Рассмотрите строение бактерии под 1 обозначена: Строение бактерий — урок. Биология, 5 класс.

Тест по теме Бактерии ЕГЭ биология

Тест по теме Бактерии ЕГЭ биология

Учебник Курсы Книги Тесты Вопросы Личный кабинет

Учебник Курсы Книги Тесты Вопросы

Личный кабинет

Вас ждет интересная статья по данной теме 🙂

Рассмотрите рисунок и выполните задания 5 и 6.

19734. Каким номером на рисунке обозначен организм, способный вызывать инфекции человека (хламидиоз и другие)?

Верный ответ: 1

Под цифрой 1 на рисунке — бактерия. Хламидиоз — заболевание бактериальной природы (причина — бактерии хламидии).
Под цифрой 2 — хламидомонада, мирная, добрая 🙂 одноклеточная зеленая водоросль, не являющаяся причиной бактериальных инфекций.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 19734.

Рассмотрите рисунок и выполните задания 5 и 6.

19730. Каким номером обозначена клетка, имеющая цитостом и цитофаринкс?

Верный ответ: 2

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 19730.

Рассмотрите рисунок и выполните задания 5 и 6.

19727. Каким номером обозначена клетка, в состав которой входит муреин?

Верный ответ: 1

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 19727.

5611. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их. (1)Бактерии — прокариоты, наследственная информация которых заключается в одной линейной молекуле ДНК. (2)Все бактерии по типу питания являются гетеротрофами. (3)Азотфиксирующие бактерии обеспечивают гниение органических остатков в почве. (4)К группе азотфиксаторов относят клубеньковых бактерий, поселяющихся на корнях бобовых растений. (5)Нитрифицирующие бактерии участвуют в круговороте азота. (6)Среди паразитических бактерий хорошо известны холерный вибрион, туберкулёзная палочка, являющиеся возбудителями опасных заболеваний человека. (7)Сапротрофные бактерии питаются органическими остатками.

Ошибки допущены в предложениях 1, 2, 3:

1) Бактерии — прокариоты, наследственная информация которых заключается в кольцевой (замкнутой) молекуле ДНК — в нуклеоиде

2) Среди бактерий по типу питания встречаются как гетеротрофы, так и автотрофы
3) Азотфиксирующие бактерии преобразуют атмосферный азот в нитриты и нитраты, которые доступны для усвоения растениями (питание высших растений)

P. S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 5611.

5563. Все перечисленные ниже термины, кроме двух, используют для описания клетки, изображенной на рисунке. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.

1. нуклеоид2. замкнутая ДНК3. митоз4. рибосомы5. гаметы

Верный ответ: 35

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 5563.

Для вас приятно генерировать тесты, создавайте их почаще

Gribanova_pract_biol — Стр 2

2 Приведите пример РНК-содержащих вирусов и ДНКсодержащих вирусов.

3 Почему нуклеиновая кислота вируса может долгое время оставаться в клетке хозяина и передаваться в другие клетки?

4 Почему в бактериальной клетки нет эндоплазматической сети и митохондрий?

5Что такое нуклеоид?

6Какие болезни вызывают вирусы?

7	В чем различие фототрофных и хемотрофных организмов по	Рис. 2. Поперечно-полосатое мышечное волокно языка кролика
способу питания?		(увеличение 10х10) :1 – мышечная клетка, 2- вставочные диски
8	Чем отличается питание сапрофитных организмов от парази-
тических?
9	Как и насколько интенсивно размножаются бактерии?

10Для чего квасят овощи и готовят силос?

11Чем обусловлено широкое распространение бактерий в приро-

де?

12Какие болезни вызывают бактерии?

13Почему сложно бороться с бактериальными инфекциями?

14Какие черты строения общие для всех грибов?

15Как размножаются шляпочные грибы?

16Какое практическое значение имеют плесневые грибы?

17	В особенность строения лишайников?	Рис. 3.Строение мышечной ткани (увеличение 10х10)
18	Каково значение лишайников в природе?	Задание 3. Изучите под микроскопом микропрепарат высокого
		призматического эпителия почки кролика. Зарисуйте схему строения
	10.Изменчивость организмов	плоского эпителия.

Цель работы: изучить изменчивость определенного признака, научиться строить вариационный ряд и вариационную кривую.

Задание 1. Изучите способы построения вариационной кривой признаков и определения среднего значения признака.

Количественные признаки поддаются определенному описанию. Если измерить величину семян тыквы одного растения, то окажется, что они имеют разную длину. Для того чтобы охарактеризовать

количественные признаки организмов (величину семян), необходимо

Рис. 4. Высокий призматический эпителий почки кролика (увеличе-

ние 10х10)

12

1 – клетки эпителия,

2- соединительная ткань

Рис.5. Строение плоского эпителия

Задание 4. Изучите под микроскопом гиалиновый хрящ человека. Зарисуйте строение гиалинового хряща.

клетки

межклеточное вещество

Рис.6. Гиалиновый хрящ (увеличение 10х10)

Задание 6. Изучите под микроскопом микропрепарат спинного мозга собаки. Зарисуйте строение нервной ткани. Обозначьте нервные клетки, клетки-спутники, нервные волокна

нервная клетка

Рис.7. Спинной мозг собаки (увеличение 10х10)

49

нии 15х90 в некоторых разорванных спорангиях видны высыпавшиеся споры.

Зарисуйте мицелий плесневого гриба, обозначьте мицелий, гифы, спорангий, споры (рис.62).

увеличение 15х20	увеличение 10х40
Рис. 62. Гриб мукор

Задание 11. Рассмотрите внешний вид накипных и листоватых лишайников. Зарисуйте схему строения лишайника. Обозначьте составные части.

Рис.63. Схема строения лишайника

Контрольные вопросы

1Какие элементы образуют вирусную частицу?

	Рис. 8.Строение нервной ткани
	Задание 7. Изучите под микроскопом микропрепарат разреза листа
Рис. 60. Внешний вид грибов	камелии. Найдите клетки покровной, основной и проводящей тканей.
Задание 9. Изучите почкование дрожжевых грибов. Для этого	Зарисуйте разрез листа камелии, обозначьте клетки эпидермы, основ-
	ной ткани (паренхимы), флоэмы, ксилемы.

нанесите на предметное стекло каплю разведенных в воде пивных
дрожжей, накройте покровным стеклом. На том участке, где клетки	1- эпидерма,
лежат не густо, под увеличением 15х40 видно форму клеток (округлую
или овально-вытянутую). Почкующиеся клетки на одном из полюсов	2, 3- паренхима,
имеют небольшой бугорок, содержащий ядро – почку.	4- флоэма
Зарисуйте почкующиеся и не почкующиеся клетки дрожжей и	проводящего пучка,
обозначьте их (рис.61).	5 – ксилема

Рис. 61. Строение дрожжей
Задание 10. Изучите спорообразование у плесневого гриба.	Рис.9. Разрез листа камелии (увеличение 10х10)
Поместите на предметное стекло кусочек культуры плесени и, капнув
каплю воды, закройте покровным стеклом. Под увеличением 15х40
видно, что тело гриба (мицелий) состоит из тонких и полупрозрачных
нитей (гиф). Среди гиф находятся спорангии – круглые коробочки на
длинной ножке, заполненные спорами округлой формы. При увеличе-

14

4. Строение клетки животных

Цель занятия: изучить строение эукариотической клетки, строение органоидов клеток животных, уметь дифференцировать органоиды на электронограммах.

Задание 1. Рассмотрите под микроскопом при увеличении 15х40 окрашенные препараты крови лягушки и крови человека. Основную массу клеток в поле зрения составляют эритроциты. В крови лягушки эритроциты овальные, в их центре располагается ядро; иногда встречаются лейкоциты, имеющие округлую форму. В крови человека зрелые эритроциты не имеют ядра. Зарисуйте мазок крови человека и мазок крови лягушки, укажите ядра в эритроцитах.

А Б Рис. 10. Мазки крови: человека (А) и лягушки (Б) (увеличе-

ние10х40)

Задание 2. Изготовьте временный препарат клеток эпителия кожи лягушки. Для этого необходимо поместить в банку с водой лягушку, которая 2-3 часа находилась в банке без воды и кожа ее подсохла. В воде через несколько минут появляются сероватые прозрачные пленки эпителия. Поместив маленький кусочек пленки на предметное стекло вместе с каплей воды, покройте покровным стеклом и рассмотрите под большим увеличением. Зарисуйте клетки эпителия кожи лягушки, обозначьте ядро и цитоплазму.

47

Определите, какими цифрами на рисунке 58 обозначены цитоплазматическая мембрана, слизистый чехол, цитоплазма, нуклеоид, полирибосома, фотоситезирующие мембраны, фосфатная гранула, белковая гранула, липидные капли.

Рис. 58. Схема строения цианобактерии

Задание 7. Заполните таблицу 7.

Таблица 7 Значение бактерий в хозяйственной деятельности человека Представители Значение для человека

Молочнокислые бактерии

Уксуснокислые бактерии

Гнилостные бактерии

Патогенные бактерии

Клубеньковые бактерии

Цианобактерии

Задание 8. Ознакомьтесь со схемой на рисунке 59 и определите, представители каких групп грибов изображены на рисунке 60.

Рис. 59. Группы грибов, практически значимые для человека

46

Задание 5. Изучите электронную микрофотографию бактерии (рис. 55) и схему строения бактериальной клетки (рис. 56). Какую функцию выполняют обозначенные компоненты клетки?

Рис. 55. Электронная микрофотография бактерии Escherichia coli

Рис. 56. Схема строения бактериальной клетки

Задание 6. Зарисуйте схему строения бактериальной клетки, изображенной на рис. 57, и укажите, какими цифрами обозначены рибосомы, клеточная стенка, жгутик, цитоплазматическая мембрана, плазмида, мезосома, нуклеоид.

Рис. 57. Схема строения бактериальной клетки

15

ядро

Рис. 11. Клетки эпителия кожи лягушки

Задание 3. Приготовьте временный препарат клеток плоского эпителия ротовой полости человека, проведя стерильным шпателем с легким нажимом по деснам. Поместив мазок на предметное стекло, капните каплю метиленовой сини и покройте покровным стеклом. Рассмотрите под увеличением 15х40 препарат, где видны крупные плоские клетки с ядрами. У женщин в ядрах клеток заметны тельца Барра в идее плотного участка хроматина у периферии ядра (это Х- хромосома). Зарисуйте несколько клеток.

Рис. 12. Эпителий ротовой полости человека:

1 – ядро, 2- цитоплазма, 3 – половой хроматин, 4 — митохондрии

Задание 4. Зарисуйте строение цитоплазматической мембраны. Обозначьте составные части: липиды, интегральный белок, периферический белок, полуинтегральный белок. Зарисуйте виды транспорта через цитоплазматическую мембрану, укажите, где происходит активный транспорт и пассивный транспорт.

16

Рис.13. Схема строения цитоплазматической мембраны

Рис.14. Транспорт веществ через мембрану

Задание 5. Зарисуйте схему строения животной клетки. Обозначьте гладкую ЭПС, аппарат Гольджи, рибосомы, пиноцитозный пузырек, вакуоль, клеточный центр, ядерную оболочку, хроматин, ядрышко, гранулярную ЭПС, цитоплазматическую мембрану, митохондрии, ядерный сок, лизосомы.

45

Рис. 53. Схема строения бактериофага

Задание 4. Рассмотрите и зарисуйте схему размножения ретровируса на примере вируса иммунодефицита человека (рис. 54).

Укажите, в каком порядке происходят следующие процессы: — трансляция вирусных белков в цитоплазме; — включение двойной цепи ДНК

вируса в геном клетки хозяина; — сборка капсида и молекулы РНК; — образование наружной вирус-

ной оболочки и вириона; — проникновение в клетку хозяина;

— синтез вирусной ДНК на матрице РНК вируса; — транскрипция провирусной ДНК в мРНК .

Рис. 54. Жизненный цикл ретровируса

44

9. Многообразие организмов

Цель занятия: Изучить особенности строения, жизнедеятельности и значение представителей вирусов, бактерий, грибов.

Задание 1. Рассмотрите электронные микрофотографии вирусных частиц (рис. 51).

Рис. 51. Электронные микрофотографии вирусных частиц: А – РНК-вирус гриппа с дополнительной липидной оболочкой; Б – РНКвирус картофеля Х; В – бактериофаг (ДНК-содержащий вирус)

Задание 2. Рассмотрите схему строения вируса иммунодефицита человека (рис. 52). Какими цифрами обозначены следующие структуры: вирусная РНК, оболочка вируса, фермент обратная транскриптаза, белки оболочки, липиды оболочки, белки капсида?

Рис. 52. Схема строения вируса иммунодефицита человека

Задание 3. Рассмотрите схему строения бактериофага (рис. 53). Какими цифрами обозначены следующие структуры: а) воротничок, б) хвостовые нити, в) белковая капсула, г) хвостовой чехол, д) базальная пластинка с шипами, е) нуклеиновая кислота?

17

Рис.15. Схема строения животной клетки

Задание 6. Рассмотрите электронную микрофотографию на рис.16. Определите клеточные органоиды, обозначенные цифрами 1 -5.

Рис.16. Электронная микрофотография органоидов клетки.

Контрольные вопросы

1.Чем отличаются эукариотические клетки от прокариотических?

2.Какие компоненты образуют цитоплазматическую мембрану?

3.Чем отличается оболочка клеток животных и растений?

18

4. Как осуществляется пассивный транспорт веществ через цитоплазматическую мембрану?

5.Как осуществляется активный транспорт веществ через цитоплазматическую мембрану?

6.Что такое экзоцитоз?

7.Что такое эндоцитоз?

8.Как происходит фагоцитоз?

9.Как происходит пиноцитоз?

10.Что представляет собой цитоплазма клетки?

11.Какие органоиды клетки относят к двумембранным?

12.Какие органоиды клетки относят к одномембранным?

13.Какие органоиды клетки относят к немембранным?

14.Почему рибосомы видны только в электронный микроскоп?

15.Какое количество ядер может быть в клетках животных?

16.Какую функцию выполняет ядро клетки?

5. Строение растительной клетки

Цель занятия: изучить строение органоидов клеток растений, определить различия между клетками растений и животных.

Задание 1. Изготовьте временный препарат из кожицы сочной чешуи луковицы лука. Подкрасьте препарат раствором йода и покройте покровным стеклом. На большом увеличении видно толстую оболочку клеток. В ядре можно заметить ядрышки. Неокрашенные пустоты в цитоплазме – это вакуоли. Зарисуйте строение клеток кожицы лука.

Рис.17. Строение кожицы лука (увеличение 10х10)

43

18. Какой тип постэмбрионального развития характерен для бабочек, крокодилов?

Вопросы для коллоквиума № 2

1.Строение и функции липидов.

2.Строение и функции углеводов.

3.Строение и функции белков.

4.Строение и функции ДНК.

5.Строение и функции РНК.

6.Генетический код. Свойства генетического кода

7.Биосинтез белка. Транскрипция. Трансляция.

8.Бесполое размножение. Виды бесполого размножения.

9.Половое размножение. Виды полового размножения.

10.Деление клетки. Митоз, его характеристика.

11.Деление клетки. Мейоз, его характеристика.

12.Характеристика оогенеза и сперматогенеза.

13.Строение яйцеклетки и сперматозоида.

14.Эмбриональное развитие животных, характеристика стадий развития.

15.Постэмбриональное развитие животных, характеристика стадий развития.

Термины Макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы, мономе-

ры, полимеры, углеводы, моносахариды, полисахариды, липиды, белки, аминокислоты, полипептиды, денатурация, ренатурация, ферменты, нуклеиновые кислоты, ДНК, нуклеотиды, комплементарность, репликация, репарация, и-РНК, т-РНК, р-РНК, генетический код, триплет, антикодон, трансляция, транскрипция, полирибосома, размножение, почкование, спорообразования, фрагментация, конъюгация, копуляция, интерфаза, митоз, амитоз, мейоз, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, хроматиды, центромера, кроссинговер, гаметогенез, сперматогенез, сперматогоний, сперматоцит, сперматида, сперматозоид, оогенез, оогония, ооцит, онтогенез, метаморфоз, эмбриогенез, дробление, бластуляция, бластула, бластомер, бластоцель, гаструляция, гаструла, эктодерма, энтодерма, мезодерма, гистогенез, органогенез.

42

Задание 11. Зарисуйте схему эмбрионального развития ланцетника (рис.50). Обозначьте расположение бластомеров, бластоцеля, эктодерму, энтодерму, гастральную полость, бластопор.

Контрольные вопросы

1.Что такое онтогенез?

2.Какие стадии выделяют в сперматогенезе?

3.Чем отличается оогенез от сперматогенеза?

4.В какие периоды гаметогенеза клетки делятся митозом?

5.В какие периоды гаметогенеза клетки делятся мейозом?

6.В чем биологическая роль направительных телец в оогенезе?

7.Как называются первичные половые клетки?

8.Какое строение имеет сперматозоид млекопитающих?

9.Какое строение имеет яйцеклетка млекопитающих?

10.В чем отличие яйцеклетки от сперматозоида?

11.Какой период онтогенеза называют эмбриональным?

12.Какой период онтогенеза называют постэмбриональным?

13.Какая стадия образуется в результате дробления?

14.Какое строение имеет гаструла?

15.Что такое гистогенез?

16.На какой стадии эмбрионального развития закладываются хорда и нервная трубка?

17.Какие выделяют типы постэмбрионального развития живот-

ных?

19

Задание 2. Приготовьте временный препарат листа элодеи, поместив часть листа в каплю воды на предметное стекло и покрыв покровным стеклом. В цитоплазме клеток при увеличении 15х40 видно множество хлоропластов зеленого цвета. Ядра в неокрашенных клетках не видны.

С одной стороны покровного стекла нанесите несколько капель раствора NaCl (0,8M), а с другой стороны фильтровальной бумагой оттяните воду. Рассмотрите препарат, найдите плазмолизированные клетки, в которых вода из цитоплазмы переходит в окружающую гипертоническую среду и при этом объем цитоплазмы уменьшиться, цитоплазма начнет отходить от клеточных стенок. Нанесите несколько капель воды с одной стороны покровного стекла, а с другой стороны фильтровальной бумагой оттяните раствор NaCl. Рассмотрите явление деплазмолиза, когда вода поступает в цитоплазму и клетка приобретает прежний объем.

Зарисуйте строение клеток листа элодеи (рис.19).

Рис. 18. Клетки листа элодеи (увеличение 10х40)

Задание 3. Изготовьте препарат крахмальных зерен картофеля, сделав соскоб в поверхности клубня картофеля. При увеличении 15х8 заметны крахмальные зерна, в которых слои крахмала имеют разную толщину. Зарисуйте их строение (рис.19).

Задание 4. Приготовьте препарат мякоти плодов ландыша, рябины. Препаровальной иглой достаньте кусочек мякоти и поместите в каплю воды на предметном стекле, разрыхлив ее. При увеличении 8х15 найдите участок, в котором встречаются свободные клетки, рассмотрите его при увеличении 15х40. Оранжевые и желтые хромопласты в клетках шиповника округлые, в клетках рябины игольчатые, (рис.20).

20

Рис. 19. Крахмальные зерна картофеля (увеличение 10х40)

Рис. 20. Клетки мякоти зрелых плодов:	А — шиповник; В — лан-
дыш; В — рябина; 1 — хромопласты, 2 —	ядро, 3 — стенка клетки

Рис. 21. Хромопласты в клетках рябины (увеличение 10х40)

Задание 5. Определите, какие органоиды обозначены на комбинированной схеме строения животной и растительной клеток рисунка 22.

41

бластопор

Рис. 48. Гаструла лягушки (увеличение 10х4)

Задание 10. Изучите под микроскопом поперечный срез зародыша лягушки на стадии нейрулы. На препарате найдите очертания нервной трубки, хорды, боковой пластинки мезодермы (рис.49).

нервная

трубка

хорда

просвет ки-
шечника	боковая пластин-
	ка мезодермы

Рис. 49. Поперечный срез зародыша лягушки на стадии нейрулы

Дробление	Бластуляция	Гаструляция	Гистогенез
Рис. 50. Схема эмбрионального развития ланцетника

Ст. Содержание

Странная наука: пенициллин и клеточная стенка

Современные врачи часто назначают антибиотики для борьбы с инфекциями. Одним из первых открытых антибиотиков был пенициллин. Пенициллин был впервые использован для лечения бактериальных инфекций в 1942 и получен из гриба Penicillium sp. При использовании в качестве антибиотика пенициллин действует по очень специфическому механизму. Пенициллин препятствует выработке молекулы, называемой пептидогликаном. Молекулы пептидогликана образуют прочные связи, которые придают бактериальной клетке силу, а также предотвращают утечку из цитоплазмы. Почти каждая бактерия имеет пептидогликановую клеточную стенку.

 

Состав клеточной стенки различается в зависимости от вида организма, поэтому пенициллин не действует на другие организмы. Клеточные стенки растений, например, состоят из целлюлозы. Клеточные стенки водорослей очень разнообразны. Стенки клеток водорослей могут состоять из целлюлозы, ксилана, кремнезема, каррагинана или множества других материалов. Клеточные стенки большинства грибов состоят из хитина. Состав клеточной стенки у архей более разнообразен.

 

У бактерий есть два типа клеточных стенок. Грамположительные бактерии имеют слой пептидогликана на внешней стороне клеточной стенки. Грамотрицательные бактерии имеют пептидогликан между мембранами. Пенициллин лучше всего действует на грамположительные бактерии, подавляя выработку пептидогликана, делая клетки неплотными и хрупкими. Клетки разрываются, и иммунной системе намного легче их разрушить, что помогает больному человеку быстрее выздороветь. Клетки человека не содержат пептидогликана, поэтому пенициллин нацелен на бактериальные клетки.

 

СФ Рис. 2.1. ( A ) Прокариотическая бактерия с клеточной стенкой, состоящей из пептидогликана

Изображение предоставлено Али Зифаном, Wikimedia Commons

СФ Рис. 2.1.  ( B ) Диаграмма сравнения грамотрицательных и грамположительных бактерий

Изображение предоставлено Graevmoore, Wikimedia Commons

---

 

Другие антибиотики нацелены на различные молекулы, которые подавляют рост бактерий, не повреждая клетки человека. Сульфабиотики нацелены на определенный фермент, подавляющий рост бактерий. Антибиотики тетрациклинового ряда связываются с бактериальными рибосомами, которые отвечают за выработку белка, и ингибируют синтез бактериального белка. Ципрофлоксацин, один из сильнейших антибиотиков, атакует репликацию бактериальной ДНК, не затрагивая клеточную ДНК человека.

 

Антибиотики очень специфичны для определенной бактериальной функции и не помогают при лечении небактериальных заболеваний. На вирусы не действуют антибиотики, потому что у них нет пептидогликановых клеточных стенок или рибосом, и они не реплицируют свою собственную ДНК.

 

Бактерии могут стать устойчивыми к антибиотикам в процессе отбора и эволюции. Пенициллин убивает большинство бактериальных клеток, но не всех. Бактерии, устойчивые к действию антибиотика, остаются, но в небольшом количестве могут быть выведены из организма иммунной системой. Важно закончить прием всех назначенных антибиотиков, чтобы иммунной системе не приходилось так усердно бороться с инфекцией. Как незавершенные курсы антибиотиков, так и чрезмерное использование антибиотиков также привели к увеличению числа устойчивых к антибиотикам бактерий.

Изучение нашей жидкой Земли, продукт Группы исследований и разработок учебных программ (CRDG) Педагогического колледжа. Гавайский университет, 2011 г. Этот документ можно свободно воспроизводить и распространять в некоммерческих образовательных целях.

9: Микробный рост — Биология LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

10667

• Линда Бруслинд
• Университет штата Орегон через Open Oregon State

При правильных условиях (еда, правильная температура и т. д.) микробы могут расти очень быстро. В зависимости от ситуации, это может быть как хорошо для человека (дрожжи, растущие в сусле для приготовления пива), так и плохо (бактерии, растущие в горле и вызывающие фарингит). Важно знать об их росте, чтобы мы могли прогнозировать или контролировать их рост в определенных условиях. В то время как рост мутицеллюлярных организмов обычно измеряется с точки зрения увеличения размера отдельного организма, микробный рост измеряется увеличением популяции либо путем измерения увеличения числа клеток, либо увеличения общей массы.

Bacterial Division

Бактерии и археи размножаются только бесполым путем, в то время как эукартиотические микробы могут участвовать как в половом, так и в бесполом размножении. Бактерии и археи чаще всего участвуют в процессе, известном как бинарное деление , когда одна клетка делится на две клетки одинакового размера. Другие, менее распространенные процессы могут включать множественное деление , почкование и образование спор .

Процесс начинается с удлинения клеток, что требует тщательного увеличения клеточной мембраны и клеточной стенки, а также увеличения объема клетки. Клетка начинает реплицировать свою ДНК, готовясь к тому, чтобы иметь две копии своей хромосомы, по одной для каждой вновь образованной клетки. Белок FtsZ необходим для образования перегородки, которая первоначально проявляется в виде кольца в середине удлиненной клетки. После сегрегации нуклеоидов на каждом конце удлиненной клетки формирование перегородки завершается, разделяя удлиненную клетку на две дочерние клетки одинакового размера. Весь процесс или клетка цикл может занять всего 20 минут для активной культуры бактерий E. coli .

Кривая роста

Поскольку бактерии легко выращивать в лаборатории, их рост тщательно изучался. Было определено, что в закрытой системе или в периодической культуре (без добавления пищи, без удаления отходов) бактерии будут расти по предсказуемой схеме, в результате чего кривая роста состоит из четырех отдельных фаз роста: запаздывающая фаза, экспоненциальная или логарифмическая фаза, стационарная фаза и фаза смерти или спада. Кроме того, эта кривая роста может дать время генерации для конкретного организма — количество времени, необходимое для удвоения популяции.

Кривая роста бактерий. Михал Коморничак. Если вы используете на своем веб-сайте или в своей публикации мои изображения (оригинальные или измененные), вас просят предоставить мне подробную информацию: Михал Коморничак (Польша) или Михал Коморничак (Польша). Для получения дополнительной информации напишите на мой адрес электронной почты: [email protected] [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia Commons

Детали, связанные с каждой кривой роста (количество клеток, длина каждой фазы , скорость роста или гибели, общее количество времени) будут варьироваться от организма к организму или даже в разных условиях для одного и того же организма. Но схема четырех различных фаз роста, как правило, сохраняется.

Лаг-фаза

Лаг-фаза — это период адаптации, когда бактерии приспосабливаются к новым условиям. Продолжительность лаг-фазы может значительно варьироваться в зависимости от того, насколько условия отличаются от условий, из которых произошли бактерии, а также от состояния самих бактериальных клеток. Наиболее короткий лаг-период будет у активно растущих клеток, перенесенных с одного типа среды на среду такого же типа, с одинаковыми условиями среды. Поврежденные клетки будут иметь длительный лаг-период, поскольку они должны восстановиться, прежде чем они смогут начать размножение.

Обычно клетки в лаг-периоде синтезируют РНК, ферменты и основные метаболиты, которые могут отсутствовать в их новой среде (например, факторы роста или макромолекулы), а также приспосабливаются к изменениям окружающей среды, таким как изменения температуры, рН или доступность кислорода. Они также могут проводить любой необходимый ремонт поврежденных клеток.

Экспоненциальная или логарифмическая фаза

Как только клетки накопили все, что им нужно для роста, они переходят к клеточному делению. экспоненциальная или логарифмическая фаза роста отмечена предсказуемым удвоением популяции, где 1 клетка становится 2 клетками, становится 4, становится 8 и т. д. Условия, оптимальные для клеток, приведут к очень быстрому росту (и более крутому наклону на кривая роста), в то время как менее идеальные условия приведут к более медленному росту. Клетки в экспоненциальной фазе роста самые здоровые и наиболее однородные, что объясняет, почему в большинстве экспериментов используются клетки из этой фазы.

Скорость роста бактерий.

Благодаря предсказуемости роста в этой фазе, эту фазу можно использовать для математического расчета времени, необходимого для удвоения численности бактериальной популяции, известного как время генерации ( г ) . Эта информация используется микробиологами в фундаментальных исследованиях, а также в промышленности. Чтобы определить время генерации, натуральный логарифм числа клеток можно построить в зависимости от времени (где единицы измерения могут варьироваться в зависимости от скорости роста конкретной популяции), используя полулогарифмический график для создания линии с предсказуемым наклоном. 9{n}\]

где \(N\) — конечная концентрация клеток, \(N_0\) — начальная концентрация клеток, а \(n\) — количество поколений, произошедших между указанным периодом времени.

Время генерации ( г ) может быть представлено как t/n , где t является указанным периодом времени в минутах, часах, днях или месяцах. Таким образом, зная концентрацию клеток в начале экспоненциальной фазы роста и концентрацию клеток после некоторого периода времени экспоненциального роста, можно рассчитать количество поколений. Затем, используя количество времени, в течение которого рост продолжался ( t ), можно вычислить g .

Неподвижная фаза

Все хорошее когда-нибудь заканчивается (иначе бактерии за 7 дней сравняются с массой Земли!). В какой-то момент у бактериальной популяции заканчиваются необходимые питательные вещества/химические вещества, или ее рост тормозится ее собственными отходами (это закрытый контейнер, помните?) или нехваткой физического пространства, что приводит к тому, что клетки вступают в стационарную фазу . . В этот момент количество образующихся новых клеток равно количеству клеток, отмирающих, или рост полностью прекращается, что приводит к уплощению роста на кривой роста.

Физиологически клетки на этой стадии становятся совсем другими, пытаясь приспособиться к новым условиям голодания. Несколько новых клеток, которые образуются, меньше по размеру, а бациллы приобретают почти сферическую форму. Их плазматическая мембрана становится менее жидкой и проницаемой, с более гидрофобными молекулами на поверхности, которые способствуют адгезии и агрегации клеток. Нуклеоид конденсируется, и ДНК связывается с ДНК-связывающими белками из голодающих клеток (DPS) , чтобы защитить ДНК от повреждений. Изменения предназначены для того, чтобы позволить клетке выживать в течение более длительного периода времени в неблагоприятных условиях, ожидая появления более оптимальных условий (таких как вливание питательных веществ). Эти же стратегии используются клетками в олиготрофные или малопитательные среды. Было высказано предположение, что клетки в естественном мире (то есть вне лаборатории) обычно существуют в течение длительного периода времени в олиготрофной среде, и только спорадические вливания питательных веществ возвращают их к экспоненциальному росту в течение очень коротких периодов времени.

Во время стационарной фазы клетки также склонны к выработке вторичных метаболитов или метаболитов, образующихся после активного роста, таких как антибиотики. Клетки, способные образовывать эндоспоры, на этой стадии активируют необходимые гены, чтобы инициировать процесс спорообразования.

Фаза смерти или упадка

На последней фазе кривой роста, фазе смерти или упадка , количество жизнеспособных клеток уменьшается предсказуемым (или экспоненциальным) образом. Крутизна склона соответствует тому, насколько быстро клетки теряют жизнеспособность. Считается, что условия культивирования ухудшились до такой степени, что клеткам наносится непоправимый ущерб, поскольку клетки, собранные на этой фазе, не демонстрируют роста при переносе в свежую среду. Важно отметить, что если мутность культуры измеряется как способ определения плотности клеток, измерения могут не уменьшаться на этом этапе, поскольку клетки могут быть неповрежденными.

Было высказано предположение, что клетки, считавшиеся мертвыми, могут возродиться при определенных условиях, условиях, описываемых как жизнеспособных, но не культивируемых (VBNC) . Это состояние может иметь значение для патогенов, когда они переходят в состояние очень низкого метаболизма и отсутствия клеточного деления только для того, чтобы возобновить рост в более позднее время, когда условия улучшатся.

Также было показано, что 100% гибель клеток маловероятна для любой клеточной популяции, поскольку клетки мутируют, чтобы адаптироваться к условиям окружающей среды, какими бы суровыми они ни были. Часто наблюдается хвостовой эффект, при котором небольшая популяция клеток не может быть уничтожена. Кроме того, эти клетки могут извлечь выгоду из гибели своих собратьев, которые обеспечивают питательными веществами окружающую среду, поскольку они лизируют и высвобождают свое клеточное содержимое.

Ключевые слова

бинарное деление, множественное деление, почкование, споры, клеточный цикл, закрытая система, периодическая культура, кривая роста, лаг-фаза, экспоненциальная или логарифмическая фаза, время генерации ( g ), N, N0, n , t , стационарная фаза, ДНК-связывающие белки из голодающих клеток (DPS), олиготрофные, вторичные метаболиты, фаза гибели или упадка, жизнеспособные, но некультивируемые (VBNC).

Основные вопросы/цели

1. Как измеряется рост микробных популяций?
2. Чем эукариоты и бактерии/археи различаются в способах размножения?
3. Каковы этапы бинарного деления? Что происходит на каждом этапе?
4. Узнайте, как выглядит кривая роста организма, выращенного в закрытой системе. Знайте различные стадии и то, что происходит на каждой стадии, физиологически. Что может повлиять на лаг-фазу? Каковы два различных объяснения потери клеток в фазе смерти или старения?
5. Узнайте о времени генерации и о том, как его можно определить на логарифмическом графике зависимости количества ячеек от времени.