Mikroobifusioloogia (0)

4Mikroobifüsioloogia LOMR.03.022
Riho Teras

Sisukord

1. Bakterite kasv ja toitumine 4
1.1. Bakterite kasvatamine laboritingimustes 4
1.2. Elutegevuseks vajalikud elemendid 7
1.3. Söötmed bakterite kasvatamiseks laboris 9
1.4. Füüsikalis-keemilised tegurid, mis mõjutavad bakterite kasvu 10
2. Bakterite ehitus ja rakustruktuuride funktisoonid 15
2.1. Tsütoplasma komponendid 16
2.1.1. Nukleoid 16
2.1.2. Tsütoplasma ja inklusioonkehad 19
2.2. Rakuümbrise komponendid 20
2.2.1. Periplasma 20
2.2.2. Peptidoglükaan 21
2.2.3. S-kiht 22
2.2.4. Kapsel 22
2.2.5. Välismembraani vesiikulid 23
3. Bakterite membraanid 25
3.1. Tsütoplasmamembraan 25
3.2. G(-) bakterite välismembraan 28
4. pH homöostaas 33
4.1. Mehhanismid , mille abil hoiavad bakterid tsütoplasma pH-d stabiilsena 34
4.1.1. Tsütoplasma pH reguleerimine prootonite transportimise abil. 36
4.1.2. Prootonite tarvitamine või genereerimine metaboolsete ensüümide abil. 37
4.1.3. Passiivsed mehhanismid, mis toetavad pH homöostaasi 38
4.2. Ekstremofiilide kohanemine pH-ga 39
5. Bakterite koordineeritud metabolism 41
5.1. Metabolismi regulatsioonietapid 42
5.2. Süsiniku transpordi ja katabolismi regulatsioon 44
5.3. Energia metabolism 47
5.4. Lämmastiku transport ja metabolism 48
6. Energia tootmine 50
6.1. Substraatne fosforüülimine 51
6.2. Oksüdatiivne fosforüülimine 53
6.2.1. Escherichia coli hingamisahel kui mudel 54
6.2.2. Alternatiivsed komponendid 57
6.2.2. Bakterite ebatavalised hingamisahelad 60
8. Transkriptsiooni reguleerimine 68
7.1. RNA polümeraasi ehitus 70
8.2. Sigma faktorid ja promootorite konsensused 70
8.3. Transkriptsiooni reguleerimine 73
8.4. Geenide organiseeritus 76
9. Globaalne transkriptsiooni regulatsioon 77
9.1. Geenide asukoht kromosoomis – globaalse regulatsiooni 1. aste 77
9.2. DNA superspiralisatsioon – globaalse regulatsiooni 2. aste 79
9.3. Alarmoonid – globaalse regulatsiooni 3. aste 82
11. Bakterite programmeeritud surm 92
11.1. Toksiin -antitoksiin süsteemid 93
11.1.1. MazEF-süsteem 94
11.2. Rakukesta lagundamisega seotud lüüs 94
11.2.1. Faagide põhjustatud lüüs 94
11.2.2. Bakterite peptidoglükaani hüdrolaasidega vahendatud suitsiid 95
11.3. Hingamisahela blokeerimine ja ROS 97
12. Konjugatsioon 99
12.1. Konjugatsiooni etapid 100
12.1.1. Plasmiidide klassifikatsioon konjugatsiooni seisukohast 102
10.1.2. Tüüp IV sekretsioonisüsteem 104
12.1.3. Relaksosoom 107
13. Bakterite transformatsioon 108
13.1. Transformatsiooni esimene etapp – DNA kinnitumine rakule, sisenemine rakku 109
13.2. Transformatsiooni teine etapp – võõr-DNA integreerimine genoomi 110
13.3. Transformatsiooni tähtsus bakteritele 111
13.4. Bakterite kunstlik transformatsioon 111
13.5. Teised metoodikad bakterite kunstlikuks transformatsiooniks 114
14. Biofilm 114
12.1. Biofilmi uurimise ajalugu 115
12.2. Biofilmi tähtsus bakterile 116
14.3. Biofilmi struktuur ja moodustumine 116
14.4. Biofilmi moodustumiseks vajalikud polümeerid 118
14.5. Biofilmi kesksed signaalrajad 123
14.6. Biofilmi maatriks 125
14.7. Biofilmi resistentsus 126
14.8. Biofilmi tähtsus inimesele 126
15. Bakterite hulgatunnetus 128
15.1. Hulgatunnetuse signaalmolekulid ja sensorsüsteemid 129
15.2. AHL ja AI-2 biosüntees 132
15.3. Hulgatunnetus ja bakterite biofilm 134
15.4. Hulgatunnetuse tähtus bakterite patogeneesis 135
15.5. Liikide ja domeenidevaheline hulgatunnetus 138
16. Taim- bakter interaktsioonid – endofüüdid 139
16.1. Mõiste „endofüüt“ 140
16.2. Endofüüdid 140
16.3. Endosfääri koloniseerimine 141
16.4. Endofüütide toime taimele 142
16.5. Endofüütide genoom võrreldes teiste bakteritega 145
16.6. Inimese patogeenid ja kommensandid endofüütidena 146
Füsioloogia on bioloogia teadusharu , mis uurib elutegevuseks vajalikke protsesse ja funktsioone, mis võimaldavad organismil kasvada ja paljuneda. Mikroobifüsioloogia on füsioloogia haru, mille uurimisobjektiks on mikroorganism . Käesolev loengusari keskendub eubakteritele.

1. Bakterite kasv ja toitumine

Raku kasv on bakteriraku kõigi füsioloogiliste protsesside koosmõju, see on keerukas protsess, mis hõlmab:
1. toitainete sisenemist rakku;
2. toitainete muutmist energiaks ja elava raku koostisosadeks;
3. raku massi ja mahu suurenemine;
4. kromosoomi replikatsioon ;
5. bakteriraku jagunemine kaheks tütarrakuks, mis mõlemad sisaldavad genoomi koopiat ja raku osiseid.
Kasv on raku koostisosade kvantitatiivne suurenemine. See sõltub bakteri võimest üles ehitada keskkonnas olevate toitainete abil raku koostisosi. Enamikel bakteritel hõlmab kasv raku-massi suurenemist ja ribosoomide sünteesi, mis päädib kromosoomi duplitseerumisega, uue raku-seina ja tsütoplasmamembraani sünteesiga ning tütarrakkude vahel kromosoomi ja raku koostis-osade jagunemisega. Lõpptulemusega toimub raku jagunemine. Ajaintervalli, mis jääb kahe jagune- mise vahele, nimetatakse generatsiooniajaks. Generatsiooniaeg võib olla