений формой фосфора в почве служат свободные ионы ортофосфорной кислоты (Н₃Р0₄). Их концентрация часто очень низка; рост растений, как правило, лимитируется не общим недостатком фосфата, а образованием малорастворимых его соединений, таких как апатит и комплексы с тяжелыми металлами. Запасы фосфатов в месторождениях, пригодных для разработки, велики, и в обозримом будущем производство сельскохозяйственной продукции не будет ограничиваться недостатком фосфора; однако фосфат должен быть переведен в растворимую форму. Во многих местах фосфат из удобрений попадает в проточные водоемы и озера. Так как концентрация ионов железа, кальция и алюминия в водоемах невысока, фосфат остается в растворенной форме, что приводит к эвтрофизации водоемов, особенно благоприятной для развития азотфиксирующих цианобактерий. В почвах же из-за образования нерастворимых солей фосфаты чаще всего быстро становятся недоступными для усвоения. Фосфаты доступны для сухопутных организмов благодаря непрерывному переводу нерастворимых фосфатных соединений в растворимые. В этом процессе микробам принадлежит ведущая роль. Кислые продукты метаболизма — органические и неорганические (например, азотная и серная) кислоты растворяют фосфат кальция. Образуемый бактериями сероводород способствует растворению фосфатов железа.

 

 

Фенотипическая и генотипическая изменчивость. Мутационная природа изменчивости. Типы мутаций. Спонтанный и индуцированный мутагенез. Применение мутантов микроорганизмов в научных исследованиях и в практических целях.

 

В основе изменчивости лежит либо изменение реакции генотипа на факторы окружающей среды, либо изменение самого генотипа в результате мутации генов или их рекомбинации. В связи с этим изменчивость подразделяют на наследственную и ненаследственную.

 

Ненаследственная (средовая,фенотипическая). Ответная реакция на изменение Окр. Среды и носит адаптивный характер. Геном не изменяется и измен. Исчезает после устранение фактора. Пример Возбуд. сибир. Язвы: понижение кальция-слизистость, Повышение кальция- нет слизостости.

 

Наследственная (генотипическая) изменчивость, связанная с мутациями, — мутационная изменчивость. Основу мутации составляют изменения последовательности нуклеотидов в ДНК, полная или частичная их утрата, т. е. происходит структурная перестройка генов, проявляющаяся фенотипически в виде измененного признака.

Типы мутаций. Мутации могут возникать в любых клетках организма,приводить к любым изменениям в

генетическом аппарате и соответственно в фенотипе. Мутации, возникающие в половых клетках, называют генеративными. Они наследуются при половом размножении. Мутации, возникающие в неполовых (соматических) клетках, называют соматическими. Они могут наследоваться только при условии неполового или вегетативного размножения.

 

В зависимости от влияния на жизнедеятельность организмов различают летальные мутации, сублетальные (снижают жизнеспособность) и нейтральные (при определенных условиях не влияют на жизнеспособность). Вероятность того, что мутация повысит жизнеспособность, незначительна. Но в некоторых случаях, особенно когда меняются условия существования, нейтральные мутации могут оказаться полезными для организма.

 

В зависимости от характера изменений генетического аппарата различают мутации, связанные с изменением количества наборов хромосом (геномные), с изменением числа хромосом отдельных пар, перестройкой хромосом, а также мутации отдельных генов (генные).

 

По происхождению мутации у бактерий классифицируются на спонтанные и индуцированные.

 

1. Спонтанные мутации трудно или невозможно связать с действием определѐнного фактора (мутаге-на).

 

а. Наиболее часто спонтанные мутации происходят вследствие ошибки в работе ДНК-полимеразы при репликации ДНК.

 

б. Вторую группу спонтанных мутаций составляют инсертационные мутации, которые происходят вследствие встраивания в нуклеоид внехромосомных факторов наследственности.

 

2. Индуцированные мутации у бактерий вызываются в результате воздействия мутагенов на бактериальную популяцию, т. е. физических, химических или биологических факторов, способных вызывать мутацию. К мутагенам относятся различные виды радиации, температура, ряд химических соединений.

 

Современные достижения генной инженерии. Изучение механизмов передачи генов у бактерий иучастия в этом процессе внехромосомных элементов открыло возможность включения чужеродной ДНК в бактериальные клетки. Генетические манипуляции позволяют вносить не большие отрезки носителей генетической информации высших организмов, например человека, в бактерию и заставлять ее синтезировать соответствующие белки. Вполне осуществимо производство гормонов, антигенов, антител и других белков с помощью бактерий. Делаются также попытки передать растениям способность к азотфиксации и лечить болезни, связанные с биохимическими дефектами.