Izmaiņas gēnu komplektā. Mutāciju klasifikācija, pamatojoties uz izmaiņām kodējošā DNS secībā (aizvietojumi, ievietojumi, dzēšana). Frameshift mutācijas

Gandrīz visi ģenētiskie pētījumi ir balstīti uz koncepciju variācijas . Šis jēdziens ietver visa veida DNS sekvences izmaiņas ( mutācijas ), novērota hromosomu vai gēnu līmenī. No vienas puses, genoma variācijas izskaidro starpindividuālo daudzveidību, no otras puses, mutācijas var izraisīt patogēnas izmaiņas organisma darbībā, tādējādi kļūstot par iedzimtas slimības cēloni. Jums vajadzētu arī ieviest vairākus terminus, ko izmanto, lai aprakstītu DNS mutāciju izmaiņu procesu: locus - īpašs hromosomas reģions, kas satur specifiskas DNS sekvences vai gēnus, alēle - divas vai vairākas alternatīvas gēna formas, kas atrodas vienā un tajā pašā homologu hromosomu pāra lokusā. Ja viena un tā paša lokusa divu alēļu DNS secībā tiek novērota atšķirība ar biežāk nekā 1% vispārējā populācijā, tad šāda veida variācijas tiek apzīmētas polimorfisms . Parasti tiek sauktas izmaiņas DNS sekvencē, kurai ir zemāka frekvence mutācija . Ir divi galvenie mutāciju veidi, kas saistīti ar iedzimtu patoloģiju: hromosomu (hromosomu skaita un/vai struktūras izmaiņas šūnā) un ģenētiskais (DNS secības izmaiņas noteiktā gēnā). Pamatojoties uz šo klasifikāciju, ir iespējams identificēt DNS sekvences pārkāpumu ģenētiskās izpētes jomas, kas izraisa iedzimtas slimības, kas tiek pētītas. medicīniskā ģenētika , proti, nukleīnskābju un olbaltumvielu sekvenču izmaiņu meklēšana molekulārā līmenī ( molekulārā ģenētika ) un hromosomu skaita, struktūras un organizācijas izmaiņu izpēte ( medicīniskā citoģenētika ).

Molekulārās ģenētiskās izpētes pamatā ir mūsdienu idejas par DNS molekulas iezīmēm un transkripcijas un translācijas bioķīmiskajiem procesiem. To galvenais mērķis ir identificēt gēnu mutācijas, kas izraisa raksturīgās fenotipiskās izpausmes. Gēnu mutācijas ir izmaiņas DNS atrašanās vietā, zudumā un palielinājumā attiecībā pret tās lineāro secību, kas tiek konstatēta normāli. Visizplatītākie gēnu mutāciju veidi ir viena nukleotīda aizstāšana, zudumi un/vai ievietošana. Pēdējie ir apzīmēti ar saīsinājumu SNP (viena nukleotīda polimorfīmi) un ir vieni no visizplatītākajiem cilvēka genomā. Vidēji SNP, kas izraisa atšķirības starp alēlēm vienā indivīdā, rodas ik pēc 1500 bāzes pāriem. Tomēr lielākā daļa no tām atrodas nekodējošās sekvencēs, un tām parasti nav fenotipisku seku. Ja izmaiņas DNS secībā notiek gēnā, kas kodē proteīnu, tad tas, visticamāk, ir saistīts ar ķermeņa traucējumiem. Pastāv šāda gēnu mutāciju klasifikācija:

Missense mutācijas- viena nukleotīda aizstāšana ar citu vai nesinonīmu DNS secību izmaiņas . Teorētiski var izdalīt divu veidu šādas mutācijas: konservatīvs Un nekonservatīvs . Konservatīvas missense mutācijas noved pie viena kodona aizstāšanas ar līdzvērtīgu (kodoni, kas kodē vienu un to pašu aminoskābes atlikumu) vai ar citas aminoskābes atlikuma kodonu, kas nemaina atbilstošā gēna kodētā proteīna fizikāli ķīmiskās īpašības. Nekonservatīvas missense mutācijas, kā likums, maina proteīna bioķīmiskās īpašības un tādējādi izraisa tā funkcionālās aktivitātes traucējumus.

Muļķīga mutācija- izmaiņas DNS kodējošā secībā, kas noved pie stopkodona veidošanās, kā rezultātā tiek sintezēts proteīns, kurā trūkst kādas tās sekvences daļas.

Frameshift mutācija- jebkādas izmaiņas gēna DNS secībā (galvenokārt nukleotīdu zudumi vai ievietošana), kas izraisa secības nolasīšanas nobīdi transkripcijas laikā. Rezultāts ir pilnīgi jauna proteīna sintēze vai ziņojuma RNS veidošanās, kas nesniedz nekādu informāciju par aminoskābju secību.

Nepatogēnas DNS secības izmaiņas- DNS sekvences variācijas, tostarp konservatīvas missense mutācijas jeb t.s sinonīmās mutācijas , kas nemaina gēna DNS kodēto informāciju vai neietekmē proteīna makromolekulu funkcionālo aktivitāti.

Mutācijas notiek arī nekodējošās DNS sekvencēs (intronos). Šāda veida variācijām parasti nav fenotipisku seku. Tomēr, mainoties nolasīšanas rāmim vai veidojoties alternatīvām olbaltumvielu makromolekulu formām ( alternatīva savienošana ), šīs variācijas var izraisīt olbaltumvielu makromolekulu funkcionālās aktivitātes traucējumus un līdz ar to fenotipiskas sekas. Šajā kontekstā patogēno mutāciju identificēšana šķiet sarežģīta, jo "normas" jēdziens medicīnas ģenētiskajos pētījumos ir diezgan relatīvs, jo molekulārā līmenī cilvēka genoms lielā mērā ir nestabils. Citiem vārdiem sakot, tikai atkārtotas mutācijas (visbiežāk sastopamās atkārtotās mutācijas, kas konstatētas personām ar zināmu iedzimtu slimību), var uzskatīt par patogēnām. Gadījumos, kad tiek atklāta jauna mutācija, ir nepieciešami pacienta tuvāko radinieku molekulāri ģenētiskie pētījumi, lai noteiktu, vai tā ir slimības cēlonis.

Hromosomu mutācijas (anomālijas) ir saistīti vai nu ar dažādiem hromosomu strukturāliem pārkārtojumiem, vai ar izmaiņām to skaitā (n). Skaitliskās izmaiņas hromosomu komplektā ( kariotips ) var būt divu veidu: poliploīdija - pilnīgas hromosomu kopas (3n, 4n utt.) vai genoma pavairošana, kas ir haploīdā hromosomu skaita reizinājums (literatūrā dažkārt saukts par genoma mutācijas ); aneuploīdija - hromosomu skaita palielināšanās vai samazināšanās komplektā, nevis haploīdā daudzkārtņa. Šīs kvantitatīvās kariotipa izmaiņas parasti izraisa mejozes vai mitozes traucējumi. Skaitliskās hromosomu anomālijas aneuploidijas formā tiek sadalītas monosomija (hromosomas vai tās daļas zudums – daļēja monosomija) un trisomija vai polisomija (vienas/vairāku hromosomu vai to daļas iegūšana - daļēja trisomija). Šīs kariotipa izmaiņas ir saistītas ar iedzimtu anomāliju kompleksu un, kā likums, ar slimībām, ko pavada garīga atpalicība vai smagi garīgi traucējumi. Pašlaik ir aprakstīti hromosomu komplekta izmaiņu gadījumi, kas saistīti ar dzimuma hromosomām un dažām autosomām šizofrēnijas un autisma gadījumā. Piemēram, līdz 5-15% bērnu ar autisma traucējumiem ir hromosomu anomālijas. Tas ļauj uzskatīt, ka hromosomu nelīdzsvarotība organismā ir viens no iespējamiem dažu garīgo slimību gadījumu cēloņiem.

Strukturālās izmaiņas var ietekmēt visu hromosomu, un tās var pavadīt arī izmaiņas ģenētiskā materiāla daudzumā kodolā vai tā kustībā. Līdzsvarotas hromosomu anomālijas ir pārkārtojumi, kuru dēļ kariotipi rodas ar nemainīgu gēnu komplektu, bet to atrašanās vieta hromosomās vai starp hromosomām atšķiras no parastās. Vairumā gadījumu sabalansētu hromosomu anomāliju nēsātāji ir fenotipiski normāli, taču pastāv augsts risks, ka viņu pēcnācējiem būs nelīdzsvarots kariotips, bet atsevišķos gadījumos sabalansēta kariotipa nēsātājiem var būt arī dažādi iedzimti defekti un/vai mikroanomālijas, kā arī kā neiropsiholoģiskās attīstības traucējumi. Ja strukturālo hromosomu mutāciju rezultātā tiek zaudēts vai iegūts ģenētiskais materiāls, tad tās ir nesabalansētas hromosomu anomālijas .

Citoģenētiski strukturālos pārkārtojumus klasificē pēc gēnu izkārtojuma lineārās secības principa: svītrojumi (hromosomu sekciju zudums), dublēšanās (hromosomu reģionu dubultošanās), inversijas (inversija par 180° attiecībā pret normālu hromosomu reģionu secību), ievietojumi (hromosomu reģionu ievietošana) un translokācijas (hromosomu reģionu izvietojuma izmaiņas) hromosomu.

Liela nozīme ir hromosomu mutāciju izpētei vides faktoru ietekmē. Ir pierādīts, ka cilvēka hromosomas ir ļoti jutīgas pret starojuma un ķīmisko vielu iedarbību, ko parasti sauc par mutagēniem faktoriem ( mutagēni ). Analizējot šo faktoru ietekmi, ir jānošķir somatisko un dzimumšūnu traucējumi. Pirmie tieši ietekmē pētāmā organisma dzīves aktivitāti, bet pēdējie parādās nākamajās paaudzēs. Hromosomu mutācijas dzimumšūnās izraisa aberrantu gametu veidošanos, kas var izraisīt zigotu, embriju nāvi intrauterīnās attīstības sākumposmā, kā arī bērnu piedzimšanu ar specifiskām vai nespecifiskām hromosomu anomālijām, kas izpaužas kā noteiktu klīnisko ainu vai noteiktu fenotipu. Hromosomu mutācijas somatiskajās šūnās izraisa nespecifisku hromosomu anomāliju veidošanos hromosomu vai hromatīdu spraugu, pārtraukumu un kariotipa apmaiņas veidā, kas neizraisa konkrētai slimībai raksturīgu fenotipu. Šādas mutācijas nav iedzimtas. Jāpiebilst, ka, pētot šāda veida mutagēno faktoru ietekmi, ir iespējams kvalitatīvi un kvantitatīvi novērtēt jonizējošā starojuma, ķīmisko vielu, vīrusu ietekmi, bet iegūtos datus nevar pārnest uz dzimumšūnām, kuru rezultāts ir hromosomu. slimības bērniem.

Hromosomu anomālijas var izpausties tā sauktās mozaīkas formās, ko izraisa nepareiza šūnu dalīšanās dažādos embrionālās un pēcdzemdību attīstības posmos. Tas ļauj sadalīt hromosomu anomālijas mozaīka Un regulāri (visās ķermeņa šūnās tiek novērots patoloģisks kariotips). Hromosomu mozaīcisms apzīmē vairāku šūnu populāciju klātbūtni ar atšķirīgām hromosomu kopām viena no otras. Parasti ar hromosomu anomāliju mozaīkām formām nav atsevišķu konkrēta hromosomu sindroma klīnisko pazīmju un slimības gaita ir vieglāka, taču daži simptomi ir gandrīz vienmēr. Mozaīkas hromosomu strukturālās anomālijas tiek novērotas diezgan reti, tādēļ, runājot par mozaīkas hromosomu anomālijām, galvenokārt tiek domātas skaitliskās anomālijas, kuru mozaīkas formām ir diezgan augsts populācijas biežums. Jāatzīmē arī parādība audiem raksturīgs hromosomu mozaīcisms - šūnas ar patoloģisku hromosomu komplektu atrodas tikai noteiktos ķermeņa audos.

Mutācija ( latu. mutio - izmaiņas) - pastāvīga genotipa transformācija, kas notiek ārējās vai iekšējās vides ietekmē.

Genomiskās mutācijas - Tās ir mutācijas, kuru rezultātā tiek pievienota vai zaudēta viena, vairākas vai pilnīga haploīda hromosomu kopa. Dažādus genoma mutāciju veidus sauc par heteroploīdiju un poliploīdiju.

Poliploīdija– vairākas izmaiņas (vairākas reizes, piemēram, 12 → 24). Dzīvniekiem tas nenotiek; augos tas palielina izmēru.

Aneuploīdija– izmaiņas vienā vai divās hromosomās. Piemēram, viena papildu divdesmit pirmā hromosoma noved pie Dauna sindroma (kopējais hromosomu skaits ir 47)

26. Izmaiņas gēnu skaitā un secībā (hromosomu pārkārtojumi)

Hromosomu pārkārtošanās(sauktas arī par aberācijām) rodas, ja ir divi vai vairāki hromosomu pārtraukumi.

· Dzēšana, vai trūkums. Tiek zaudēta hromosomas daļa.

· Dublēšanās, vai dubultošana. Viens no hromosomu reģioniem hromosomu komplektā ir pārstāvēts vairāk nekā vienu reizi.

· Inversija rodas divu vienas hromosomas pārtraukumu rezultātā, bet ar nosacījumu, ka hromosomas iekšējais fragments griežas par 180 grādiem, t.i. tā polaritāte mainīsies.

Hromosomas apgrieztais reģions var ietvert centromēru vai arī ne. Pirmajā gadījumā tiek izsaukta inversija pericentrisks(t.i., aptverot centromēru), bet otrajā - paracentrisks(pericentromērs).

Translokācijas . Ja pārtraukumi notiek divās hromosomās, tad atkalapvienošanās laikā ir iespējama fragmentu apmaiņa. Ar simetrisku atkalapvienošanos veidojas jaunas hromosomas, kurās ir apmainītas nehomologu hromosomu distālās daļas. Šādas translokācijas sauc abpusēja.

Hromosomas sadaļa var arī mainīt savu pozīciju bez savstarpējas apmaiņas, paliekot tajā pašā hromosomā vai iekļaujoties kādā citā. Šādas nereciprokālās translokācijas dažreiz sauc transponēšanas .

Ja tiek savienotas divas akrocentriskas hromosomas to centromēru reģionā ar īso roku zudumu, tiek novērota centriska saplūšana - Robertsona translokācija.

27. Izmaiņas atsevišķos gēnos (gēnu mutācija)

Mutācijas(no latīņu mutācijas — pārmaiņas) ir gēnu un hromosomu izmaiņas, kas fenotipiski izpaužas organismu īpašību un īpašību izmaiņās.

Gēnu (punktu) mutācijas- tās ir izmaiņas nukleotīdu skaitā un/vai secībā DNS struktūrā (insercijas, dzēšana, pārvietošana, nukleotīdu aizstāšana) atsevišķos gēnos, kas izraisa attiecīgo proteīna produktu kvantitātes vai kvalitātes izmaiņas.

Gēnu mutācijas pārnešana.

Tas notiek saskaņā ar parastajiem iedzimtības likumiem. Risks pēcnācējiem ir vairāk vai mazāk liels, atkarībā no tā, vai “slimais” gēns ir dominējošais vai recesīvs un kur tas atrodas - parastajā hromosomā vai dzimumhromosomā. Tikai jāpatur prātā, ka gadījumā, ja gēns izrādās recesīvs, cilvēks to var nodot saviem pēcnācējiem.

Tipisks piemērs ir hemofilija, asins slimība (asins recēšanas traucējumi). Šī slimība atšķiras ar to, ka to pārnēsā tikai sievietes, bet tā izraisa traucējumus tikai vīriešiem; citiem vārdiem sakot, sieviete, kas šķietami ir vesela, var nodot šo slimību kādam no saviem dēliem.

Čikāgas Universitātes absolvents Dr. Josiah Zayner ir izveidojis rīku un materiālu komplektu, kas ļauj rediģēt genomu mājās, izmantojot CRISPR tehniku. Pēc zinātnieka domām, lētais komplekts parāda, ka mūsdienās DNS iejaukšanās ir izplatīta nodarbe, nevis māksla ar neparedzamiem rezultātiem. Pats zinātnieks šo ideju labprāt demonstrē: viņa dzīvoklī ir daudz Petri trauciņu ar ģenētiski modificētām baktērijām, kas virtuvē izveidotas, izmantojot viņa paša komplektu.

Biologs Josiah Zayner piedāvā jaunu pieeju bioloģijas zinātnes progresīvāko popularizēšanai

Genoma rediģēšanas rīks CRISPR tika izgudrots pirms trim gadiem, un tas ir vienkāršs, ātrs un precīzs veids, kā manipulēt ar DNS. Tomēr līdz šim CRISPR ir izmantojuši tikai kvalificēti speciālisti specializētās laboratorijās.

CRISPR tehnika ļauj rediģēt genomu pat virtuvē

Josiah Zayner bija pirmais, kas tirgū ieviesa vienkāršotu un pieejamu CRISPR rīku komplektu genoma intervencei. Šī ir provokatīva iniciatīva, jo mūsdienās sabiedrības dzīvesveidu un domāšanu lielā mērā veido terorisms. Rezultātā baktēriju ģenētiskā modifikācija mājas apstākļos vairumā gadījumu ir saistīta ar bioteroristiem letālu celmu attīstību.

Zinātnieki arī baidās, ka neprofesionāļi var nejauši izveidot mikroorganismu supercelmus, kas ir rezistenti pret antibiotikām. Pat ja šādas baktērijas un sēnītes izrādīsies nekaitīgas cilvēkiem, tās var izraisīt neparedzamas izmaiņas vidē.

Gēnu modifikācijas komplektā ir drošas un pieļauj tikai nelielas izmaiņas mikroorganismu ārējos parametros, piemēram, to krāsā

Tomēr, pēc Zenera teiktā, viņa komplektā ir tikai nekaitīgas baktērijas un raugs, kas nevar izdzīvot skarbajā ārējā vidē un nedzīvo ilgi. Ģenētiskā modifikācija, izmantojot komplekta rīkus, pieļauj tikai nelielas izmaiņas to īpašībās, piemēram, krāsā vai smaržā.

Mājas eksperimentu komplekts gēnu inženierijā maksā 120 USD

Džosija Zeiners uzskata, ka daudzu talantīgu, zinātkāru cilvēku pieņemšana darbā var būtiski mainīt bioloģiju. Interese par gēnu inženieriju zinātnei ir milzīga vērtība, tāpēc Zayner lētajam komplektam var būt vēl lielāka loma bioloģijas vēsturē nekā vairākām dārgām mūsdienīgām laboratorijām.

Jāpiebilst, ka kolektīvais finansējums Zayner projektam ienesa vairāk nekā 55 tūkstošus dolāru – par 333% vairāk, nekā plānoja mājas gēnu rediģēšanas komplekta izstrādātājs.

Cilvēka DNS maiņa, kas tiek nodota nākamajām paaudzēm, jau sen tiek uzskatīta par ētiski slēgtu un aizliegtu daudzās valstīs. Zinātnieki ziņo, ka viņi izmanto jaunus rīkus, lai labotu slimības izraisošos gēnus cilvēka embrijos. Lai gan pētnieki izmanto bojātus embrijus un neplāno tos implantēt sievietes dzemdē, darbs rada bažas.

Cilvēka olšūnu, spermas vai embriju DNS maiņa ir pazīstama kā dīgļu izmaiņas. Daudzi zinātnieki aicina noteikt moratoriju klīnisko embriju pārskatīšanai, cilvēka dzimumšūnu rediģēšanai, un daudzi uzskata, ka šāda veida zinātniskā darbība ir jāaizliedz.

Tomēr cilvēka embrija DNS rediģēšana var būt ētiski pieņemama, lai novērstu bērna slimības, taču tikai retos gadījumos un ar garantijām. Šīs situācijas var būt ierobežotas iespējas pāriem, kuriem abiem ir nopietni ģenētiski apstākļi un kuriem embriju rediģēšana patiešām ir pēdējā saprātīgā iespēja, ja viņi vēlas iegūt veselīgu bērnu.

Apzinātas gēnu maiņas briesmas

Zinātnieki uzskata, ka cilvēka embrija rediģēšana var būt pieņemama, lai novērstu bērna nopietnu ģenētisku slimību pārmantošanu, taču tikai tad, ja tiek ievēroti noteikti drošības pasākumi un ētikas kritēriji. Piemēram, pārim var nebūt "saprātīgu alternatīvu", piemēram, veselīgu embriju izvēle in vitro apaugļošanai (IVF) vai pirmsdzemdību pārbaude un augļa aborts ar slimību. Vēl viena situācija, kas var tikt piemērota, ir tad, ja abiem vecākiem ir vienādi veselības traucējumi, piemēram, cistiskā fibroze.

Zinātnieki brīdina par nepieciešamību pēc stingras valdības uzraudzības, lai novērstu dzimumšūnu rediģēšanas izmantošanu citiem mērķiem, piemēram, lai bērnam piešķirtu vēlamas, atšķirīgas iezīmes.

Rediģējot gēnus pacientu šūnās, kas nav iedzimtas, jau notiek klīniskie pētījumi, lai apkarotu HIV, hemofiliju un leikēmiju. Tiek uzskatīts, ka esošās gēnu terapijas regulējošās sistēmas ir pietiekamas, lai veiktu šādu darbu.

Genoma rediģēšanu nevajadzētu izmantot, lai palielinātu potenci, palielinātu muskuļu spēku veselam cilvēkam vai pazeminātu holesterīna līmeni.

Cilvēka dzimumšūnu gēnu rediģēšana jeb cilvēka dzimumšūnu līnijas modifikācija attiecas uz apzinātu gēnu modifikāciju, kas tiek nodota bērniem un nākamajām paaudzēm.

Citiem vārdiem sakot, ģenētiski modificētu cilvēku radīšana. Cilvēka dzimumšūnu modifikācijas drošības un sociālu iemeslu dēļ daudzus gadus tiek uzskatītas par tabu. Tas ir formāli aizliegts vairāk nekā 40 valstīs.

Eksperimenti ģenētiski modificētu cilvēku radīšanā un eigēnikas zinātne

Tomēr pēdējos gados ir veikti eksperimenti ar cilvēka embrijiem, izmantojot jaunas gēnu inženierijas metodes. Pētījumos tika izmantoti gēni un cilvēka embriji, kas saistīti ar beta asins slimību - talasēmiju. Eksperimenti lielākoties bija neveiksmīgi. Taču gēnu rediģēšanas rīki tiek pilnveidoti laboratorijās visā pasaulē, un paredzams, ka tie padarīs gēnu rediģēšanu vai dzēšanu vieglāku, lētāku un precīzāku nekā jebkad agrāk. Mūsdienīgas, tomēr teorētiskas genoma rediģēšanas metodes ļaus zinātniekiem ievietot, dzēst un labot DNS ar pozitīviem rezultātiem. Tas paver iespēju ārstēt noteiktas slimības, piemēram, sirpjveida šūnu slimību, cistisko fibrozi un noteiktus vēža veidus.

Uz cilvēku attiecināta atlase – eigēnika

Cilvēka embriju gēnu rediģēšana vai eigēnikas virziens noved pie ģenētiski modificētu ļoti dažādu cilvēku radīšanas. Tas rada nopietnas bažas par drošību sociālu un ētisku problēmu dēļ. Tie svārstās no perspektīvas par neatgriezenisku kaitējumu nākamo bērnu un paaudžu veselībai līdz durvju atvēršanai jaunām sociālās nevienlīdzības, diskriminācijas un konfliktu formām un jaunam eigēnikas laikmetam.

Zinātne par eigēniku cilvēku atlasē radās pagājušā gadsimta vidū kā nacistu zinātne.

Zinātniekiem nav atļauts veikt izmaiņas cilvēka DNS, kas tiek nodotas nākamajām paaudzēm. Šāds novatorisks eigēnikas zinātnes solis būtu jāapsver tikai pēc turpmākiem pētījumiem, pēc kuriem izmaiņas var veikt ar stingriem ierobežojumiem. Šāds darbs ir jāaizliedz, lai novērstu nopietnas slimības un invaliditāti.

Gēnu izmaiņu izraisītas izmaiņas sauc arī par mutācijām.

Izmaiņu veikšana cilvēka spermas, olšūnu vai embriju gēnos ir ilgstošs tabu, jo šādas izmaiņas pārmantos nākamās paaudzes. Daļēji tas ir tabu, jo pastāv bažas, ka kļūdas var netīšām radīt jaunas cilvēka izraisītas slimības, kas pēc tam varētu kļūt par pastāvīgu cilvēka genofonda daļu.

Vēl viena problēma ir tāda, ka šo sugu var izmantot ģenētiskai modifikācijai nemedicīnisku iemeslu dēļ. Piemēram, zinātnieki teorētiski varētu mēģināt izveidot dizaineru mazuļus, kuros vecāki mēģina atlasīt savu bērnu personības iezīmes, lai padarītu viņus gudrākus, garākus, labākus sportistus vai citas it kā nepieciešamas īpašības.

Pašlaik nekas tāds nav iespējams. Taču pat izredzes rada zinātnieku bailes būtiski mainīt evolūcijas gaitu un ģenētiski pilnveidotu cilvēku radīšanu, nākt klajā ar filmās un grāmatās aprakstītām nākotnes distopijām.

Jebkurš mēģinājums radīt mazuļus no spermas, olšūnām vai embrijiem, kuriem ir sava DNS, un mēģinājums tos rediģēt var tikt veikts tikai ļoti rūpīgi kontrolētos apstākļos un tikai, lai novērstu postošu slimību.

Var būt grūti vēl vairāk novilkt robežu starp gēnu rediģēšanas izmantošanu slimību profilaksei vai ārstēšanai un tās izmantošanu personas spēju uzlabošanai.

Piemēram, ja zinātnieki var atklāt, ka gēnu izmaiņas uzlabo domāšanas spējas, lai cīnītos pret Alcheimera demenci, tad to varētu uzskatīt par profilaktisko medicīnu. Ja jūs vienkārši radikāli uzlabojat veselīga cilvēka atmiņu, tad tas vairs nav medicīnas virziens.

Kad ir likumīgi mainīt DNS?

Spēju rediģēt gēnus varētu izmantot, lai ārstētu daudzas slimības un, iespējams, pat novērstu daudzu postošu traucējumu rašanos, rediģējot ģenētiskās mutācijas spermā, olšūnās un embrijos. Dažas iespējamās izmaiņas varētu novērst plašu slimību klāstu, tostarp krūts vēzi, Tay-Sachs slimību, sirpjveida šūnu slimību, cistisko fibrozi un Hantingtona slimību.

Gēnu rediģēšanas klīniskie pētījumi ir jāatļauj, ja:

nav "saprātīgas alternatīvas", lai novērstu "nopietnas slimības"
ir pārliecinoši pierādīts, ka gēni, rediģējot, novērš slimības cēloni
izmaiņas ir vērstas tikai uz to gēnu pārveidošanu, kas ir saistīti ar normāliem veselības stāvokļiem
ir veikts pietiekams provizoriskais pētījums par riskiem un iespējamiem ieguvumiem veselībai
pastāvīga, stingra uzraudzība, lai pārbaudītu procedūras ietekmi uz dalībnieku veselību un drošību, kā arī ilgtermiņa visaptveroši plāni
Pastāv maksimāla caurskatāmība saskaņā ar pacientu konfidencialitāti un veselības, sociālo pabalstu un risku pārvērtēšanu
Ir ieviesti spēcīgi uzraudzības mehānismi, lai novērstu nopietnas slimības vai stāvokļa izplatīšanos.

Cilvēka dzimumšūnu rediģēšanas atbalstītāji apgalvo, ka tas potenciāli varētu samazināt vai pat novērst daudzu nopietnu ģenētisku slimību rašanos un samazināt cilvēku ciešanas visā pasaulē. Oponenti norāda, ka cilvēka embriju pārveidošana ir bīstama un nedabiska, un tajā netiek ņemta vērā nākamo paaudžu piekrišana.

Diskusija par cilvēka embrija modifikāciju

Sāksim ar iebildumu, ka embrija maiņa ir pretdabiska vai spēlēšana pret Dievu.

Šis arguments ir balstīts uz pieņēmumu, ka tas, kas ir dabisks, pēc būtības ir labs.

Bet slimības ir dabiskas, un miljoniem cilvēku saslimst un priekšlaicīgi mirst – viss ir pilnīgi dabiski. Ja mēs aizsargātu tikai dabas būtnes un dabas parādības, mēs nevarētu izmantot antibiotikas, lai iznīcinātu baktērijas vai kā citādi nodarbotos ar medicīnu vai cīnītos ar sausumu, badu, mēri. Veselības aprūpes sistēma tiek pārvaldīta katrā attīstītajā valstī, un to var pamatoti raksturot kā daļu no visaptveroša mēģinājuma izjaukt dabas gaitu. Kas dabiski nav ne labi, ne slikti. Dabiskas vielas vai dabīgas ārstēšanas metodes ir labākas, ja tās, protams, ir iespējams.

Tas noved pie nozīmīga brīža medicīnas un genoma rediģēšanas vēsturē un atspoguļo daudzsološus zinātniskus centienus visas cilvēces labā.

Iejaukšanās cilvēka genomā ir atļauta tikai profilaktiskos, diagnostikas vai terapeitiskos nolūkos un bez izmaiņām pēcnācējiem.

Straujie sasniegumi tā saukto "dizaineru mazuļu" ģenētikas jomā palielina nepieciešamību pēc bioētikas iesaistīties plašākās sabiedriskās debatēs un debatēs par zinātnes spēku. Zinātne spēj ģenētiski modificēt cilvēka embrijus laboratorijā, lai kontrolētu tādas iedzimtas pazīmes kā izskats un intelekts.

Šobrīd daudzas valstis ir parakstījušas starptautisku konvenciju, kas aizliedz šāda veida gēnu rediģēšanu un DNS modifikācijas.

Iedzimto informāciju no vienas mikroorganismu paaudzes uz otru pārraida liels skaits gēnu, kas atrodas katras šūnas nukleotīdā. Gēnā ietvertā informācija tiek nolasīta un izmantota konkrēta fermenta proteīna sintezēšanai. Šī fermenta proteīna klātbūtne rada ķīmisko pamatu noteiktas mikroorganisma īpašības izpausmei. Rezultātā visas mikroorganismu iedzimtās īpašības ir bioķīmisko procesu galaprodukti, kas vienlīdz attiecas uz fizioloģiskajām un morfoloģiskajām īpašībām.

Viens gēns var kontrolēt vienas pazīmes pārmantošanu vai noteikt vairākas vai daudzas pazīmes, kas ietekmē dažādas mikroorganisma šūnas daļas. Citos gadījumos vairāki gēni var kopīgi kontrolēt vienas pazīmes izpausmi. Baktēriju hromosomā visi gēni ir sakārtoti lineārā secībā. Noteiktu pazīmju gēni atrodas attiecīgajās hromosomas vietās, ko sauc par lokiem. Baktērijas parasti ir haploīdas: tām ir tikai viens gēnu komplekts.

Pilns gēnu komplekts, kas piemīt mikroorganisma šūnai, atspoguļo šī mikroorganisma genotipu. Iedzimto morfoloģisko īpašību un fizioloģisko procesu izpausmi indivīdos sauc par fenotipu (no grieķu faino — izpausties, parādīt). Mikroorganismi, kas ir līdzīgi genotipam, var būtiski atšķirties pēc fenotipa, tas ir, pēc iedzimtības īpašību izpausmes veida. Fenotipiskās atšķirības starp viena genotipa mikroorganismiem sauc par modifikācijām (fenotipiskām adaptācijām). Tādējādi ģenētisko tieksmju mijiedarbība ar ārējo vidi var izraisīt dažādu fenotipu rašanos, pat ja genotipi ir identiski. Tomēr šādu fenotipisko atšķirību iespējamo lielumu kontrolē genotips.

Modifikācijas, kā likums, pastāv tik ilgi, kamēr darbojas konkrētais vides faktors, kas tās izraisījis, tās netiek nodotas pēcnācējiem un netiek mantotas. Tādējādi baktēriju apstrāde ar flagellas ar fenolu novērš flagellas attīstību šajos organismos. Tomēr ar fenolu apstrādātu bezzaru baktēriju pēcnācējiem, kas audzēti uz barotnes, kas nesatur fenolu, attīstās normālas flagellas.

Ir konstatēts, ka gandrīz visas mikroorganismu morfoloģiskās un fizioloģiskās īpašības tieši vai netieši kontrolē DNS ietvertā ģenētiskā informācija.

Informācija, ko nes DNS, nav kaut kas absolūti stabils un nemainīgs. Ja informācija, kas tiek nodota no vienas paaudzes uz otru, nebūtu spējīga mainīties, tad arī cieši radniecīgu organismu reakciju diapazons uz vides faktoriem būtu nemainīgs un jebkuras pēkšņas izmaiņas tajās, kas izrādījās kaitīgas mikroorganismiem ar sasalušu genotipu, varētu izraisīt sugas izzušanu. Līdz ar to no paaudzes paaudzē nodotā informācija nav absolūti stabila, kas izrādās noderīga sugas izdzīvošanai.

Genotipa izmaiņas, ko sauc par mutācijām (no latīņu mutare — mainīties), notiek spontāni, tas ir, nejauši. Šādas mutācijas izraisa dramatiskas izmaiņas atsevišķos gēnos, kas ir atbildīgi par šūnā esošo informāciju. Parasti retas DNS replikācijas kļūdas nepavada lielas izmaiņas informācijā, kas ietver lielu skaitu dažādu rakstzīmju. Tomēr organismi ir izstrādājuši citus mehānismus, kas veicina dramatiski izmainītas iedzimtības rašanos pēcnācējiem. Šie mehānismi ietver gēnu, kas pieder cieši saistītiem, bet genotipiski atšķirīgiem organismiem, asociāciju un parasti tūlītēju pārkārtošanu (rekombināciju). Ģenētiskās rekombinācijas laikā donora mikroorganisma hromosomas fragmenti tiek ievietoti vienas mikrobu šūnas hromosomā, kas kalpo par recipientu.

Mikroorganismos spēju rekombinēt gēnus var attēlot diagrammas veidā.

Pašlaik mikroorganismos ir zināmi trīs veidu rakstura pārnešana no donora uz recipientu: transformācija, konjugācija un transdukcija. mikroorganismu aerobā dzelzs sāls

Mutācija: alēle, kas sastopama populācijā ar biežumu, kas vienāds ar vai mazāks par 1%. Organismu mainīguma iemesls ir ne tikai kombinācijas mainīgums, bet arī mutācijas. Tās ir izmaiņas genomā, kas sastāv vai nu no jaunu alēļu parādīšanās (tās sauc par gēnu mutācijām), vai arī no hromosomu pārkārtošanās, piemēram, vienas hromosomas gabala pārnešana uz citu (tad tās sauc par hromosomām mutācijas) vai izmaiņas genomā (genoma mutācijas). Genomiskas mutācijas piemērs ir hromosomu skaita izmaiņas šūnā. Atsevišķas mutācijas notiek reti. Piemēram, gēnu mutācijas notiek aptuveni vienā gēnā simtiem tūkstošu vai pat miljonā. Tomēr, tā kā gēnu var būt diezgan daudz, mutācijas būtiski veicina mainīgumu. Mutācijas tika apspriestas iepriekš gan saistībā ar DNS, gan saistībā ar Morgana darbu. Morganā mutācijas pazīme bija kāda veida morfoloģiska atšķirība Drosophilā, kas ir iedzimta. Tas parādīja, ka mutanta ģenētiskais materiāls atšķiras no savvaļas tipa mušu genoma. No kurienes tas nāk, sākumā netika jautāts. Mutācijas ir nejauši notiekošas pastāvīgas izmaiņas genotipā, kas ietekmē veselas hromosomas, to daļas vai atsevišķus gēnus. Mutācijas var būt lielas un skaidri saskatāmas, piemēram, pigmenta trūkums (albīnisms), apspalvojuma trūkums cāļiem (11. att.), īsas kājas uc Tomēr visbiežāk mutācijas izmaiņas ir nelielas, tikko manāmas novirzes no normas. Terminu "mutācija" ģenētikā ieviesa viens no zinātniekiem, kurš no jauna atklāja Mendeļa likumus – G. de Vrīss 1901. gadā (no latīņu mutio – pārmaiņas, pārmaiņas). Šis termins apzīmēja no jauna radušās iedzimtas izmaiņas bez krustojumu līdzdalības. Kā jau minēts, mutācijas iedala gēnu mutācijās, hromosomu mutācijās un genoma mutācijās (118. att.). Jāņem vērā, ka ar hromosomu un genoma mutācijām jauni gēni genomā neparādās; patiesībā tā ir zināma veco gēnu sajaukšana. No pirmā acu uzmetiena loģiskāk būtu šādu mainīgumu attiecināt uz kombināciju mainīgumu. Tomēr, nosakot dzimumu, papildu X hromosomas parādīšanās genomā var izraisīt radikālas izmaiņas fenotipā. Tāpēc vēsturiski ir bijusi tradīcija šādas genoma izmaiņas klasificēt kā mutācijas. Papildus mutāciju klasificēšanai pēc rašanās metodes tās klasificē arī pēc citām pazīmēm. 1). Tiešās mutācijas ir mutācijas, kas izraisa novirzi no savvaļas tipa. Muguras mutācijas ir atgriešanās pie savvaļas tipa. 2). Ja mutācijas notiek dzimumšūnās, tās sauc par ģeneratīvām mutācijām (no lat. generatio — dzimšana), un, ja citās ķermeņa šūnās — somatiskās mutācijas (no grieķu soma — ķermenis). Somatiskās mutācijas var pārnest uz pēcnācējiem veģetatīvās pavairošanas laikā. 3). Pamatojoties uz rezultātiem, mutācijas iedala labvēlīgās, neitrālās un kaitīgās (tostarp sterilās, daļēji letālās un letālās). Pusnāvējošās mutācijas ir kaitīgas mutācijas, kas ļoti samazina dzīvotspēju, bet nav letālas, savukārt letālās mutācijas noved pie organisma nāves vienā vai otrā attīstības stadijā. Sterilas mutācijas ir tās, kas neietekmē organisma dzīvotspēju, bet strauji (bieži vien līdz nullei) samazina tā auglību. Neitrālas mutācijas ir mutācijas, kas nemaina organisma dzīvotspēju. Parasti DNS tiek kopēta tieši replikācijas procesa laikā un paliek nemainīga starp divām secīgām replikācijām. Taču reizēm gadās kļūdas un mainās DNS secība – šīs kļūdas sauc par mutācijām. Mutācija ir stabilas pārmantojamas DNS izmaiņas neatkarīgi no to funkcionālās nozīmes. Šī definīcija nozīmē izmaiņas primārajā nukleotīdu secībā, savukārt citas izmaiņas, piemēram, metilēšanu, parasti attiecina uz epiģenētiskiem notikumiem. Somatisko šūnu mutācijas var izraisīt novecošanās procesus, vēzi un citas, mazāk nozīmīgas izmaiņas organismā. Mutācijas vecāku dzimumšūnās pārmanto bērni. Ideja, ka mutācijas kopumā ir stabilas, joprojām ir pareiza, taču dinamisku mutāciju atklāšana trinukleotīdu atkārtojumu skaita palielināšanās dēļ liecina, ka dažas mutācijas mainās somatisko vai dzimumšūnu dalīšanās laikā. Dažas mutācijas ir letālas un tās nevar nodot nākamajai paaudzei, savukārt citas nav tik bīstamas un saglabājas pēcnācējos. No evolūcijas viedokļa mutācijas nodrošina pietiekamu ģenētisko daudzveidību, lai ļautu sugām pielāgoties vides apstākļiem, izmantojot dabisko atlasi. Katram ģenētiskajam lokusam ir raksturīgs noteikts mainīguma līmenis, tas ir, dažādu alēļu vai DNS sekvenču variantu klātbūtne dažādos indivīdos. Saistībā ar gēnu alēles iedala divās grupās – normālās jeb savvaļas alēles, kurās gēna darbība nav traucēta, un mutantu alēles, kas izraisa gēna darbības traucējumus. Jebkurā populācijā un jebkuram gēnam dominē savvaļas tipa alēles. Ar mutāciju saprot visas izmaiņas DNS secībā neatkarīgi no to atrašanās vietas un ietekmes uz indivīda dzīvotspēju. Tādējādi mutācijas jēdziens ir plašāks nekā mutanta alēles jēdziens. Zinātniskajā literatūrā gēnu secību varianti, kas bieži sastopami populācijās un neizraisa ievērojamus funkciju traucējumus, parasti tiek uzskatīti par neitrālām mutācijām vai polimorfismiem, savukārt jēdzieni “mutācija” un “mutantu alēle” bieži tiek lietoti kā sinonīmi. Mutācijas var ietvert dažāda garuma DNS sekcijas. Tas var būt viens nukleotīds, un tādā gadījumā mēs runāsim par punktu mutāciju vai paplašinātu molekulas daļu. Turklāt, ņemot vērā izmaiņu raksturu, mēs varam runāt par nukleotīdu aizstāšanu, dzēšanu un ievietošanu (ievietošanu) un inversijām. Mutāciju procesu sauc par mutaģenēzi. Atkarībā no faktoriem, kas izraisa mutācijas, tās iedala spontānās un inducētās. Spontānas mutācijas notiek spontāni visā organisma dzīves laikā normālos vides apstākļos. Spontānas mutācijas eikariotu šūnās notiek ar biežumu 10-9-10-12 uz vienu nukleotīdu vienā šūnu paaudzē. Inducētās mutācijas ir tās, kas rodas mutagēnas iedarbības rezultātā eksperimentālos apstākļos vai nelabvēlīgā vides ietekmē. Starp svarīgākajiem mutagēnajiem faktoriem, pirmkārt, jāatzīmē ķīmiskie mutagēni - organiskās un neorganiskās vielas, kas izraisa mutācijas, kā arī jonizējošo starojumu. Nav būtisku atšķirību starp spontānām un inducētām mutācijām.Lielākā daļa spontānu mutāciju rodas mutagēnas iedarbības rezultātā, ko eksperimentētājs nav reģistrējis. Jāuzsver, ka mutāciju lietderība vai kaitīgums ir atkarīgs no dzīves apstākļiem: dažos vides apstākļos dotā mutācija ir kaitīga, citos tā ir labvēlīga. Piemēram, mutācija, kas izraisa albīnismu, būs labvēlīga Arktikas iemītniekiem, nodrošinot baltu aizsargkrāsojumu, bet kaitīga, atmaskojot citos apstākļos dzīvojošiem dzīvniekiem. Variācijas nodrošina materiālu dabiskās atlases darbībai un ir evolūcijas procesa pamatā. Mutācijas sniedz materiālu audzētājiem, pie kā strādāt. Noderīgu (cilvēkiem) mutāciju ražošana un atlase ir pamatā jaunu augu, dzīvnieku un mikroorganismu šķirņu radīšanai. Mutāciju klasifikācija balstās uz to rašanās molekulārajiem procesiem.

Mikrobioloģijas kā zinātnes veidošanās vēsture

Mikrobioloģija (no grieķu micros. mazais, bios. dzīvība, logos. mācība) ir zinātne, kas pēta ar neapbruņotu aci neredzamu augu vai dzīvnieku izcelsmes mazāko dzīvības formu mikroorganismu uzbūvi, dzīvības aktivitāti un ekoloģiju.

Mikrobioloģija pēta visus mikrokosmosa pārstāvjus (baktērijas, sēnītes, vienšūņus, vīrusus). Mikrobioloģija savā būtībā ir fundamentāla bioloģijas zinātne. Mikroorganismu pētīšanai viņa izmanto metodes no citām zinātnēm, galvenokārt fizikas, bioloģijas, bioorganiskās ķīmijas, molekulārās bioloģijas, ģenētikas, citoloģijas un imunoloģijas. Tāpat kā jebkura zinātne, mikrobioloģija ir sadalīta vispārīgajā un specifiskajā. Vispārējā mikrobioloģija pēta mikroorganismu struktūras un dzīvībai svarīgās aktivitātes modeļus visos līmeņos. molekulārā, šūnu, populācija; ģenētika un to attiecības ar vidi. Privātās mikrobioloģijas pētījuma priekšmets ir atsevišķi mikropasaules pārstāvji atkarībā no to izpausmes un ietekmes uz vidi, dzīvo dabu, tajā skaitā uz cilvēku. Īpašās mikrobioloģijas sadaļas ietver: medicīnas, veterinārijas, lauksaimniecības, tehnikas (biotehnoloģijas sadaļa), jūras, kosmosa mikrobioloģiju. Medicīniskā mikrobioloģija pēta cilvēkiem patogēnos mikroorganismus: baktērijas, vīrusus, sēnītes, vienšūņus. Atkarībā no pētāmo patogēno mikroorganismu rakstura medicīnas mikrobioloģiju iedala bakterioloģijā, virusoloģijā, mikoloģijā un protozooloģijā. Katrā no šīm disciplīnām tiek aplūkoti šādi jautājumi: - morfoloģija un fizioloģija, t.i. veic mikroskopiskus un cita veida pētījumus, pēta vielmaiņu, uzturu, elpošanu, augšanas un vairošanās apstākļus, patogēno mikroorganismu ģenētiskās īpašības; - mikroorganismu loma infekcijas slimību etioloģijā un patoģenēzē; - galvenās klīniskās izpausmes un izraisīto slimību izplatība; - specifiska infekcijas slimību diagnostika, profilakse un ārstēšana; - patogēno mikroorganismu ekoloģija. Medicīniskā mikrobioloģija ietver arī sanitāro, klīnisko un farmaceitisko mikrobioloģiju. Sanitārā mikrobioloģija pēta vides mikrofloru, mikrofloras attiecības ar organismu, mikrofloras un tās vielmaiņas produktu ietekmi uz cilvēka veselību un izstrādā pasākumus mikroorganismu nelabvēlīgās ietekmes uz cilvēku novēršanai. Koncentrējieties uz klīnisko mikrobioloģiju. Oportūnistisko mikroorganismu loma cilvēku slimību rašanās procesā, šo slimību diagnostika un profilakse. Farmaceitiskā mikrobioloģija pēta ārstniecības augu infekcijas slimības, ārstniecības augu un izejvielu bojāšanos mikroorganismu ietekmē, zāļu piesārņojumu gatavošanas procesā, kā arī gatavās zāļu formas, aseptikas un antiseptikas metodes, dezinfekciju zāļu ražošanā. produkti, mikrobioloģisko un imunoloģisko diagnostisko, profilaktisko un ārstniecisko medikamentu iegūšanas tehnoloģija. Veterinārā mikrobioloģija pēta tos pašus jautājumus kā medicīniskā mikrobioloģija, bet saistībā ar mikroorganismiem, kas izraisa dzīvnieku slimības. Augsnes mikroflora, flora, tās ietekme uz auglību, augsnes sastāvs, augu infekcijas slimības u.c. ir lauksaimniecības mikrobioloģijas uzmanības centrā. Jūras un kosmosa mikrobioloģija pēta attiecīgi jūru un rezervuāru un kosmosa un citu planētu mikrofloru. Tehniskā mikrobioloģija, kas ietilpst biotehnoloģijā, izstrādā tehnoloģiju dažādu produktu iegūšanai no mikroorganismiem tautsaimniecībai un medicīnai (antibiotikas, vakcīnas, fermenti, olbaltumvielas, vitamīni). Mūsdienu biotehnoloģijas pamats ir gēnu inženierija. Neskaitāmi atklājumi mikrobioloģijas jomā, makro- un mikroorganismu attiecību izpēte 19. gadsimta otrajā pusē. veicināja imunoloģijas straujas attīstības sākumu. Sākumā imunoloģija tika uzskatīta par zinātni par organisma imunitāti pret infekcijas slimībām. Pašlaik tā ir kļuvusi par vispārēju medicīnu un vispārējo bioloģiju. Ir pierādīts, ka imūnsistēma kalpo organisma aizsardzībai ne tikai no mikrobu aģentiem, bet arī no jebkādām organismam ģenētiski svešām vielām, lai saglabātu organisma iekšējās vides noturību, t.i. homeostāze. Imunoloģija ir pamats laboratorisko metožu izstrādei infekcijas un daudzu neinfekciozu slimību diagnostikai, profilaksei un ārstēšanai, kā arī imūnbioloģisko zāļu (vakcīnas, imūnglobulīni, imūnmodulatori, alergēni, diagnostikas zāles) izstrādei. Imūnbiotehnoloģija ir iesaistīta imūnbioloģisko zāļu izstrādē un ražošanā. neatkarīga imunoloģijas nozare. Mūsdienu medicīniskā mikrobioloģija un imunoloģija ir guvušas lielus panākumus un spēlē milzīgu lomu infekcijas un daudzu neinfekciozu slimību diagnostikā, profilaksē un ārstēšanā, kas saistītas ar imūnsistēmas traucējumiem (onkoloģiskās, autoimūnas slimības, orgānu un audu transplantācija utt.). ).

Dzelzs pārvērtības

Parastā mērenā klimatā veselam cilvēkam uzturā nepieciešami 10-15 mg dzelzs dienā. Šī summa ir pilnīgi pietiekama, lai segtu tās zaudējumus no ķermeņa. Mūsu organismā ir no 2 līdz 5 g dzelzs, atkarībā no hemoglobīna līmeņa, svara, dzimuma un vecuma. Īpaši daudz tā ir asins hemoglobīnā – divas trešdaļas no kopējā organismā esošā daudzuma; pārējais uzkrājas iekšējos orgānos, galvenokārt aknās.

Dzelzs no pārtikas uzsūcas zarnās un tiek transportēts uz asinsvadiem, kur to uztver īpašs transporta proteīns. Šis proteīns pirmo reizi tika atklāts 1920. gadā asins serumā. Bet tajā laikā pastāvošās analīzes metodes neļāva precīzi noteikt tā struktūru. Tikai 1945. gadā zviedru zinātnieki K-Holmberg un K.-B. Laurels detalizēti pētīja šo dzelzi saturošo proteīnu, noteica tā būtību un deva tai nosaukumu “transferrīns”.

Interesanti, ka līdzīgs proteīns tika izolēts arī no piena 1939. gadā un tika nosaukts par “laktoferīnu”. Šo proteīnu molekulmasa ir aptuveni vienāda un sastāda apmēram 80 tūkstošus.Tie spēj saistīt 2 dzelzs atomus, piešķirot tiem raksturīgu sarkanīgu krāsu. Pēc tam laktoferīns tika atklāts asarās, žultī un citos ķermeņa šķidrumos. Stingri sakot, transporta proteīni pilda līdzīgu funkciju kā hemoglobīns, tikai tie transportē nevis skābekli, bet dzelzi un trīsvērtīgo dzelzi. Tas tiek transportēts galvenokārt uz kaulu smadzenēm, neliela daļa nonāk aknās un liesā, kur to uzglabā kā rezerves fondu; neliels daudzums nonāk mioglobīna un dažu audu elpošanas enzīmu veidošanai. Galvenie orgāni, kuros notiek dzelzs metabolisms, ir kaulu smadzenes, aknas un tievās zarnas, kur ir īpaši receptori, kas kalpo transferīna uztveršanai.

Kaulu smadzenēs veidojas hemoglobīns un sarkanās asins šūnas, kuru dzīves ilgums ir aptuveni 4 mēneši. Pēc šī laika hemoglobīns tiek iznīcināts, sadaloties hēmā un globīnā. Šo vielu turpmākās transformācijas notiek dažādos veidos. Globīns tiek hidrolizēts par aminoskābēm, un aknās esošais hēms tiek pārveidots par žults pigmentiem - zaļo biliverdīnu, kas tiek redukts līdz bilirubīnam, kas ir dzeltenīgi oranžs vai brūns. Tikai neliela daļa no šiem pigmentiem atkal nonāk asinīs, bet pārsvarā tie tiek izvadīti no organisma. Ar aknu slimībām, piemēram, dzelti, asinīs nonāk pārmērīgs bilirubīna daudzums, kas ādai un acu baltumiem piešķir raksturīgo dzelteno krāsu.

Iepriekš mēs teicām, ka daļa dzelzs organismā tiek uzglabāta rezervē. Normālos apstākļos šī rezerves dzelzs ir daļa no sarkanbrūnā ūdenī šķīstošā proteīna feritīna, kas ir plaši izplatīts augu un dzīvnieku pasaulē. Tas ir atrodams mugurkaulniekiem, bezmugurkaulniekiem, ziediem un pat sēnēm. Tas liecina par tās universālo lomu un seno evolūcijas izcelsmi. Feritīnu pirmo reizi F. Laufbergers izolēja 1937. gadā no zirga liesas. Nedaudz vēlāk tika konstatēta tā kā savienojuma loma, kas uzkrāj dzelzi organismā. Feritīna molekulas ir dzelzs agregāti kompleksu savienojumu veidā, ko ieskauj apoferīta proteīns ar molekulmasu 480 tūkstoši.Šādā kompleksā var būt līdz 4,5 tūkstošiem dzelzs atomu. Ja transferīna vērtība ir līdzīga hemoglobīnam, tad feritīns šajā ziņā ir līdzīgs mioglobīnam.

Tātad galvenais dzelzs daudzums cirkulē mūsu organismā, daļa uzkrājas feritīnā, un ļoti neliels daudzums nogulsnējas hemosiderīna proteīna nešķīstošu granulu veidā. Dzelzs feritīnā un hemosiderīnā var uzkrāties ilgstoši – līdz brīdim, kad organismam tā ir steidzami nepieciešama, piemēram, asins zuduma laikā. Tad rezerves dzelzs tiek izmantots hemoglobīna sintēzei. Vēl nav precīzi noteikts, kā tas tiek iegūts no uzglabāšanas olbaltumvielām. Visticamāk, vairākas vielas, kas vienā vai otrā veidā ir saistītas ar dzelzi mūsu organismā, nav konstatētas.

Mikroorganismi un vide. Fizikālie faktori (sāls koncentrācija)

Iepriekšējās nodaļās ir aprakstīti dažādi mikroorganismi, kas sagrupēti pēc to fizioloģiskajām un bioķīmiskajām īpašībām. Tika minēti arī biotopi. Tagad iegūtā informācija ļauj mums apsvērt mikroorganismu attiecības ar to vidi. Vispirms pievērsīsimies ekoloģijas pamatjēdzieniem un idejām. Šī zinātne pēta organismu uzvedību to dabiskajos biotopos, to attiecības savā starpā un ar vidi. Pirmās dzīvības pēdas datētas pirms vairāk nekā 3 miljardiem gadu; tie bija mikroorganismi, kas dominēja Zemes biosfērā apmēram pirms 0,5 miljardiem gadu. Tādējādi prokarioti ne tikai stāv pie zemes dzīves pirmsākumiem, no tiem ne tikai attīstījās visa eikariotu formu daudzveidība, bet tie vienmēr pastāvēja arī pēc tam. Augstākās dzīvības formas visā to evolūcijas gaitā nekad nebija vienas; tos pastāvīgi vai nu izspieda, vai arī atbalstīja visuresošie vienšūnu organismi. Starp mūsdienu augstākajām dzīvības formām ir tādas, kuras ir nostiprinājušās ne tikai cīņā pret savu veidu, bet arī attiecībās ar mikroorganismiem. Evolūcijas procesā daudziem organismiem ir izveidojušās tolerantas, uz partnerattiecībām balstītas attiecības – savstarpēja simbioze. Mikroorganismi pastāvēja jau tad, kad mūsu planētas virsma ieguva pašreizējo formu; tie bija jau laikā, kad mainījās kontinenti, veidojās vairāku tūkstošu metru biezi nogulumi, zemes garoza daudzkārt nogrima un locījās, radās rūdu, ogļu, naftas un dabasgāzes atradnes. Mikroorganismi aktīvi piedalījās daudzos no šiem procesiem. Vismaz 80% no visa organiskās evolūcijas perioda Zemi apdzīvoja tikai mikroorganismi. Ja mikrobu fosilās atliekas tiek atrastas reti, tad salīdzinošās fizioloģijas un bioķīmijas dati sniedz pietiekamu atbalstu prokariotu klasifikācijai pēc metabolisma veida. Taču, lasot sadaļu par organismu evolūciju, jāņem vērā, ka šajā jomā vēl ir daudz robu un spekulāciju. FIZISKIE FAKTORI

Nāves jūras minerālūdenim ir augsta siltumvadītspēja un siltuma jauda. Tādējādi pirmais ietekmes faktors ir temperatūra. Galvenā lietošanas vieta ir āda. Ādas nervu receptoru kairinājums izraisa difūzu inhibīciju smadzeņu garozā, t.i. pārslodzes mazināšana psiholoģiskā stresa, stresa u.c. rezultātā. Vannas laikā pakļaujot intensīvam karstumam, palielinās siltuma zudumi svīšanas rezultātā, kas veicina organisma detoksikācijas procesus. Turklāt termiskais efekts uz muskuļiem palīdz tiem atpūsties. Nāves jūras sāls vannā 40-50 cm augsts ūdens stabs iedarbojas uz 1/5 atmosfēras spiedienu, kas stimulē elpošanas un asinsrites funkciju. Vēdera dobuma orgānu trauki reaģē uz ādas temperatūras izmaiņām: ārējās temperatūras paaugstināšanās, ko pavada ādas trauku paplašināšanās, noved pie vēdera dobuma orgānu asinsvadu sašaurināšanās un otrādi. Izņēmums ir nieres: ādas vazodilatācija izraisa nieru vazodilatāciju. Lai iegūtu adekvātu asinsvadu reakciju, pirms vannas ir jāizlīdzina visu ķermeņa daļu temperatūra. Piemēram, aukstas kājas jāsasilda baseinā vai zem tekoša karsta ūdens. Šajā gadījumā asinsvadu reakcija ies pareizajā virzienā, un vannas efekts būs pozitīvs. Pamatojoties uz iepriekš minēto, ieteicams veikt vannas ar Nāves jūras sāļiem 37-39 grādu ūdens temperatūrā, kas ilgst no 10 līdz 15 minūtēm.

Fosfora pārvēršana

Fosfora cikls ir daudz vienkāršāks nekā oglekļa un slāpekļa cikls. Tas galvenokārt sastāv no organiskā fosfora mineralizācijas un fosfātu sāļu pārnešanas no mazāk šķīstošiem uz vairāk šķīstošiem sāļiem (fosfora mobilizācija). Dzīvnieku un augu organismā fosfors ir daļa no olbaltumvielām (nukleoproteīniem) un dažiem lipoīdiem (lecitīniem). Šis fosfors pēc dzīvnieku un augu nāves, sadaloties ar pūšanas un citiem mikrobiem, mineralizējas un pārvēršas fosforskābē, kuru ātri saista bāzes un pārvēršas slikti šķīstošos kalcija, magnija, dzelzs sāļos, kas nav piemēroti augu barošanai. Turklāt šo slikti šķīstošo sāļu pārvēršana šķīstošos sāļos notiek bioķīmisko procesu rezultātā, ko pavada skābes veidošanās. Šajos procesos veidojas skābi veidojošas baktērijas, proti, nitrificējošās baktērijas, sēra baktērijas, tioniskās baktērijas, amonifikējošās baktērijas, kas veido lielu daudzumu oglekļa dioksīda, īpaši jūs. mikoīdi.

Maz šķīstošais trikalcija sāls tiek pārveidots par viegli šķīstošu dikalcija fosfora sāli:

Ca3(PO4)2+2CO2+2H2O=2CaHPO4+Ca(HCO3)2

Ca3(PO4)2+4HNO3=Ca(H2PO4)2+2Ca(NO3)2,

ko uzsūc augi.

Anaerobos apstākļos augsnes baktērijas organisko vielu klātbūtnē var reducēt fosfātu sāļus līdz ūdeņraža fosfīdam. Šajā gadījumā tiek zaudēti vērtīgie fosforskābes sāļi. Labākais līdzeklis pret šo kaitīgo procesu ir laba augsnes aerācija.

Aerobā celulozes sadalīšanās

Celulozes sadalīšanās aerobos apstākļos. Labi aerētās augsnēs celulozi sadala un izmanto aerobie mikroorganismi (sēnītes, miksobaktērijas un citas eibaktērijas), bet anaerobos apstākļos galvenokārt klostridijas. Aerobos apstākļos sēnītēm ir nozīmīga loma celulozes sadalīšanā. Tie šajā ziņā ir efektīvāki par baktērijām, īpaši skābās augsnēs un lignīna inkrustētās celulozes (koksnes) sadalīšanās procesā. Liela loma šajā procesā ir divu ģinšu — Fusarium un Chaetomium — pārstāvjiem. Celulozi šķeļ arī Aspergillus fumigatus, A. nidulans, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Trichoderma viride, Chaetomium globosum un Myrothecium verrucaria. Pēdējās trīs sugas kalpo kā testa organismi celulozes sadalīšanās noteikšanai, kā arī dažādu materiālu impregnēšanai izmantoto produktu testēšanai, lai pasargātu tos no mikroorganismu iedarbības, kas sadala celulozi. Sēnes ražo celulāzes, kuras var izolēt no micēlija un barotnes. Cytophaga un Sporocytophaga ir aerobās baktērijas, kas sadala celulozi. Tos visvieglāk izolēt ar parasto bagātināšanas metodi šķidrā barotnē. Šīs divas ģintis, kas ir cieši saistītas ar miksobaktērijām, ietver daudzas sugas. Ir maz zināms par celulozes izmantošanu miksobaktērijām un to primāro ietekmi uz to. Viņi nespēja noteikt ne ārpusšūnu celulāzi, ne celulozes sadalīšanās produktus. Šo baktēriju šūnas atrodas cieši blakus celulozes šķiedrām, kas atrodas paralēli šķiedras asij. Acīmredzot tie hidrolizē celulozi tikai ciešā saskarē ar šķiedru, un hidrolīzes produkti uzreiz tiek absorbēti. Uz celulozes agara Cytophaga kolonijas nekad neapņem caurspīdīga zona, kurā atrastos celulozes fermentatīvās sadalīšanās produkti. Papildus Cytophaga sugām var augt augļķermeņus veidojošās ģints Polyangium, Sporangium un Archangium mixo baktērijas. celuloze. Daudzas no tām aerobajām baktērijām, kuras varētu saukt par “visēdājiem”, var izmantot arī celulozi kā augšanas substrātu. Dažas no tām izmanto celulozi, šķiet, tikai gadījumos, kad nav citu oglekļa avotu; celulāžu sintēzi un sekrēciju šādās baktērijās regulē katabolītu represijas. Dažas formas, kas līdzīgas Pseudomonas, iepriekš tika grupētas kā Cellvibrio. Tagad tie ir aprakstīti kā Pseudomonas fluorescens var. celuloze. No coryneform baktērijām jāmin Cellulomonas; šo baktēriju pat bija paredzēts izmantot olbaltumvielu iegūšanai no celulozes. Starp aktinomicītiem ir aprakstītas tikai dažas celulozi sadalošās sugas: Micromonospora chalcea, Streptomyces cellulosae, Streptosporangium. Celulozes sadalīšanās anaerobos apstākļos. Anaerobos apstākļos celulozi visbiežāk sadala mezofilās un termofīlās klostridijas. Termofīlā suga Clostridium thermocellum aug uz vienkāršām sintētiskām barotnēm, par substrātu izmantojot celulozi vai celobiozi, bet kā slāpekļa avotu - amonija sāļus; Šī baktērija neizmanto glikozi un daudzus citus cukurus. Celulozes fermentācijas produkti ir etanols, etiķskābe, skudrskābe un pienskābe, molekulārais ūdeņradis un CO2. Ārpus šūnām celuloze, iespējams, sadalās tikai līdz celobiozei. Celulozes fermentācija, ko veic mezofīlās sugas Clostridium cellobioparum, rada līdzīgus produktus. Garais stienis Bacillus solvens uzvedas līdzīgi kā iepriekš minētās Cytophaga sugas: šīs baktērijas šūnas cieši pielīp pie celulozes šķiedrām un neizdala celulāzi vidē.

Elpošana ir process, kas nodrošina dzīvo organismu vielmaiņu no apkārtējās vides ar skābekli (O2) un gāzveida stāvoklī izdala vidē daļu no organisma vielmaiņas produktiem (CO2, H2O u.c.). Elpošana ir galvenais cilvēku, dzīvnieku, augu un daudzu mikroorganismu disimilācijas veids. Elpošanas laikā organismam piederošās ķīmiskās ar enerģiju bagātās vielas tiek oksidētas līdz enerģētiski nabadzīgiem galaproduktiem (oglekļa dioksīds un ūdens), izmantojot molekulāro skābekli.

Terminu "anaerobi" ieviesa Luiss Pastērs, kurš 1861. gadā atklāja sviestskābes fermentācijas baktērijas. Anaerobā elpošana ir bioķīmisko reakciju kopums, kas notiek dzīvo organismu šūnās, izmantojot nevis skābekli, bet citas vielas (piemēram, nitrātus) kā galīgo protonu akceptētāju un attiecas uz enerģijas metabolisma (katabolisma, disimilācijas) procesiem, kas. raksturo ogļhidrātu, lipīdu un aminoskābju oksidēšanās līdz zemas molekulmasas savienojumiem.

Pienskābes fermentācija ir anaeroba cukura pārvēršana, ko veic pienskābes baktērijas, veidojot pienskābi.

Alkoholiskā fermentācija ir ķīmiska fermentācijas reakcija, ko veic raugs, kā rezultātā viena glikozes molekula tiek pārveidota par 2 etanola un 2 oglekļa dioksīda molekulām.

Sviestskābes fermentācija ir process, kurā sviestskābes baktērijas anaerobos apstākļos pārvērš cukuru, lai iegūtu sviestskābi, oglekļa dioksīdu un ūdeņradi.

Nitrifikācija ir mikrobioloģisks amonjaka oksidēšanās process par slāpekļskābi vai pats par sevi slāpekļskābi, kas saistīts vai nu ar enerģijas ražošanu (ķīmosintēze, autotrofiskā nitrifikācija), vai ar aizsardzību pret reaktīvām skābekļa formām, kas veidojas ūdeņraža peroksīda sadalīšanās laikā (heterotrofā nitrifikācija). .

Denitrifikācija (disimilējošā nitrātu reducēšana) ir nitrātu reducēšanās mikrobioloģisko procesu summa par nitrītiem un pēc tam par gāzveida oksīdiem un molekulāro slāpekli. Rezultātā to slāpeklis atgriežas atmosfērā un kļūst nepieejams lielākajai daļai organismu. To veic tikai prokarioti (gan baktērijas, gan arhejas) anaerobos apstākļos, un tas ir saistīts ar to enerģijas ražošanu.

Slāpekļa fiksācija - molekulārā atmosfēras slāpekļa fiksācija, diazotrofija. Slāpekļa molekulas samazināšanas process un prokariotu mikroorganismu iekļaušana to biomasā. Bioloģiskā cikla svarīgākais slāpekļa avots. Sauszemes ekosistēmās slāpekļa fiksētāji ir lokalizēti galvenokārt augsnē.

Streptokoki. Streptokoki ir apaļi, mazi, koki sakārtoti dažāda garuma ķēdēs. Bieži vien šīs ķēdes sastāv no sapārotiem kokiem - diplo-streptokokiem. Streptokokus iekrāso ar Grama traipu. Tie ir atrodami krēpās ar bronhītu, abscesu un plaušu gangrēnu. Streptokoki, kas atrodami leikocītos un to iekšienē, tiek uzskatīti par patogēniem.

Stafilokoki. Apaļi dažāda izmēra koki, kas izvietoti grupās, kā arī atsevišķi, tiek krāsoti ar parastajām krāsām un Grama beicēm. Stafilokoki bieži atrodami balto asins šūnu iekšpusē. Streptokoki bieži tiek novēroti vienlaikus krēpās.

Tetracocci (micrococcus tetragenus). Tie izskatās kā dažāda izmēra ovāli vai apaļi koki, kas sakārtoti četrās grupās un ko ieskauj kopīga kapsula. Gramu krāsots. Krēpās tos novēro plaušu abscesa un gangrēnas, bronhīta gadījumā, kā arī kā sekundāra infekcija tuberkulozes gadījumā, biežāk dobumu klātbūtnē.

SARCINA (no latīņu sarcina - saite, mezgls), sfēriskas baktērijas (koki), veidojot kubiskas paciņas līdzīgas kopas. nekustīgs; nav patogēns.

BACILLES (no latīņu bacillum — nūjiņa), nūjiņas formas baktērijas. Šaurā nozīmē baciļi ir nūjiņveida baktērijas, kas veido intracelulāras sporas (atpūtas formas, izturīgas pret augstu temperatūru, starojumu un citiem nelabvēlīgiem efektiem). Daži baciļi izraisa dzīvnieku un cilvēku slimības, piemēram, Sibīrijas mēri un stingumkrampjus.

Clostridia (lat. Clostridium) ir grampozitīvu, obligātu anaerobo baktēriju ģints, kas spēj radīt endosporas. Atsevišķas šūnas ir iegareni stieņi; ģints nosaukums cēlies no grieķu valodas klptfed (vārpsta). Daudzas sugas, kas tika klasificētas kā klostridijas, pamatojoties uz šo morfoloģisko raksturu, vēlāk tika pārklasificētas. Endosporas var atrasties centrāli, ekscentriski un termināli. Endosporu diametrs bieži pārsniedz šūnas diametru.

Spirilla (jaunā latīņu spirilla, latīņu spira deminutīvs, grieķu speira — saliekt, pagriezt, pagriezt) ir baktērijas, kurām ir spirāliski savītu vai izliektu stieņu forma. S. izmēri dažādām sugām ļoti atšķiras: platums no 0,6-0,8 līdz 2-3 mikroniem, garums no 1--3,2 līdz 30-50 mikroniem. S. neveido sporas, ir grampozitīvas un ir kustīgas, pateicoties karogs saišķim, kas atrodas šūnas galā. Ir S. sugas, kas slikti aug laboratorijas barotnēs; atsevišķas sugas tīrkultūrā vispār netika izolētas. S. - saprofīti; Tie dzīvo saldūdens un sālsūdens tilpnēs, ir sastopami arī trūdošā stāvošā ūdenī, vircās un dzīvnieku zarnu saturā.

Spirohetes (lat. Spirochaetales) - baktēriju kārta ar garām (3-500 mikroni) un plānām (0,1-1,5 mikroni) spirāli (grieķu ureisb “curl”) savītām (vienu vai vairākiem spirāles apgriezieniem) šūnām .

Aktinomicīti (novecojušas starojošās sēnītes) ir baktērijas, kurām dažos attīstības posmos ir iespēja veidot zarojošu micēliju (daži pētnieki, uzsverot aktinomicītu bakteriālo raksturu, to sēnīšu micēlija analogu sauc par plāniem pavedieniem) ar diametru 0,4–1,5 mikroni, kas tajos izpaužas optimālos eksistences apstākļos. Viņiem ir grampozitīvs šūnu sienas veids un augsts (60–75%) GC pāru saturs DNS.

Mycobacteriaceae ir aktinomicītu dzimta. Vienīgā ģints ir Mycobacterium. Daži Mycobacterium ģints pārstāvji (piemēram, M. tuberculosis, M. leprae) ir patogēni zīdītājiem (sk. tuberkuloze, mikobakterioze, lepra).

Silēšana ir viens no veidiem, kā saglabāt un uzglabāt sulīgu barību. Labas kvalitātes skābbarībai ir patīkami aromātiska marinētu dārzeņu un augļu smarža, gaiši zaļa, dzeltenīgi zaļa un brūngani zaļa krāsa ar skābumu 3,9-4,2 robežās. Tā ir lieliska uztura sastāvdaļa ziemas periodā, un dzīvnieki to viegli ēd.

siens - zaļo augu dehidratācija, lai radītu ūdens deficītu, kas neļauj attīstīties nevēlamām baktērijām, uzglabājot masu bez piekļuves gaisam. Atšķirībā no skābbarības, rūgšanas procesi siena sagatavošanas laikā tiek kavēti, jo zāle tiek žāvēta uz lauka līdz mitruma saturam 45-55%, kā rezultātā tiek sasniegts tā sauktais masas fizioloģiskais sausums.

Gramnegatīvās baktērijas (apzīmētas kā Gram (-)) ir baktērijas, kuras atšķirībā no grampozitīvām baktērijām maina krāsu, mazgājot ar Grama traipu metodi. Pēc balināšanas tos parasti iekrāso rozā ar papildu krāsvielu (muchsin).

TERMOĢĒZE ir ķermeņa siltuma ražošana, lai uzturētu nemainīgu ķermeņa temperatūru un nodrošinātu visu tā sistēmu darbību, sākot no intracelulāro procesu funkcionēšanas līdz asinsrites nodrošināšanai, pārtikas sagremošanai, pārvietošanās spējai utt.

Pasterizācija ir vienreizēja, visbiežāk šķidru produktu vai vielu karsēšana līdz 60 °C 60 minūtes vai 70–80 °C temperatūrā 30 minūtes. Šo tehnoloģiju 19. gadsimta vidū atklāja franču mikrobiologs Luiss Pastērs. To izmanto pārtikas produktu dezinfekcijai, kā arī to derīguma termiņa pagarināšanai.

Sterilizācija (no latīņu sterilis - sterils) ir dažādu vielu, priekšmetu, pārtikas produktu pilnīga atbrīvošana no dzīviem mikroorganismiem.

Grampozitīvās baktērijas (apzīmētas kā Gram (+)) ir baktērijas, kas atšķirībā no gramnegatīvajām baktērijām saglabā krāsu un nemaina krāsu, mazgājot, izmantojot Grama krāsošanas metodi mikroorganismiem.

Adhēzija (no latīņu valodas adhaesio — pielipšana) fizikā ir atšķirīgu cietvielu un/vai šķidrumu virsmu saķere. Adhēziju izraisa starpmolekulārā mijiedarbība (van der Waals, polāra, dažreiz ķīmisko saišu veidošanās vai savstarpēja difūzija) virsmas slānī, un to raksturo specifiskais darbs, kas nepieciešams virsmu atdalīšanai. Dažos gadījumos adhēzija var būt spēcīgāka par kohēziju, t.i., saķere viendabīgā materiālā; šādos gadījumos, pieliekot pārrāvuma spēku, rodas kohēzijas plīsums, t.i., mazāk izturīgā no saskares materiāla tilpuma plīsums. .

Kommensālisms (latīņu valodā con mensa — burtiski “pie galda”, “pie viena galda”) ir divu dažādu dzīvo organismu veidu līdzāspastāvēšanas veids, kurā viena populācija gūst labumu no attiecībām, bet otra nesaņem ne labumu, ne kaitējumu. (piemēram, sudrabzivs un cilvēki).

PHAGIA (no grieķu phagos — rijējs), sarežģītu vārdu sastāvdaļa, kas Nozīmē atbilst vārdiem ēdājs, absorbētājs.

Satelisms ir viena veida mikroorganismu augšanas palielināšanās cita mikroorganisma ietekmē. Vairāku veidu mikrobiem augot kopā, var tikt aktivizētas to fizioloģiskās funkcijas, kā rezultātā substrāta iedarbība notiek ātrāk. Piemēram, rauga vai sarkīna kolonijas, izdalot metabolītus barības vielu vidē, stimulē dažu citu mikroorganismu augšanu ap savām kolonijām.

Fitohormoni ir zemas molekulmasas organiskas vielas, ko ražo augi un kurām ir regulējošas funkcijas. Zemas fitohormonu koncentrācijas ir efektīvas (līdz 10–11 M), savukārt fitohormoni izraisa dažādas fizioloģiskas un morfoloģiskas izmaiņas augu daļās, kas ir jutīgas pret to darbību.

1. Mikroorganismu formas

2. Baktēriju šūnas uzbūve