Хромосома E. coli как репликон. Бинарное деление бактерий.

Репликация ДНК начинается с небольшого участка ориджина (origin), где осуществляется инициация процесса, главным моментом которой является различие цепей ДНК. Далее по ходу репликации такой репликативный пузырь разрастается в двух противоположных направлениях. На каждой стороне пузыря существует так называемая репликативные вилка, в основе которой и происходит синтез ДНК. Участок ДНК, где осуществляется репликация, который начинается из одной точки, называют репликоном.

 

Бактериальная хромосома, и в частности в E. coli, часто содержит только один ориджин, представляет собой единый репликон. В каждой репликативной вилке работают две молекулы ДНК-полимеразы, осуществляющие синтез двух полинуклеотидных цепей. Поскольку две цепи являются антипараллельными и синтез происходит только в направлении от 5'-к 3'-концу, синтез только одного из цепей может происходить (и происходит) непрерывно, начинаясь от ориджина Эта цепь называют лидирующим (leading strand), его 3'-конец расположен вблизи от основания репликативной вилки. Синтез другой цепи начинается от репликативной вилки: синтезируются отдельные фрагменты так называемые фрагменты Оказаки, которые позже соединяются между собой. Длина Для синтеза каждого из фрагментов нужно сначала освободить соответствующее пространство на матричной цепи передвинуть репликативную вилку вперед соответственно, фрагментарный цепь называют цепью запаздывает (lagging strand). Средняя скорость репликации на одну репликативную вилку составляет ~ 750 нуклеотидов в секунду у бактерий. Синтез бактериальной хромосомы происходит за ~ 50 минут

 

Виды деления:

 

1. Равновеликое бинарное поперечное деление, приводящее к образованию двух одинаковых дочерних клеток. При таком способе деления имеет место симметрия в отношении продольной и поперечной оси. При равновеликом бинарном делении материнская клетка, делясь, дает начало двум дочерним клеткам и сама, таким образом, исчезает.

 

2. Неравновеликое бинарное деление, или почкование. При почковании на одном из полюсов материнской клетки образуется маленький вырост (почка), увеличивающийся в процессе роста. Постепенно почка достигает размеров материнской клетки, после чего отделяется от последней. Клеточная стенка почки полностью синтезируется заново. В процессе почкования симметрия наблюдается в отношении только продольной оси. При почковании материнская клетка дает начало дочерней клетке, и между ними можно в большинстве случаев обнаружить морфологические и физиологические различия: есть старая материнская клетка и новая дочерняя.

 

3. Размножение путем множественного деления, характерное для одной группы одноклеточных цианобактерий, в результате образуются мелкие клетки, получивших название баеоцитов (греч. bae – маленькая, cyto – клетка), число которых у разных видов колеблется от 4 до 1000. Освобождение баеоцитов происходит путем разрыва материнской клеточной стенки. В основе множественного деления лежит принцип равновеликого бинарного деления. Отличие заключается в том, что в этом случае после бинарного деления не происходит роста образовавшихся дочерних клеток, а они снова подвергаются делению

 

63.Эндоспора. Краткая характеристика бактерий, образующих эндогенные споры. Спорообразование. Зрелая спора, ее строение. Стадии и пусковой механизм прорастания спор. 17522

 

К образованию эндоспор способна только небольшая группа бактерий. Огромное значение эндоспор связано с их термоустойчивостью. В то время как почти все остальные бактерии, а также вегетативные клетки спорообразующих видов гибнут при 80°С (при температуре пастеризации) через 10 мин, терморезистентныэндоспоры переносят значительно более сильный нагрев.

Классификация бактерий, образующих эндоспоры. Спорообразующие виды,за однимисключением, относятся к палочковидным грам-положительным бактериям. Большинство из них подвижно благодаря перитрихально расположенным жгутикам. Бактерии, принадлежащие к роду Bacillus, - строгие аэробы или факультативные анаэробы. Роды Clostridium и Desulfotomaculum объединяют анаэробные бактерии, способные к образованию спор. Sporolactobacillus принадлежит к числу молочнокислых бактерий. Sporosarcina имеет сферические клетки, но по своим физиологическим признакам относится к бациллам.

 

Спорообразование (споруляция).Споры образуются внутри бактериальной клетки.Этот процессначинается с накопления белкового материала. В течение первых пяти часов спорообразования значительная часть белков материнской клетки распадается. При этом образуется специфичное для спор вещество - дипиколиновая (пиридин-2,6-дикарбоновая) кислота.

 

Следующий этап это неравное деления клетки. В результате впячивания плазматической мембраны часть протопласта отшнуровывается от материнской клетки. Этот протопласт содержит часть ядерного материала - один геном. Протопласт будущей споры окружается, как бы обрастает, плазматической мембраной материнской клетки. В результате вокруг него оказываются две плазматические мембраны, и каждая из них участвует в синтезе стенки споры. Мембрана протопласта споры синтезирует снаружи от себя стенку зародышевой клетки, а мембрана, происходящая от материнской клетки, синтезирует вовнутрь кору споры (кортекс).. Материнская же клетка образует еще один дополнительный тонкий полипептидный покров -

экзоспорий;

Свойства зрелых спор. Зрелые споры не проявляют никакойметаболической активности. Они чрезвычайно устойчивы к воздействию высокой температуры, разного рода излучений и химических агентов. Химическая же устойчивость эндоспор обусловлена непроницаемостью их оболочки для многих веществ.

Прорастание спор. В подходящих средах большинство спор прорастает.Соответствующаяпредварительная обработка, определенные условия хранения и прогрев могут повысить «всхожесть» спор - увеличить процент прорастания. В случае Bacillus subtilis оптимальными условия ми для стимуляции прорастания спор считают семидневный период покоя и пятиминутный прогрев в воде при 60°С. Обработка тепловым шоком должна проводиться непосредственно перед высевом спор, так как процесс активации обратим. Прорастанию спор предшествует поглощение ими воды и набухание. Для прорастания активированных спор в ряде случаев необходимо присутствие глюкозы, аминокислот, нуклеозидов или других соединений.

 

1 кора споры, 5 внутренняя оболочка споры, 6 наружная оболочка споры, 7 экзоспориум