معلومة

2: التركيب الجرثومي - علم الأحياء

2: التركيب الجرثومي - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في القرن السابع عشر ، أدت ملاحظات الحياة المجهرية إلى تطوير نظرية الخلية: فكرة أن الوحدة الأساسية للحياة هي الخلية ، وأن جميع الكائنات الحية تحتوي على خلية واحدة على الأقل ، وأن الخلايا تأتي فقط من خلايا أخرى. على الرغم من مشاركة بعض الخصائص ، قد تختلف الخلايا بشكل كبير. النوعان الرئيسيان من الخلايا هما الخلايا بدائية النواة (التي تفتقر إلى النواة) والخلايا حقيقية النواة (التي تحتوي على نواة جيدة التنظيم ومحددة بالغشاء). يُظهر كل نوع من الخلايا تنوعًا ملحوظًا في البنية والوظيفة والنشاط الأيضي.

الفيروسات ليست خلايا ، لكنها كيانات بيولوجية لها بعض أوجه التشابه مع الخلايا. تحتوي الفيروسات أيضًا على مجموعة متنوعة من الهياكل واستراتيجيات النسخ المتماثل ، ولكنها على عكس الخلايا لا تستقلب وتتطلب خلية مضيفة لتتكاثر.

الفصل 2 BSC 3271 مخرجات التعلم

  • قارن وقارن بين الميكروبات الخلوية (الحية) والفيروسات والبريونات بناءً على هياكلها وموادها الجينية وآليات تكرارها.
  • اشرح الفرق بين مصطلحات بدائية النواة وحقيقية النواة.
  • قارن و قارن بين بنية الخلية "بدائية النواة" (البكتيرية) مع بنية الخلية حقيقية النواة فيما يتعلق بالحجم النموذجي ، وحدود الخلية ، ووجود / عدم وجود مقصورات مختلفة داخل الخلايا.
  • صف وظيفة الهياكل الأساسية داخل الخلايا حقيقية النواة التالية: الريبوسومات ، الميتوكوندريا ، النواة ، جهاز جولجي.
  • وصف أوجه التشابه البنيوية بين أغشية البلازما البكتيرية وحقيقية النواة
  • التعرف على شروط وترتيبات الخلايا البكتيرية وتطبيقها
  • وصف في الكلمات ورسم السمات الكيميائية والهيكلية الهامة للببتيدوليكان البكتيري ، والمورين ، بما في ذلك حمض N-acetyl-muramic (NAM) ، N-acetyl-glucosamine (NAG) ، والأحماض الأمينية ، والارتباطات المتقاطعة الببتيدية.
  • اشرح أهمية تشابك الببتيد في بنية مورين (ببتيدوغليكان)
  • قارن والتباين (بالكلمات والرسم البياني) مغلفات الخلايا موجبة الجرام وسالبة الجرام بما في ذلك: هيكل الببتيدوغليكان ، وحمض تيكويك ، وبروتين براون الدهني ، وعديد السكاريد الدهني (ومكوناته السلاسل الدهنية A و O) ، والغشاء الخارجي ، وغشاء البلازما ، والبورينات
  • اشرح على المستوى الخلوي / الخلوي لماذا تلطخ الخلايا الموجبة للجرام اللون الأرجواني وسلبيات الجرام باللون الوردي في صبغة الجرام (تمت مناقشتها في المعمل)
  • قم بتسمية جنس البكتيريا الذي يفتقر بشكل طبيعي إلى جدار الخلية
  • اشرح كيف جدار الخلية المتفطرة يختلف عن البكتيريا الأخرى إيجابية الجرام
  • وصف التركيب والوظيفة الملاحق البكتيرية خارج جدار الخلية بما في ذلك: الأسواط ، الشعيرة ، fimbrae ، و glycocalyx (طبقة الوحل ، الكبسولة).
  • اشرح كيف تساعد الهياكل الخلوية البكتيرية في إمراضية بعض الكائنات الحية. ناقش على وجه التحديد: LPS (المعروف أيضًا باسم LOS) ، كبسولات ، fimbrae / pili ، و endospores.
  • وصف التركيب العام للجسيم الفيروسي بما في ذلك الموقع والتكوين الجزيئي للمادة الوراثية ، والقفيصة ، والمغلف.
  • تعرف على الأشكال القفيصة الأكثر شيوعًا وحددها.
  • قدم مثالين على أهمية طي البروتين وخصوصية الربط في تكرار بعض مسببات الأمراض
  • 2.1: أسس نظرية الخلية الحديثة
    على الرغم من ملاحظة الخلايا لأول مرة في ستينيات القرن السادس عشر بواسطة روبرت هوك ، إلا أن نظرية الخلية لم تكن مقبولة جيدًا لمدة 200 عام أخرى. ساهم عمل العلماء مثل Schleiden و Schwann و Remak و Virchow في قبولها. تنص نظرية التكافل الداخلي على أن الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء ، وهي عضيات موجودة في العديد من أنواع الكائنات الحية ، لها أصولها في البكتيريا. تدعم المعلومات الهيكلية والوراثية الهامة هذه النظرية. تم قبول نظرية miasma على نطاق واسع حتى القرن التاسع عشر.
  • 2.2: الخصائص الفريدة للخلايا بدائية النواة
    تختلف الخلايا بدائية النواة عن الخلايا حقيقية النواة في أن مادتها الوراثية موجودة في نواة بدلاً من نواة مرتبطة بالغشاء. بالإضافة إلى ذلك ، تفتقر الخلايا بدائية النواة عمومًا إلى العضيات المرتبطة بالغشاء. عادةً ما تشترك الخلايا بدائية النواة من نفس النوع في شكل خلية وترتيب خلوي مماثل. تحتوي معظم الخلايا بدائية النواة على جدار خلوي يساعد الكائن الحي في الحفاظ على التشكل الخلوي ويحميه من التغيرات في الضغط الاسموزي.
  • 2.3: الخصائص الفريدة للخلايا حقيقية النواة
    يتم تعريف الخلايا حقيقية النواة من خلال وجود نواة تحتوي على جينوم الحمض النووي وترتبط بغشاء نووي (أو غلاف نووي) يتكون من طبقتين ثنائيتين للدهون تنظم نقل المواد داخل وخارج النواة عبر المسام النووية. تختلف أشكال الخلايا حقيقية النواة اختلافًا كبيرًا ويمكن الحفاظ عليها من خلال الهياكل المختلفة ، بما في ذلك الهيكل الخلوي ، وغشاء الخلية ، و / أو جدار الخلية. النواة الموجودة في نواة الخلايا حقيقية النواة هي موقع التوليف الريبوسومي.
  • 2.4: التركيب الفيروسي والبريونات
    الفيروسات لا خلوية ، مما يعني أنها كيانات بيولوجية ليس لها بنية خلوية. لذلك ، فإنها تفتقر إلى معظم مكونات الخلايا ، مثل العضيات والريبوزومات وغشاء البلازما. ومع ذلك ، فهي تحتوي على مادة وراثية ، وبروتين ، وفي بعض الأحيان تكون محاطة بطبقة دهنية.

الصورة المصغرة: "ملف: بدائية النواة cell.svg" بواسطة هذه الصورة المتجهة تم إنشاؤها بالكامل بواسطة علي زيفان وهي مرخصة بموجب CC BY-SA 4.0


بنية المجتمع الميكروبي في طبقات المياه الجوفية المرتبطة بالزرنيخ: تحليل جينات الرنا الريباسي 16S وجينات أوكسيديز الزرنيخ

تم استكشاف الميكروبيوم في طبقات المياه الجوفية العميقة والضحلة الموجودة في منطقة زراعية ، والتي تأثرت بمنجم قصدير قديم ، لفهم التباين المكاني في الهياكل المجتمعية الميكروبية وتحديد العوامل البيئية التي تؤثر على أنماط التوزيع الميكروبي من خلال تحليل 16S rRNA و aio الجينات. بالرغم ان بروتيوباكتيريا, البكتيريا الزرقاء, أكتينوباكتيريا, البكتريا, الجراثيم، و إبسيلون باكتيريوتا كانت منتشرة عبر طبقات المياه الجوفية التي تم تحليلها ، وكانت الأصناف السائدة الموجودة في كل طبقة مياه جوفية فريدة من نوعها. الهيمنة المشتركة لـ Burkholderiaceae و Gallionellaceae إمكانية التحكم في الزرنيخ في طبقات المياه الجوفية. تحليل aio اقترح الجين أن البكتيريا المؤكسدة للزرنيخ مرتبطة نسبيًا ألفا-, بيتا-، و بكتيريا جاما البروتينية كانت موجودة بكثرة منخفضة (0.85 إلى 37.13٪) وكانت أكثر انتشارًا في طبقات المياه الجوفية الضحلة والمياه السطحية. تحكم تركيزات الأكسجين المذاب والفوسفور الكلي بشكل كبير في الميكروبيومات التي تم تحليلها في هذه الدراسة ، بينما كان مزيج NO3 - أثر تركيز -N وإمكانية تقليل الأكسدة بشكل كبير على تنوع ووفرة البكتيريا المؤكسدة للزرنيخ في طبقات المياه الجوفية. إن معرفة الهياكل والوظائف المجتمعية الميكروبية فيما يتعلق بطبقات المياه الجوفية العميقة والضحلة مطلوبة لمزيد من التطوير للإدارة المستدامة للخزان الجوفي.

الكلمات الدالة: AioA الجين الزرنيخ أوكسيديز الزرنيخ بكتيريا مؤكسدة للزرنيخ في المياه الجوفية العميقة المياه الجوفية الضحلة ميكروبيوم.

بيان تضارب المصالح

يعلن المؤلفون أنه لا توجد مصالح متنافسة.

الأرقام

الشكل 1. منطقة الدراسة توضح أخذ العينات ...

الشكل 1. توضح منطقة الدراسة مواقع أخذ العينات لستة مياه جوفية عميقة (DW1 – DW6) ، ستة منها ضحلة ...

الشكل 2. مخطط تحليل المكون الرئيسي (PCA) ...

الشكل 2. مخطط تحليل المكون الرئيسي (PCA) على أساس المعايير الجيوكيميائية لستة مياه جوفية عميقة ...

الشكل 3. الوفرة النسبية للتركيبات الميكروبية ...

الشكل 3. الوفرة النسبية للتركيبات الميكروبية على مستوى الفصل في التخصصات الستة ...

الشكل 4. خريطة التمثيل اللوني على أساس الوفرة ...

الشكل 4. خريطة الحرارة على أساس وفرة أكثر من 3٪ OTUs.

الشكل 5. مخطط تحليل الإحداثيات الرئيسية (PCoA) ...

الشكل 5. مخطط تحليل الإحداثيات الرئيسي (PCoA) استنادًا إلى مصفوفة الاختلاف بين براي وكيرتس للميكروبات ...

الشكل 6. مخطط تحليل المراسلات المتعارف عليه (CCA) ...

الشكل 6: مخطط تحليل المطابقة المتعارف عليه (CCA) للتركيبات الميكروبية والبارامترات الجيوكيميائية ( ص ...

الشكل 7. الشجرة المجاورة للنيوكليوتيدات الجزئية ...

الشكل 7. شجرة متصلة بالجوار من متواليات النوكليوتيدات الجزئية لجين aioA المسترجعة من المياه الجوفية العميقة ...


تغير التركيب والوظيفة الميكروبية بعد تكوين الكارست الحراري

Yuanhe Yang ، مختبر الدولة الرئيسي للنباتات والتغير البيئي ، معهد علم النبات ، الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين 100093 ، الصين.

مختبر مفتاح الدولة للنباتات والتغير البيئي ، معهد علم النبات ، الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين ، الصين

كلية الموارد والبيئة ، جامعة الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين ، الصين

المختبر الرئيسي لتربية الأشجار وزراعتها في إدارة الدولة للغابات والمراعي ، معهد أبحاث الغابات ، الأكاديمية الصينية للغابات ، بكين ، الصين

مختبر الدولة الرئيسي للنباتات والتغير البيئي ، معهد علم النبات ، الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين ، الصين

كلية الموارد والبيئة ، جامعة الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين ، الصين

مختبر الدولة الرئيسي للنباتات والتغير البيئي ، معهد علم النبات ، الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين ، الصين

كلية الموارد والبيئة ، جامعة الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين ، الصين

قسم الموارد الطبيعية والبيئة ، جامعة نيو هامبشاير ، دورهام ، نيو هامبشاير ، الولايات المتحدة الأمريكية

مختبر الدولة الرئيسي للنباتات والتغير البيئي ، معهد علم النبات ، الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين ، الصين

مختبر مفتاح الدولة للنباتات والتغير البيئي ، معهد علم النبات ، الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين ، الصين

كلية الموارد والبيئة ، جامعة الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين ، الصين

مختبر مفتاح الدولة للنباتات والتغير البيئي ، معهد علم النبات ، الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين ، الصين

كلية الموارد والبيئة ، جامعة الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين ، الصين

Yuanhe Yang ، مختبر الدولة الرئيسي للنباتات والتغير البيئي ، معهد علم النبات ، الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين 100093 ، الصين.

الملخص

يمكن أن يؤدي ذوبان الجليد الدائم إلى انبعاثات كبيرة من الكربون (C) في الغلاف الجوي ، وبالتالي إطلاق ردود فعل إيجابية على ارتفاع درجة حرارة المناخ. بصفتها محركًا للدوران البيوجيوكيميائي ، تلعب الكائنات الدقيقة في التربة دورًا حاسمًا في التوسط في اتجاه وقوة ردود الفعل على المناخ السرمدي الصقيع. ومع ذلك ، فإن فهمنا لتأثيرات الكارست الحراري (الذوبان المفاجئ للتربة الصقيعية) على البنية والوظيفة الميكروبية لا يزال محدودًا. استخدمنا هنا التسلسل الميتاجينومي لتحليل التغيرات في المجتمعات الميكروبية للتربة السطحية (0-15 سم) والجينات الوظيفية على طول تسلسل ذوبان التربة الصقيعية (1 ، 10 ، و 16 عامًا منذ انهيار التربة الصقيعية) على هضبة التبت. من خلال الجمع بين الحضانة المختبرية ونموذج البركتين ، اكتشفنا بعد ذلك التغييرات في التربة القابلة للتحلل والتحلل المستقر للـ C على طول تسلسل الذوبان. أظهرت نتائجنا أن تنوع α الميكروبي في التربة السطحية انخفض ، في حين أن بنية المجتمع ووفرة الجينات الوظيفية لم تظهر أي تغيير كبير في المرحلة المبكرة من الانهيار (سنة واحدة منذ الانهيار) بالنسبة للتحكم غير المنهار. ومع ذلك ، مع زيادة الوقت منذ الانهيار ، اختلف كل من بنية المجتمع الميكروبي للتربة السطحية والجينات الوظيفية عن المجموعة الضابطة. انخفضت وفرة الجينات الوظيفية المشاركة في تدهور C القابل للتغير بينما زادت تلك الخاصة بالتدهور المستقر C في المرحلة المتأخرة من الانهيار (16 عامًا منذ الانهيار) ، مدفوعة إلى حد كبير بالتغيرات في خصائص الركيزة على طول تسلسل الذوبان. وفقًا لذلك ، حدث تحلل C أسرع مستقر في المرحلة الأخيرة من الانهيار مقارنةً بالتحكم ، والذي ارتبط بزيادة الوفرة النسبية للجينات الوظيفية لتدهور C المستقر. تشير هذه النتائج إلى أن الكارثة الحرارية في المرتفعات تغير التركيب والوظيفة الميكروبية ، وتحسن بشكل خاص تحلل التربة C المستقر عن طريق تعديل الجينات الوظيفية الميكروبية ، والتي يمكن أن تعزز مناخًا أكثر دفئًا على مدار العقد الزمني.


تحديد ملامح بنية المجتمع الميكروبي والتنوع الوظيفي لنهر يخضع لتنظيم سد يخضع لعملية ترميم قضبان من الحصى

خلفية من المتوقع أن تؤثر جهود استعادة النهر وتغير تنوع ووظائف المجتمعات الميكروبية بعد استعادة خصائص الموائل في النظام البيئي للنهر. يهدف استجمام أو ترميم قضبان الحصى في نهر ترينيتي في كاليفورنيا إلى إعادة تأهيل عدم التجانس البيئي في اتجاه مجرى مجرى النهر المحجوز. هنا ، قمنا بتوصيف تكوين المجتمع ، والتنوع المقدر ، والوظائف الأيضية المفترضة للمجتمعات الميكروبية للرواسب لتقييم ما إذا كان بناء وترميم قضبان الحصى في نهر ترينيتي في كاليفورنيا قد عزز عدم التجانس البيئي ، مع زيادة تنوع بيتا الميكروبي في هذه الهياكل داخل القناة مقابل الامتداد الحر للقناة الرئيسية مقارنة بروافدها غير المضطربة.

نتائج كان تكوين المجتمع الميكروبي للمجتمعات التي تتدفق بحرية (أي لا توجد قضبان حصوية) أقرب نسبيًا بغض النظر عن تأثير السد ، في حين كان شريط الحصى في نهر ترينيتي ومجتمعات الروافد الحصوية شديدة الاختلاف. بروتيوباكتيريا, الجراثيم، و الحمضية كانت الشُعَب الجرثومية الرواسب وفيرة للغاية في معظم المواقع ، وتحديداً في مجتمعات قضبان الحصى في نهر ترينيتي. كشف التعليق التوضيحي الوظيفي المفترض للأنواع الميكروبية أن التغذية الكيميائية المتغيرة والتغذية الكيميائية الهوائية كانت أكثر العمليات الميكروبية انتشارًا ، مع وجود قضبان حصوية في نهر ترينيتي ذات تمثيل أعلى نسبيًا. تشير الوفرة الكبيرة إلى حد كبير من الأصناف غير المتجانسة إلى أن قضبان الحصى توفر مناطق مناسبة للكائنات الحية الدقيقة غير المتجانسة مع وظائف التمثيل الغذائي التي تساهم في صافي التنفس في النهر.

الاستنتاجات تقدم نتائجنا أدلة داعمة على التأثير الإيجابي لاستعادة الموائل التي يتم إجراؤها في نهر ترينيتي مع الروافد غير المتأثرة بالسدود وغير المضطربة كأساس للمقارنة. ساهم استجمام واستعادة قضبان الحصى في زيادة التنوع البيولوجي الميكروبي من خلال استعادة عدم التجانس البيئي على مستوى النهر. قدمنا ​​رؤى قيمة حول العمليات الميكروبية المحتملة في الرواسب والتي قد تساهم في العمليات البيوجيوكيميائية التي تقوم بها المجتمعات الميكروبية في نهر ترينيتي. تشير العلاقة الإيجابية الهامة بين التنوع الوظيفي للأنواع الميكروبية المحددة وتنوع بيتا إلى أن الاختلافات في وظائف التمثيل الغذائي المكتشفة كانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالاختلافات في تكوين المجتمع.


عندما تعني البنية الحفظ: تأثير البنية الكلية في التحكم في الاستجابات الميكروبية لأحداث إعادة الترطيب

تنتج أحداث إعادة الترطيب بعد الجفاف نبضًا من تنفس التربة ("تأثير البتولا") يؤدي إلى فقدان الكربون من التربة ، خاصة في النظم البيئية المتوسطية. تم تطوير فرضيتين رئيسيتين لشرح تأثير بيرش: "التفسير الأيضي" ، استنادًا إلى الاستهلاك السريع للأسمولات داخل الخلايا التي تراكمت سابقًا للبقاء على قيد الحياة في الظروف الجافة ، و "التفسير المادي" ، استنادًا إلى استهلاك الكربون الذي يمكن الوصول إليه عن طريق المواد الفيزيائية. تدمير الهياكل الداخلية للتربة.

هنا ، قمنا بمقارنة استجابة التنفس لمجموعات 9-4 مم سليمة ومكسرة من تربة معشبة في كاليفورنيا في إطار مخططين مختلفين لإعادة الترطيب: (1) أحداث جافة / رطبة قصيرة متتالية و (2) فترات جفاف متزايدة متبوعة بإعادة ترطيب واحدة. في المجاميع السليمة ، كانت معدلات الكتلة الحيوية الميكروبية والتنفس مستقرة نسبيًا من خلال كلا العلاجين التجريبيين. في الركام المسحوق ، من خلال عدة دورات جافة / رطبة قصيرة ، زاد كل من معدل التنفس والكتلة الحيوية الميكروبية ، بينما زاد طول الجفاف ، لم تتأثر الكتلة الحيوية ولكن زاد حجم نبضة إعادة الترطيب التالية. إن الآلية التي تشرح هاتين النتيجتين هي أن تكسير الركام يفضح مادة معينة مسدودة يجب أن تتحلل إلى شكل متاح حيويًا على الفور حتى تتمكن الميكروبات من تناولها واستقلابها. كانت النترجة أعلى بشكل عام في الركام السليم من الركام المسحوق ، مما يشير إلى أهمية الارتباط الفيزيائي بين النترات والموارد في تنظيم النترجة الكلية للتربة.

يشير هذا العمل إلى أن العمليات الفيزيائية هي الأكثر أهمية في دفع نبضات التنفس من خلال دورات إعادة الترطيب المتعددة وأن الارتباط الفيزيائي للكائنات الحية والركائز والجزيئات المعدنية أمر بالغ الأهمية في التحكم في عمل "المشهد الميكروبي".

يسلط الضوء

أظهرت المجاميع أهمية الآلية الفيزيائية في تحريك تأثير البتولا. ► الركام السليم له معدلات تنفس أقل عند إعادة الترطيب من الركام المسحوق. يزيد التكسير الكلي الكتلة الحيوية عند إعادة الترطيب. ► إن التعرض للكربون من خلال التكسير الكلي لا يكفي لتحويله إلى "ج المتوفر حيوياً". يعتمد معدل النترجة على أن تكون البنية الكلية أعلى في الركام السليم.


الملخص

تشكل الفطريات الحلقية شعبة متميزة من البكتيريا المجال وتمتلك ميزات غير عادية مثل التقسيم داخل الخلايا ونقص الببتيدوغليكان في جدرانها الخلوية. بشكل ملحوظ ، خلايا من الجنس جيماتا حتى تحتوي على نواة مرتبطة بغشاء مشابه لنواة حقيقية النواة. علاوة على ذلك ، فإن الكريات الكوكبية المسماة `` أناموكس '' لها استقلاب لا هوائي فريد ذاتي التغذية يتضمن القدرة على أكسدة الأمونيوم ، وتعتمد هذه العملية على حجرة خلوية مميزة مرتبطة بالغشاء تسمى anammoxosome ، والتي قد تكون نظيرًا وظيفيًا للميتوكوندريا حقيقية النواة. . يتحدى تجزئة الكواكب الفطرية فرضياتنا فيما يتعلق بأصول العضيات حقيقية النواة. علاوة على ذلك ، فإن الاكتشاف الأخير لكل من القدرة الشبيهة بالالتقام الخلوي والبروتينات المتماثلة مع كلاثرين حقيقيات النوى في فطريات مستوية يمثل هذه الشعبة كواحدة يجب مراقبتها من أجل البحث المستقبلي حول أصل الخلية حقيقية النواة وتطورها.


شاهد الفيديو: بناء البروتين النسخ والترجمة (أغسطس 2022).