МедУнивер - MedUniver.com Все разделы сайта Видео по медицине Книги по медицине Форум консультаций врачей  
Рекомендуем:
Генетика:
Генетика
Аномалии хромосом
Биология клетки
Генетика врожденных пороков
Генетика рака - опухолей
Молекулярная генетика
Наследственные синдромы
Цитогенетика - исследование хромосом
Лечение наследственных болезней
Фармакогенетика
Форум
 

Перспективы изучения прокариот (бактерий)

Работы по секвенированию генома микроорганизмов быстро продвигаются вперед, однако есть все основания предполагать, что они будет проводиться еще более ускоренными темпами. Сейчас мы располагаем в основном данными секвенирования генома патогенных микроорганизмов, однако скоро они пополнятся результатами, полученными на других представителях царства бактерий.

Известно, что в лабораторных условиях, в виде индивидуальной культуры, может быть выращена лишь часть всех существующих бактерий. Однако можно секвенировать даже геном микроорганизмов, не поддающихся культивации в лабораторных условиях. После этого станут доступны исчерпывающие данные о кодирующей способности генома царства бактерий.

Секвенирование генома близкородственных организмов позволяет идентифицировать гены, характерные для определенных групп бактерий, и отличать эти гены от дополнительных, определяющих разнообразие и адаптационные способности этих групп.

Пока мы располагаем данными о функционировании генов лишь у немногих микроорганизмов. Исследуя модельные организмы Е. coli и В. subtilis, мы только начинаем понимать механизмы таких фундаментальных процессов, как репликация ДНК и клеточное деление. Однако основным остается вопрос: являются ли эти механизмы общими для всех прокариот, или для определенного процесса существует множество механизмов?

Всестороннее изучение проблемы выживания микроорганизмов должно быть важным для диверсификации жизненных условий и особенностей их существования в различных экологических нишах. Например, у Mycoplasmas отсутствует клеточная стенка, и поэтому микроорганизму не нужен аппарат синтеза пептидогликанов. Эта особенность может обеспечивать патогенность клеток и их устойчивость к антибиотикам.

Выяснение механизмов адаптации этих патогенов к потере пептидогликана может играть важную роль в разработке средств контроля их роста.

Исследования микроорганизмов в основном проводятся на индивидуальных культурах с использованием классических приемов выделения штаммов. Однако становится все более очевидным, что многие бактерии существуют в сообществах, в которых важную роль играют конкурентные и кооперативные взаимоотношения. Для выявления основных участников этих динамических взаимоотношений необходима разработка новых методических приемов.

Клетка прокариот бактерий
У бактерий существует один компартмент, хотя внутренние области могут отличаться друг от друга.

Некоторые методы хорошо известны, однако их необходимо изменить и адаптировать таким образом, чтобы с их помощью можно было работать со сложными сообществами бактерий. Усовершенствование методов исследования бактериальных сообществ, очевидно, будет способствовать разрешению многих проблем, особенно связанных с межклеточными взаимодействиями и конкуренцией среди микробов. Расширение наших знаний по биологии отдельных микроорганизмов и их сообществ позволит усилить контроль над болезнетворными бактериями и обеспечить возможность управлять их жизнедеятельностью в интересах биотехнологии, сельского хозяйства и медицины.

Клетки прокариот отличаются от эукариотических клеток отсутствием ядерной оболочки и более простым строением. Относительная простота эукариот и легкость работы с ними в лабораторных условиях способствовали тому, что исследования на бактериях существенным образом помогли понять основные процессы жизнедеятельности клеток более сложных организмов.

Такие основные клеточные процессы, как репликация, транскрипция и трансляция, в ходе эволюции сохранились у всех организмов и впервые были детально изучены у прокариот. Даже сегодня многие существенные выводы были сделаны на основании исследований на клетках прокариот.

С помощью молекулярно-филогенетических методов было показано, что прокариоты подразделяются на две основные группы: эубактерии и археи. Эти группы различаются по своим физиологическим, биохимическим и структурным особенностям. Прокариоты характеризуются наличием компактных кольцевых хромосом, содержащих плотно упакованные гены, и гибкость их генома обеспечивается существованием различных экстрахромосомных элементов и механизмов, обеспечивающих обмен генетической информацией и разнообразные перестройки генома. Сейчас мы начинаем понимать механизмы, которые используют прокариоты для контроля экспрессии генов и различных процессов клеточного цикла.

В общем, эти механизмы у эубактерий консервативны, но сильно отличаются от соответствующих механизмов в клетках эукариот. Напротив, археи разделяют некоторые характеристики с эубактериями, а некоторые с эукариотами.

Одно время полагали, что прокариоты состоят только из наружной оболочки, цитоплазмы, заполненной ферментами, и аморфной массы ДНК. Однако недавно с помощью методов клеточной биологии было показано, что прокариоты представляют собой высокоорганизованные клетки, чем-то напоминающие клетки эукариот. Например, многие белки у них локализованы в клетке на специфических местах, распределение некоторых белков подчиняется организованным динамическим изменениям, и в поддержании клеточных структур участвуют белки, напоминающие цитоскелетные белки эукариот.

Хромосома имеет вид диффузной массы, но в действительности для нее тоже характерна организация, в результате которой гены занимают в клетке определенные положения. Белки, связанные с ДНК прокариот, участвуют в организации хромосомы: у бактерий они образуют нуклеоид, а археи, подобно клеткам эукариот, содержат нуклеосомы.

Для многих сторон жизнедеятельности прокариот важную роль играет их способность секретировать белки и полисахариды, а также формировать на своей поверхности такие структуры, как жгутики и пили. Жгутики являются средством, обеспечивающим подвижность клеток, необходимую для их миграции к источникам питания в процессе, называемом хемотаксисом. Пили представляют собой фибриллярные структуры, обеспечивающие взаимодействие клеток друг с другом и с окружающей средой, а иногда с инфицированным организмом хозяина. Формирование жгутиков и ворсинок происходит посредством секреции специфических белков с участием системы сборки.

Прокариоты невероятно разнообразны в отношении процессов метаболизма и катаболизма. Многие микроорганизмы существуют самостоятельно и занимают невероятное количество экологических ниш. Другие вступают в сложные симбиотические взаимоотношения, например такие, которые существуют между сообществами в биопленках или ведут себя как патогены в организме хозяев, которые варьируют от прокариот до человека.

Мы сталкиваемся с прокариотами ежедневно — окружающая среда, пища и наше тело контактируют с бессчетным количеством различных прокариот — однако мы только начинаем понимать природу всего их разнообразия и жизнедеятельности.

Прокариотическая клетка
Для прокариотической клетки характерно отсутствие ядра,
окруженного мембраной.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

- Вернуться в содержание раздела "генетика" на нашем сайте

Оглавление темы "Прокариоты - бактерии":
  1. Строение нуклеоида и цитоплазмы бактерий
  2. Фабрики репликации ДНК бактерий
  3. Механизм сегрегации хромосом у бактерий (прокариот)
  4. Механизм деления бактерий (прокариот)
  5. Изменение развития бактерий (прокариот) в экстремальных условиях
  6. Изменение жизненного цикла развития Caulobacter crescentus
  7. Эндосимбиоз прокариот и эукариот
  8. Прокариоты как причины заболеваний у высших организмов
  9. Строение и образование биопленки микробов
  10. Перспективы изучения прокариот (бактерий)
Медунивер Мы в Telegram Мы в YouTube Мы в VK Форум консультаций врачей Контакты, реклама
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.