VISPARIGA BIOLOGIJA

1
Indrikis Muižnieks
VISPARIGA BIOLOGIJA
ORGANISMU DAUDZVEIDIBA
MONERA PROKARIOTU VALSTS
2
PROKARIOTU VALSTS
IEVADS MIKROBIOLOGIJA
2. Prokariotu šunas uzbuve
http//www.microbeworld.org
3
PROKARIOTI MONERAS       Bakterijas parsvara
absorbejoši heterotrofi, daži ari hemoautotrofi
vai fotoautotrofi vienšunas organismi ar
gredzenveida, pie šunas membranas piestiprinatu
DNS molekulu, ar ribosomam, peptidoglikanu šunas
siena, bieži ar rotejošu flagellu.
E. Šatons (Chatton, 1883 -1947) 1930

• Sapp J.,The Prokaryote-Eukaryote Dichotomy
  Meanings and Mythology
• Microbiol Mol Biol Rev. 2005 June 69(2)
  292305.

4
IZMERI
50 nm
5
ŠUNU IZMERI
1000 nm
6
ŠUNU IZMERI
1000 nm
7
ŠUNU IZMERI
Vairak neka no 2 km dziluma no okeana sedimentiem
izoletas nanobakterijas
8
ŠUNU IZMERI
Sikakie prokarioti, ap 0.3 ?m
Rickettsia sp. parazite epitelija šunas
9
ŠUNU IZMERI
Lidz 1999. g. zinamais lielakais prokariots ,
garums 610 ?m
Epulopiscum fishelsoni no juras zivju zarnam
10
ŠUNU IZMERI
1999. g. atklats pagaidam lielakais pazistamais
prokariots , diametrs 750 ?m
Sulfidu oksidejoša Thiomargaritana namibiensis no
Rietumafrikas ezeru dunam
Schulz HN, Brinkhoff T, Ferdelman TG, Marine MH,
Teske A, Jorgensen BB. Dense populations of a
giant sulfur bacterium in Namibian shelf
sediments.Science 1999 Apr 16284(5413)493-5
11
PROKARIOTU ŠUNU FORMA
Spirillas
Koki
Nujinas
12
PROKARIOTU ŠUNU FORMA
Koki
Nujinas
Spirillas
13
PROKARIOTU ŠUNU FORMA - BAKTERIJU MORFOLOGIJA
14
PROKARIOTU ŠUNU FORMA - BAKTERIJU MORFOLOGIJA
15
NEPARASTA PROKARIOTU MORFOLOGIJA
Asticcacaulus sp.
Caulobacter sp.
Prostecijas - kajam lidzigi šunas izaugumi
bakterijam
16
ŠUNU UZBUVE - PROKARIOTI
NUKLEOIDS - BAKTERIJAS HROMOSOMA
1 kapsula (glotu slanis) 2-3 peptidoglikanu
saturošs arejais apvalks 4 citopl. membrana
11 lipopolisaharidi vai teihoskabes 5
plazmidas 6 nukleoids 7 ribosomas 8
enzimi 9 ieslegumi (ciete,polifosfa- ti, sers,
dzelzs, PHB, u.c.) 10 gazes vakuolas
12 dzimumvica (F-pilus) 13 flagella 14
flagellas bazalais aparats 15 vicas
(fimbrijas)?
17
NUKLEOIDS
18
NUKLEOIDS
19
NUKLEOIDS
Nukleoidu skaits šuna var variet no viena lidz
cetriem atkariba no kulturas augšanas fazes
20
NUKLEOIDA IZMERI (b.p.)?
Daleji no Genomes. Annu.Rev.Genet. 1998, 32
339-377

• Eikarioti
• raugsSaccharomyces cerevisiae 12,067,280
• mikrosporija Spraguea lophii 6,200,000
• Bakterijas
• Myxococcus xantus
  9,200,000
• Escherichia coli
  4,639,221
• Mycobacterium tuberculosis
  4,397,000
• Bacillus subtilis
  4,170,000
• Mycobacterium leprae
  2,800,000
• Haemophilus influenzae
  1,830,137
• Helicobacter pylori
  1,667,867
• Methanococcus jannaschii
  1,664,974
• Borrelia burgdorferi
  946,000
• Mycoplasma pneumoniae
  816,394
• Mycoplasma genetalium 580,000
• Nanoarchaeon equitans 490,000
• Carsonella ruddii 159,662
• Virusi Bakteriofags G
  670,000
• Algu mimivirusi 1 200 000
  

http//www.dur.ac.uk/dbl0www/Bioinformatics/dogs.
htm
21
ŠUNU UZBUVE - PROKARIOTI
PLAZMIDAS - PAPILDUS INFORMACIJAS NESEJI
1 kapsula (glotu slanis) 2-3 peptidoglikanu
saturošs arejais apvalks 4 citopl. membrana
11 lipopolisaharidi vai teihoskabes 5
plazmidas 6 nukleoids 7 ribosomas 8
enzimi 9 ieslegumi (ciete,polifosfa- ti, sers,
dzelzs, PHB, u.c.) 10 gazes vakuolas
12 dzimumvica (F-pilus) 13 flagella 14
flagellas bazalais aparats 15 vicas
(fimbrijas)?
22
PLAZMIDAS
23
PLAZMIDAS
24
PLAZMIDAS
25
PLAZMIDAS
Plazmidu genoma garums 10 - 300 kbp.

• Plazmidu genoma funkcijas
• ksenobiotiku noardišana
• pretantibiotiku rezistence (R)
• dzimumfunkcija (F)
• specifisku antibakterialu vielu sinteze (Col)?
• VEKTORPLZMIDAS
• TRANSMISIBILITATE

26
ŠUNU UZBUVE - PROKARIOTI
VICAS - KUSTIBAI UN MIJIEDARBIBAI
1 kapsula (glotu slanis) 2-3 peptidoglikanu
saturošs arejais apvalks 4 citopl. membrana
11 lipopolisaharidi vai teihoskabes 5
plazmidas 6 nukleoids 7 ribosomas 8
enzimi 9 ieslegumi (ciete,polifosfa- ti, sers,
dzelzs, PHB, u.c.) 10 gazes vakuolas
12 dzimumvica (F-pilus) 13 flagella 14
flagellas bazalais aparats 15 vicas
(fimbrijas)?
27
VICAS -PILI
DZIMUMFUNKCIJA TRANSMISIBILITATE
28
VICAS - FLAGELLAS
KUSTIBA
29
VICAS - FLAGELLAS
HEMOTAKSE
REPELENTI
ATRAKTANTI
INDIFERENTI
30
VICAS - FLAGELLAS
NOVIETOJUMS
31
VICAS - FLAGELLAS
NOVIETOJUMS
32
VICAS - FIMBRIJAS
ŠUNU SAKERŠANAS, PIESTIPRINAŠANAS
BIOPLEVES
33
ŠUNU UZBUVE - PROKARIOTI
IESLEGUMI - REZERVES UN BALASTA VIELAS
1 kapsula (glotu slanis) 2-3 peptidoglikanu
saturošs arejais apvalks 4 citopl. membrana
11 lipopolisaharidi vai teihoskabes 5
plazmidas 6 nukleoids 7 ribosomas 8
enzimi 9 ieslegumi (ciete,polifosfa- ti, sers,
dzelzs, PHB, u.c.) 10 gazes vakuolas
12 dzimumvica (F-pilus) 13 flagella 14
flagellas bazalais aparats 15 vicas
(fimbrijas)?
34
IESLEGUMI
Rekombinanta proteina agregati Escherichia coli
Aquaspirillum magnetita dalinas
35
SPORAS UN CISTAS NAV IESLEGUMI
Clostridium un Bacillus sporas
36
SPORAS UN CISTAS IR PIELAGOJUMI IZDZIVOŠANAI
NELABVELIGOS VIDES APSTAKLOS
Bacillus sporu veidošanas
37
SPORAS UN CISTAS IR PIELAGOJUMI IZDZIVOŠANAI
NELABVELIGOS VIDES APSTAKLOS
Sporu forma apala, ovala, taisnsturveida. Sporu
novietojums centrals, subterminals, terminals,
38
DINOZAURU LAIMKETA SPORAS ?
No 65 milj.g.v. sporam izaugušas Bacillus
sphaericus kolonijas
Dzintara ieslegta bite no dinozauru laikmeta
1991, R.Cano M.Borucki no 65 milj. g. vecas,
dzintara ieslegtas bites vedera atrastam sporam
izaudze Bacillus sphaericus Ambergene
39
SPORAS UN CISTAS IR PIELAGOJUMI IZDZIVOŠANAI
NELABVELIGOS VIDES APSTAKLOS
Azotobacter cistas veidojas nelabveligos augšanas
apstaklos. Redzami polihidroksisviestskabes (PHB)
ieslegumi (TEM)?
40
CIANOBAKTERIJU HETEROCISTAS NOTIEK IPAŠAS
VIELMAINAS REAKCIJAS - ATMOSFERAS SLAPEKLA
FIKSEŠANA
41
ŠUNU UZBUVE - PROKARIOTI
KAPSULAS - AIZSARDZIBA UN MIJIEDARBIBAS
1 kapsula (glotu slanis) 2-3 peptidoglikanu
saturošs arejais apvalks 4 citopl. membrana
11 lipopolisaharidi vai teihoskabes 5
plazmidas 6 nukleoids 7 ribosomas 8
enzimi 9 ieslegumi (ciete,polifosfa- ti, sers,
dzelzs, PHB, u.c.) 10 gazes vakuolas
12 dzimumvica (F-pilus) 13 flagella 14
flagellas bazalais aparats 15 vicas
(fimbrijas)?
42
KAPSULAS, GLOTU SLANI, GLIOKALLIKSS, MAKSTIS
Kebsiella kapsula
Leptotrix maksts
Bacteriodes gliokallikss
43
Pirmais tips APVALKA NAV MIKOPLAZMAS
Šunu no vides norobežo tikai citoplazmas membrana
Mycoplasma mobile Database, BROAD Institute
44
Otrais un trešais tips APVALKS AR
PEPTIDOGLIKANU KRASOŠANA PEC GRAMA (H.C.Gram,
1853. 1938.)?
Gram (-) šuna
Gram () šunas
1884. g. atklata diferencialas krasošanas metode
45
GRAM() UN GRAM (-) BAKTERIJU ŠUNU SIENU UZBUVES
ATŠKIRIBAS
46
GRAM() UN GRAM (-) BAKTERIJU ŠUNU SIENU UZBUVES
ATŠKIRIBAS
47
GRAM() UN GRAM (-) BAKTERIJU ŠUNU SIENU UZBUVES
ATŠKIRIBAS
48
PEPTIDOGLIKANA SLANIS
Peptidoglikans Gr/- šunas, mehaniska f-ja,
atrodami tikai prokariotos. Glikana kedes no
muramskabes (cukurs) N-acetilglikozamina,
škersšutas ar peptidiem (D-alanins), Gr stipri
Gr- vaji. Laktamu antibiotiku iedarbibas merkis.
49
POLISAHARIDU TIPI
Gr- šunu areja apvalka butisks komponents.
Lipopolisaharidi (LPS, endotoksins) Lipida A
enkurs, polisaharida serde, polisaharidu sanu
kedes, kas nosaka antigeno specifiskumu.
50
POLISAHARIDU TIPI
Parasti tikai Gr šunas atrodamas teihoskabes
fosforskabes un dauzvertigo spirtu atlikumus
saturoši, negativi ladeti polimeri,
lipoteihoskabes teihoskabe glikolipids,
antigenas, citotoksiskas un adhezivas ipašibas.
R alanins, glikoze, u.c.
51
Gram (-) un Gram () bakterijam citoplazmatisko
membranu veido tadi paši lipidi kadi atrodami ari
eikariotu šunu membranas
52
Ceturtais tips PROTEINA APVALKS
ARHEBAKTERIJU ŠUNAPVALKA UZBUVE
Gram () bakterijas šunapvalks (veidojas
mezosoma)?
Arhebakterijas šunapvalks
53
ARHEBAKTERIJU ŠUNAPVALKA UZBUVE
Arhebakteriju membranu lipidi atškiras no citu
organismu membranu komponentiem. Etera
saite. Zarota kede Bieži tetraeteri
54
ŠUNU UZBUVE - PROKARIOTI
55
ŠUNU UZBUVE - EIKARIOTI
56
ŠUNU UZBUVE - SALIDZINAJUMS
Visas šunas

• ir veidotas no lidzigiem kimiskajiem
  savienojumiem nukleinskabem, olbaltumvielam
  (proteiniem), ogludeniem (karbohidratiem,
  polisaharidiem), taukiem (lipidiem),
  mineralvielam, vitaminiem

• ir norobežotas no arejas vides ar membranam

• genetisko informaciju uzglaba DNS veida, to
  realize un proteinus sinteze ar vairaku RNS tipu
  palidzibu

57
ŠUNU UZBUVE - SALIDZINAJUMS
Visas šunas

• izmanto kadu areju energijas avotu dzivibas
  procesu nodrošinašanai

• regule vielmainas (metabolisma) procesus
  baribas vielu uznemšanu un izmantošanu, savu
  komponentu sintezi, atkritumproduktu noardišanu
  un izvadišanu

• spej dalities vai ir radušas dališanas rezultata

• spej analizet informaciju no apkartejas vides un
  reaget uz vides izmainam vielmainas procesos.

58
ŠUNU UZBUVE - SALIDZINAJUMS
Prokariotu šunu ipatnibas

• nav ar membranu norobežots kodols

• nav ar membramam norobežotu organellu

• ir šunu membranas ieliekumi (invaginacijas) -
  mezosomas

Atškiribas ribosomu uzbuve
59
ARHEBAKTERIJU IPATNIBAS
60
ARHEBAKTERIJU IPATNIBAS
61
ARHEBAKTERIJU IPATNIBAS
62
DZIVAS DABAS IEDALIJUMS TRIS DOMENOS