Прокариотические микроорганизмы

Содержание

Слайд 2

Чтооооооо?

Чтооооооо?

Слайд 3

Археи

Археи


Слайд 4

Сведения ознакомительного характера Прокариотические микроорганизмы (не бактерии !) Любят экстрим Обладают

Сведения ознакомительного характера

Прокариотические микроорганизмы
(не бактерии !)
Любят экстрим
Обладают интересным биохимическим потенциалом
Многие

из представителей этой группы являются «неуловимыми мстителями» для микробиологов и других исследователей
Слайд 5

Не стоит путать! Археи Бактерии

Не стоит путать!

Археи

Бактерии

Слайд 6

Друга надо знать в лицо! Археи Бактерии

Друга надо знать в лицо!

Археи

Бактерии

Слайд 7

Трус не полюбит Архей! Археи Бактерии

Трус не полюбит Архей!

Археи

Бактерии

Слайд 8

Основные сходства с бактериями Клеточный уровень организации(not bad) Прокариотический тип клетки

Основные сходства с бактериями

Клеточный уровень организации(not bad)
Прокариотический тип клетки (но это

не точно)
Отсутствие мембранных органелл(хотяяя)
Неспособность к формированию настоящих многоклеточных структур(?)
Наличие общих черт в морфологии клетки(внешность обманчива)
Близкие метаболические процессы(нет)
Вроде бы всё сказал…
Слайд 9

I DON’T THINK SO

I DON’T THINK SO

Слайд 10

Сходные морфологические черты архей и бактерий Наличие клеточной стенки (как правило)

Сходные морфологические черты архей и бактерий

Наличие клеточной стенки (как правило)
Обладание сходными

жгутиками(не покрыты мембраной)
Отсутствие оформленного ядра(пока что)
Одинаковый размер рибосом(смотря как мерять)
Наличие плазмид(к месту ли этот признак?)
Пожалуй, надо уметь вовремя остановиться
Слайд 11

Не стоит забывать о метаболизме Он схожий. Это всё.

Не стоит забывать о метаболизме

Он схожий. Это всё.

Слайд 12

Ну а теперь серьёзно Не так уж всё и похоже Археи

Ну а теперь серьёзно

Не так уж всё и похоже
Археи очень изобретательны

на биохимические реакции, обеспечивающие процессы метаболизма
Множество архей являются хемоавтотрофы(встречаются и фототрофы)
Среди архей отсутствуют фотосинтетики
Некоторые археи гетеротрофны (с кем не бывает)
СРЕДИ АРХЕЙ ВСТРЕЧАЮТСЯ МЕТАНОГЕНЫ, обладающие уникальными коферментами (кофермент М и метанофуран), обеспечивающими протекание реакции окисления молекулярного водорода углекислотой.(!!!)
Слайд 13

Основные различия 1)Клеточная стенка Археи Клеточная стенка содержит псевдомуреин В КС

Основные различия 1)Клеточная стенка

Археи

Клеточная стенка содержит псевдомуреин
В КС отсутствуют пептидогликаны
КС в

виде «кольчуги», если она есть

Бактерии

Клеточная стенка содержит муреин
В КС присутствуют пептидогликаны(муреин)
КС, если есть, обладает иной структурой

Слайд 14

2) Жгутик Археи Состоит из гликопротеидов Имеют общее с пилями 4

2) Жгутик

Археи

Состоит из гликопротеидов
Имеют общее с пилями 4 типа происхождение
Полость внутри

отсутствует
Нарастают интеркаллярно

Бактерии

Состоит из одного вида флагеллина
Имеют общее с системой секреции 3 типа происхождение
Полость внутри в наличии
Нарастают апикально

Примечание:
Механизм же работы жгутиков одинаков: нить жгутика вращается, засчёт работы протонной помпы у его основания

Слайд 15

3) Биохимия генетического аппарата Археи ДНК связана с гистонами (вроде H3

3) Биохимия генетического аппарата

Археи

ДНК связана с гистонами (вроде H3 и H4)
-

Бактерии

Могут

присутствовать псевдогистоны
Гены объединены в опероны

Примечание:
Конечно же это далеко не всё, остальное будет рассмотрено при сравнении архей с эукариями.
To be continued…

Слайд 16

Собственно Археи Разобравшись с тем, что между археями и бактериями настоящая

Собственно Археи

Разобравшись с тем, что между археями и бактериями настоящая пропасть,

можно, наконец, окунуться в мир архей!
Вот наш план:
Систематика группы
Экология различных представителей
Проблема экстремофилии
Слайд 17

СИСТЕМАТИКА АРХЕЙ ARCHAEOTA Crenarchaeota Euryarchaeota Nanoarchaeota Korarchaeota Thaumarchaeota Aigarchaeota

СИСТЕМАТИКА АРХЕЙ

ARCHAEOTA

Crenarchaeota

Euryarchaeota 

Nanoarchaeota

Korarchaeota

Thaumarchaeota

Aigarchaeota

Слайд 18

Тоже вариант ARCHAEOTA Euryarchaeota Crenarchaeota Nanoarchaeota Korarchaeota Taumarchaeota Aigarchaeota

Тоже вариант

ARCHAEOTA

Euryarchaeota

Crenarchaeota

Nanoarchaeota

Korarchaeota

Taumarchaeota

Aigarchaeota

Слайд 19

Не будем спешить с филогенетическим древом!

Не будем спешить с филогенетическим древом!

Слайд 20

Экология Архей БАЗОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ Множество представителей – экстремофилы Археями освоено множество

Экология Архей

БАЗОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Множество представителей – экстремофилы
Археями освоено множество способов получения энергии

и органики
Среди архей почти нет паразитов
Ну, как-то так.
Слайд 21

Где найти Архей? Зоны вулканической активности и др. Горячие источники* Гейзеры

Где найти Архей?

Зоны вулканической активности и др.
Горячие источники*
Гейзеры
Чёрные курильщики
Пересолёные водоёмы
Мёртвое море
Некоторые

заливы Каспийского моря
Др.
Дно океана
Нувыпоняли
Нормальные местообитания
Болота
Почвы
И т.п.
Сожительство с другими организмами
Мутуалисты и комменсалы в кишечнике различных животных
Редко (очень) паразиты
Слайд 22

Геотермальные источники в Йеллоустонском национальном парке

Геотермальные источники в Йеллоустонском национальном парке

Слайд 23

Посмотрим поближе

Посмотрим поближе

Слайд 24

ZOOM

ZOOM

Слайд 25

Ну и ещё немного красоты

Ну и ещё немного красоты

Слайд 26

Гейзеры

Гейзеры

Слайд 27

ЧЁРНЫЕ КУРИЛЬЩИКИ

ЧЁРНЫЕ
КУРИЛЬЩИКИ

Слайд 28

Напоминание : Пару слов об их устройстве

Напоминание : Пару слов об их устройстве

Слайд 29

Мёртвое море

Мёртвое море

Слайд 30

Залив Кора-богаз-гол

Залив Кора-богаз-гол

Слайд 31

Обратите внимание!

Обратите внимание!

Слайд 32

«ДНОООООООО!» (с) Дэйви Джонс и компания цитаты великих чудовищ

«ДНОООООООО!» (с) Дэйви Джонс и компания цитаты великих чудовищ

Слайд 33

«А ну её в БОЛОТО!» (с) Водяной цитаты великих чудовищ

«А ну её в БОЛОТО!» (с) Водяной цитаты великих чудовищ

Слайд 34

Почва (Землица русская!) Перед тем как копать землю, вспомните, что там могут быть археи!

Почва (Землица русская!)

Перед тем как копать землю, вспомните, что там могут быть

археи!
Слайд 35

А теперь, Немного подробнее:

А теперь, Немного подробнее:

Слайд 36

Экология Aigarchaeota Общие сводки Обнаружены недавно Родственны Crenarchaeota Обнаружен 1 вид

Экология Aigarchaeota

Общие сводки
Обнаружены недавно
Родственны Crenarchaeota
Обнаружен 1 вид Caldiarchaeum subterraneum
Особенности
Обнаружен убиквитиноподобный модификатор

белковой системы(она устроена структурно, как у эукариев)
Собственно об экологии
Геном был выделен из образца, взятого из геотермальных вод золотоносных рудников
Возможно – переходная форма между гипертермофилами и мезофилами
Культура пока не выделена
Слайд 37

Экология и разнообразие типа Thaumarchaeota Историческая справка Тип впервые выделен в

Экология и разнообразие типа Thaumarchaeota

Историческая справка
Тип впервые выделен в 2008 году
Дополнительные

исследования в 2010 году подтвердили состоятельность группы
Важнейшие особенности
Синтез топоизомеразы 1 типа (считалось уникальным для эукариев)
Непосредственно экология
Но в начале о составе группы: 4 вида Nitrosopumilus maritimus, Cenarchaeum symbiosum, Nitrosphaera gargensis и Nitrosphaera viennensis.
Собственно непосредственно экология
Все виды – хемолитотрофы и окисляют аммиак
Nitrosphaera gargensis – почвенная архея
Nitrosopumilus maritimus – морская архея, может играть важную роль в круговороте азота в море
Слайд 38

Экология и что-то ещё Korarchaeota Базовые данные Группа слабо изучена Достаточно

Экология и что-то ещё Korarchaeota

Базовые данные
Группа слабо изучена
Достаточно давно отделились от

прочих архей
Видимо являются сестринской группой к Crenarchaeota и Euryarchaeota
Экология
Чистая культура не выделена
Выращивались в смешанных культурах
Были обнаружены только в гидротермальных источниках с высокой температурой
У разных особей был обнаружен ряд различий в связи с обитанием в разных микроусловиях
В природе обнаружены в маленьких количествах
Их ДНК было найдено в геотермальных источниках США, Исландии, на рисовых полях Японии, Камчатских горячих источниках
(в последнем и они сами были зафиксированы)
Слайд 39

Фоторобот Corarchaeota

Фоторобот Corarchaeota

Слайд 40

Экология и (НЕ)разнообразие Nanoarchaeota Общее Открыты в 2002 году До недавнего

Экология и (НЕ)разнообразие Nanoarchaeota

Общее
Открыты в 2002 году
До недавнего времени был найден

всего один вид Nanoarchaeum equitans
В 2013 году был обнаружен в Йеллоустоуне второй вид - Nanobsidianus stetteri
Экология
Гипертермофилы
Строгие ( анаэробы )
ПАРАЗИТЫ !!! (да)
Паразитируют на археях из группы Crenarchaeota - Ignicoccus hospitalis
Не обнаружены механизмы прикрепления к Ignicoccus hospitalis
Слайд 41

Немного об адаптациях Nanoarchaeota к паразитизму Упрощение генетического материала Компактизация ДНК

Немного об адаптациях Nanoarchaeota к паразитизму

Упрощение генетического материала
Компактизация ДНК
Почти полное

отсутствие псевдогенов
Неспособность к синтезу ряда необходимых метаболических ферментов
Необнаруженные механизмы использования энергии своих хозяев
Слайд 42

Портрет (точнее трансмиссионная электронная микроскопия) Вот они!

Портрет (точнее трансмиссионная электронная микроскопия)

Вот они!

Слайд 43

Экология и разнообразие Crenarchaeota Обитают как правило в местах повышенной вулканической

Экология и разнообразие Crenarchaeota

Обитают как правило в местах повышенной вулканической активности

(их обсудили ранее)
В 1996 году обнаружен вид   Crenarchaeum symbiosum, который оказался психрофилом.
Кроме того фрагменты ДНК Кренархеот были обнаружены и в мезофильных средах
Слайд 44

Вот, что было зафиксировано видеорегистратором Sulfolobus с личными вирусами Thermoproteus Архейные вирусы характерной формы

Вот, что было зафиксировано видеорегистратором

Sulfolobus с личными вирусами

Thermoproteus

Архейные вирусы характерной формы

Слайд 45

Разнообразие и экология Euryarchaeota Лучше покороче, а то здесь долго можно

Разнообразие и экология Euryarchaeota

Лучше покороче, а то здесь долго можно говорить
Большое

разнообразие экологических ниш
Множество вариантов метаболизма
Разнообразие в распространении
Слайд 46

Pyrococcus furiosus (фотосессия)

Pyrococcus furiosus (фотосессия)

Слайд 47

СЭМ

СЭМ

Слайд 48

РИСУНОК

РИСУНОК

Слайд 49

Ещё СЭМ)))

Ещё СЭМ)))

Слайд 50

Микрофотография ультратонкого среза, криоэлектронная микроскопия (мой рисунок)

Микрофотография ультратонкого среза, криоэлектронная микроскопия (мой рисунок)

Слайд 51

Каково положение этой группы относительно других?

Каково положение этой группы относительно других?

Слайд 52

Это сложный вопрос… Для ответа на него необходимо: Помнить отличия архей

Это сложный вопрос…

Для ответа на него необходимо:
Помнить отличия архей от эубактерий
Помнить(

и дополнить) особенности архей, которые являются уникальными
Указать сходства и различия между археями и эукариями
Слайд 53

Что было раньше: Monera или Дробянки – группа, выделенная впервые Эрнестом

Что было раньше:

Monera или Дробянки – группа, выделенная впервые Эрнестом Геккелем

для обозначения одноклеточных с отсутствующим ядром
Слайд 54

Увеличьте-ка

Увеличьте-ка

Слайд 55

Этого я и боялся.

Этого я и боялся.

Слайд 56

Немногим позднее… Карл Линней предложил разделять совсем группы Monera и Protista,

Немногим позднее…

Карл Линней предложил разделять совсем группы Monera и Protista, а

также предложил выделять царство грибы
Слайд 57

Всё довольно разумно, но хотелось бы подробнее ???

Всё довольно разумно, но хотелось бы подробнее

???

Слайд 58

Перед тем как продолжить, рассмотрим ещё один важный эпизод(нет, не восьмой) МОРФОЛОГИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ АРХЕЙ

Перед тем как продолжить, рассмотрим ещё один важный эпизод(нет, не восьмой)
МОРФОЛОГИЯ

И ФИЗИОЛОГИЯ АРХЕЙ
Слайд 59

Для начала вспомним, что уже было сказано, при сравнении с бактериями

Для начала вспомним, что уже было сказано, при сравнении с бактериями

Как

правило есть КС(иного строения, нежели у бактерий. Ну и не такая как у растений. Да и грибов. Да и протистов многих)
Встречаются жгутики, принцип работы которого схож с таковым у бактерий. Морфологически и по происхождению они различны
Рибосомы некрупные, по размеру, как у эубактерий
Отсутствует оформленное ядро (наверное)
Нет настоящей многоклеточности ( you lie!)
Нет мембранных органелл (не факт)
Слайд 60

Теперь осветим те особенности Архей, которые сближают их с эукариями Наличие

Теперь осветим те особенности Архей, которые сближают их с эукариями

Наличие интронов
Гистоны,

очень похожие на гистоны эукариот
Их РНК-полимераза единственного типа сходна по строению и функциям с РНК-полимеразой 2 эукариот
Слайд 61

Осталось разобраться с уникальными особенностями Архей Клеточные оболочки Почти всегда отсутствует

Осталось разобраться с уникальными особенностями Архей

Клеточные оболочки
Почти всегда отсутствует периплазматическое пространство

(исключение – род ignicoccus).
Следовательно чаще всего – одна мембрана
Клеточная стенка в виде «кольчуги»
Последняя может отсутствовать и тогда клетки приобретают амебоидную форму
МЕМБРАНА СОВЕРШЕННО НЕТИПИЧНОГО СТРОЕНИЯ!!!
Слайд 62

Какие выводы можно сделать из всего этого массива данных? Археи довольно

Какие выводы можно сделать из всего этого массива данных?

Археи довольно уникальны

по своей морфологии, физиологии и др.
Однако существует множество черт, объединяющих их как с эукариотами, так и с эубактериями
В то же время у бактерий и эукариев существует ряд общих черт, несвойственных археям
Слайд 63

Теперь же всё дело в интерпретации действительности

Теперь же всё дело в интерпретации действительности

Слайд 64

Классификация живых организмов по Гупте (мой взгляд на неё) ? Грамположительные

Классификация живых организмов по Гупте (мой взгляд на неё)

?

Грамположительные бактерии

Археи

Эукарии

Различные грамотрицательные

бактерии
Слайд 65

Карл Воуз (Вёзе)

Карл Воуз (Вёзе)

Слайд 66

Предлагаемая классификация

Предлагаемая классификация

Слайд 67

Трёхдоменная система Обратите внимание(опять) LUCA

Трёхдоменная система

Обратите внимание(опять)

LUCA

Слайд 68

Трёхдоменная и двухдоменная (эоцитная)

Трёхдоменная и двухдоменная (эоцитная)

Слайд 69

Кольцо жизни LUCA

Кольцо жизни

LUCA

Слайд 70

Но насколько это рабочая концепция? Цитрусовые червецы говорят, что не очень

Но насколько это рабочая концепция?

Цитрусовые червецы говорят, что не очень

Слайд 71

Окрашивание клеток червеца при помощи флуоресцентных меток Tremblaya princeps ядро Moranella endobia Формируется «симбиотическая матрёшка»

Окрашивание клеток червеца при помощи флуоресцентных меток

Tremblaya princeps

ядро

Moranella endobia

Формируется «симбиотическая матрёшка»

Слайд 72

Гипотеза происхождения Эукариев от Архей по Малахову

Гипотеза происхождения Эукариев от Архей по Малахову

Слайд 73

ЯДРО

ЯДРО

Слайд 74

Гипотезы возникновения Синтропная модель: архея «залезла в бактерию» В бактерии сформировалось

Гипотезы возникновения

Синтропная модель: архея «залезла в бактерию»
В бактерии сформировалось ядро
В прокариоте

начала впячиваться мембрана и окружила нуклеоид
Вирусная гипотеза
Гипотеза возникновения ядра в результате формирования бактериальной споры
Слайд 75

НО ЭТО ВСЁ ВЫГЛЯДИТ СТРАННОВАТО И ПРАКТИЧЕСКИ БЕЗДОКАЗАТЕЛЬНО

НО ЭТО ВСЁ ВЫГЛЯДИТ СТРАННОВАТО

И ПРАКТИЧЕСКИ БЕЗДОКАЗАТЕЛЬНО

Слайд 76

И устаревше… Но вспомним, что было зафиксировано ранее Устройство механизмов, обеспечивающих

И устаревше…

Но вспомним, что было зафиксировано ранее
Устройство механизмов, обеспечивающих работу ядра

у Эукариев схожи с таковыи для нуклеоида у Архей
Метаболические процессы эукариот более сходны с бактериальными
Слайд 77

О чём это говорит? Видимо о том, что базовым организмом была

О чём это говорит?

Видимо о том, что базовым организмом была Архея

или что-то подобное и в неё попала бактерия, поделилась генами и обеспечила метаболические функции
ПРОБЛЕМЫ
Мембраны
Возникновение ядерной оболочки
Возникновение цитоскелета и многое другое
Слайд 78

Скандинавские мифы в помощь! Я СЕРЬЁЗНО

Скандинавские мифы в помощь!

Я СЕРЬЁЗНО

Слайд 79

ASGARD

ASGARD

Слайд 80

Asgardarchaea Совершенно новая группа Архей с уникальными особенностями Эта находка –

Asgardarchaea

Совершенно новая группа Архей с уникальными особенностями
Эта находка – ответ на

многие вопросы, заданные сегодня
Так как выделены только геномы, вместо их фотографий буду прикреплять фотографии одноимённых персонажей скандинавских мифов
Слайд 81

Классификация группы

Классификация группы

Слайд 82

Обновлённая система (даже филогения) Архей Забавно, да?

Обновлённая система (даже филогения) Архей

Забавно, да?

Слайд 83

Lokiarchaeota

Lokiarchaeota

Слайд 84

Thorarchaeota

Thorarchaeota

Слайд 85

Heimdallarchaeota

Heimdallarchaeota

Слайд 86

Odinarchaeota

Odinarchaeota

Слайд 87

Особенности, позволяющие считать их «промежуточным» звеном Гены, отвечающие за синтез элементов

Особенности, позволяющие считать их «промежуточным» звеном

Гены, отвечающие за синтез элементов цитоскелета
Всё

остальное вытекает из этого
Вот