Одноклітинні мікроорганізми Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae



Дата18.08.2018
өлшемі205.78 Kb.
#83690
Одноклітинні мікроорганізми Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae їхня будова. Фундаментальні процеси в клітині, які вивчені за домогою цих об'єктів.

Кишкова паличка (лат. Escherichia coli , Теодора Ешерихії ) - грам паличкоподібна бактерія , широко зустрічається в нижній частині кишечника теплокровних організмів . Більшість штамів E. coli є нешкідливими , проте серотип O157 : H7 може викликати важкі харчові отруєння у людей. Нешкідливі штами є частиною нормальної флори кишечника людини і тварин. Кишкова паличка приносить користь організму хазяїна, наприклад , синтезуючи вітамін K, а також запобігаючи розвитку патогенних мікроорганізмів у кишечнику.

E. coli не завжди живуть тільки в шлунково -кишковому тракті , здатність деякий час виживати в навколишньому середовищі робить їх важливим індикатором для дослідження зразків на наявність фекальних забруднень . Бактерії легко можуть бути вирощені в лабораторних умовах, тому кишкова паличка грає важливу роль в генетичних дослідженнях . E. coli є одним з найбільш вивчених прокариотических мікроорганізмів і одним з найбільш важливих об'єктів біотехнології та мікробіології.

E. coli була описана німецьким педіатром і бактериологом Теодором Ешерихії в 1885 році. В даний час кишкову паличку відносять до роду Escherichia , сімейству Enterobacteriaceae , порядку Enterobacteriales.

E.coli часто використовують як модельного організму в мікробіологічних дослідженнях . Культивовані штами , наприклад , E. coli K12 добре пристосовані до зростання в лабораторних умовах , і , на відміну від штамів дикого типу , нездатні заселяти кишечник. Багато лабораторні штами загубили здатність утворювати біологічні плівки. Описані особливості оберігають штами дикого типу від антитіл і хімічних агентів , але вимагають великих витрат речовини і енергії.

Кишкова паличка, як модельний об’єкт.

У 1946 році Джошуа Ледербергом і Едуард Тейтем описали явище кон'югації бактерій , використовуючи кишкову паличку в якості модельного організму. E. coli залишається одним з найбільш затребуваних бактерій при вивченні кон'югації і в даний час. E. coli була важливим компонентом перших експериментів з генетики бактеріофагів, ранні дослідники , наприклад , Сеймор Бензер , використовували E. coli і фаг T4 для вивчення структури генів . До досліджень Бензера не було відомо , має ген лінійну або розгалужену структуру.

Кишкова паличка E. coli була одним з перших організмів , чий геном був повністю секвенований . Послідовність нуклеотидів в геномі штаму К12 E. coli була опублікована в журналі Science в 1997 році.

Довготривалий експеримент по еволюції E. coli був початий Річардом Ленскі в 1988 році і дозволив безпосередньо спостерігати еволюційні зміни в лабораторних умовах. У даному експерименті одна популяція E. coli отримала можливість аеробно метаболизировать цитрат . Така здатність зустрічається у E. coli в нормі вкрай рідко. Нездатність до зростання в аеробних умовах використовують для того , щоб відрізнити E. coli від інших , споріднених бактерій , наприклад , Salmonella . У ході даного експерименту в лабораторних умовах вдалося спостерігати процес видоутворення.

Біотехнологія



E. coli відіграє важливу роль у сучасній промислової мікробіології та біологічної інженерії. Робота Стенлі Нормана Коена і Герберта Бойєра на E. coli, з використанням плазмід і ендонуклеаз рестрикції для створення рекомбінантної ДНК , знаходиться біля витоків сучасної біотехнології.

Кишкову паличку вважають універсальним організмом для синтезу чужорідних білків. У E. coli дослідники вводять гени за допомогою плазмід , що дозволяє здійснювати біосинтез білків для промислової ферментації. Також розроблені системи для синтезу в E. coli рекомбінантних білків. Одним з перших прикладів використання технології рекомбінантних ДНК є синтез аналога інсуліну людини. Модифіковані E. coli використовують при розробці вакцин, синтезу іммобілізованих ферментів і вирішення інших завдань. Однак, в організмі E. coli неможливо отримувати деякі великі білкові комплекси, що містять дисульфідні зв'язку, зокрема, білки, для прояву біологічної активності яких потрібно Посттрансляційна модифікація

Дріжджі.

Термін “дріжджі” не має таксономічного значення, оскільки дріжджі є одноклітинними міцеліальними грибами.

Дріжджі – одноклітинні еукаріотичні мікроорганізми, не здатні до фотосинтезу, гетеротрофи, аероби, але в анаеробних умовах здатні отримувати енергію за рахунок спиртового бродіння.

Форма клітин.

Найрозповсюдженіші округлі та еліпсоподібні дріжджі (Saccharomyces, Rhodotorula). Існують також паличкоподібні (Schizosaccharomyces), неправильної форми (лимоноподібні (Saccharomycodes), грушеподібні (Schizoblastosporion), трикутні (Trigonopsis) місяцеподібні (Selenotila), стрілоподібні (Brettanomyces) тощо).

Для деяких видів форма клітин настільки характерна, що може бути використана для визначення їх родової приналежності (Selenotila, Trigonopsis). Але є й такі, що змінюють форму клітин та утворюють псевдоміцелій під впливом зовнішніх факторів (Candida, Trichosporon).

Розмір клітин.

Діаметр дріжджових клітин становить 1 – 2 до 10 мкм (у середньому – 5 – 6 мкм); довжина 1 – 2 до 20 мкм (у середньому – 7 – 8 мкм).

Екологія дріжджів.

Дріжджі поширені у соках та нектарах плодів, квітів, ґрунті, на поверхні тіла – всюди, де є джерела розчинних вуглеводів та спирти.

У промисловості використовують спонтанні дріжджові культури (виноробство), чисті культури та асоціації (два та більше види чистих культур разом).

Практичне значення дріжджів.

Дріжджі використовуються у харчовій промисловості (виноробство, хлібопечення, спиртова промисловість тощо).

Дріжджі є продуцентами біологічно активних речовин (білка, ліпідів, вітамінів, гормонів тощо).

У медицині дріжджі використовують як лікувальний засіб проти анемії, фурункульозів, карбункульозів. Дріжджі підсилюють дії прищеплювального матеріалу. Дріжджову РНК застосовують для лікування катаракти, трофічних виразок.

Дріжджові клітини – зручний об’єкт досліджень у генетиці, цитології, біохімії.



Проміжний організм між одноклітинними та багатоклітинними організмами Dictyostelium discoideum. Структура слизньових грибів та застосування в генетичних та цитологічних дослідженнях.

Слизовики - одна з найбільш своєрідних і унікальних за своєю природою груп ор - ганизмов . Цілий ряд притаманних їм властивостей відображає ранні стадії еволюції еукаріотів , що робить їх вивчення не просто захоплюючим хобі , а й серйозною науковою задачею . Вони широко розповсюджені в природі і стали відомі науці більше двох століть тому. При цьому , аж до теперішнього часу , слизевики залишалися загадкової групою , сис - тематичне положення і родинні зв'язки якої не були повністю ясні.

Подвійна природа слизовиків.

З точки зору класичної систематики , ці організми володіють подвійною природою, тобто поєднують у собі риси тварин і грибів. Їх життєвий цикл включає як типово « тварини » , так і типово « грибні » стадії . Слизовики володіють фаго - трофним типом харчування і амебоидной морфологією , що характерно для тварин , але з іншого боку , утворюють плодові тіла зі спорами , що властиво грибам.

Слизовики були відкриті в середині 18 століття (Battara, 1755; Haller, 1768) і класифіковані як гриби на основі таких спільних рис як розмноження і поширення спорами та утворення плодових тіл. 1859 року Антуан де Барі вилучив міксоміцети із царства грибів, через те що вони мають амебоподібні клітини без клітинних стінок і живляться шляхом фагоцитозу. Він запропонував для них назву Mycetozoa (гриби-тварини), що відображала подвійну природу цих організмів, і відніс до тварин, вказавши на спорідненість із саркодовими. Місце міксоміцетів у системі живого довго залишалось невизначеним, у різних класифікаціях вони належали як до тварин, так і до грибів (наприклад, у класифікації Роберта Віттакера), а інколи деяких з них відносили навіть до царства рослини.

Зараз відомо, що міксоміцети філогенетично не споріднені з грибами, а наявність плодових тіл в обидвох груп організмів є прикладом конвергентної еволюції. На основі даних молекулярних досліджень, а також того факту, що слизовики мають мітохондрії із трубчастими кристами, їх відносять до групи Amoebozoa.

У складі Mycetozoa виділяють три основні групи організмів, що відрізняються особливостями життєвого цикл:

справжні або плазмодіальні слизовики (міксомікоти, Myxogastria, наприклад Physarum polycephalum) — мають життєву стадію плазмодію, що є однією великою багатоядерною (до мільйонів ядер) клітиною;

клітинні слизовики (диктіостеліди, Dictyostelia, наприклад Dictyostelium discoideum) — амебоїдні одноклітинні організми, що за несприятливих умов можуть збиратись у багатоклітинні псевдоплазмодії;

слизовики із односпоровими плодовими тілами (протостеліди, Protostelia), які можуть бути проміжною еволюційною ланкою між першими двома групами та типовими амебами.

Раніше до цієї групи також відносили акразієвих слизовиків, проте структурні та молекулярні свідчать про їх неспорідненість із рештою слизовиків, а також лабіринтуломікотові, які зараз відносять до гетероконт, і плазмодіофорові, що належать до Cercozoa.

Особливості будови.

Міксомікотові або справжні слизовики на вегетативній стадії представлені багатоядерним плазмодієм, який утворюється внаслідок серії послідовних мітозів без цитокінезу. Вони часто мають яскраве забарвлення, переважно жовте або оранжеве. Цитоплазма всередині плазмодію постійно рухається і пульсує, це сприяє транспорту поживних речовин та кисню.

Плазмодій міксомікотових має досить незвичний вигляд, через що інколи виникають непорозуміння. Наприклад, 1973 року житель Далласу виявив у себе на подвір'ї пульсуючу червону масу діаметром у півметра, про що сповістив пресу. Служби новин стали повідомляти про відкриття «нової форми життя», яка багато кому нагадала про фільм 1958 року Крапля en. Згодом біологи ідентифікували масу як плазмодіальний слизовик.

Трофічна стадія розвитку диктіостелід представлена поодинокими амебоподібіними клітинами, які за несприятливих умов можуть збиратись у псевдоплазмодій, зовнішньо схожий на плазмодій міксомікотових, проте відмінний від нього багатоклітинністю.

Живлення.

Слизовики переважно сапротрофи, живуть у вологому ґрунті, на гнилій деревині та листі. Живляться дрібними грибами, бактеріями, органічними рештками шляхом фагоцитозу.

Життєвий цикл плазмодіального слизовика.

Вегетативна стадія міксомікотових слизовиків є диплоїдною. Коли плазмодій дозріває, або потрапляє в умови нестачі їжі або/і вологи, він перетворюється на плодові тіла (спорангії), в яких після дозрівання шляхом мейозу утворюються спори, вкриті целюлозними оболонками. У присутності води спори проростають і з них виходять безджгутикові клітини (міксамеби) або джгутикові (зооспори), які можуть перетворюватись одні на одних. Ці клітини гаплоїдні, вони деякий час активно живляться, після чого попарно зливаються (міксамеби з міксамебами, джгутикові клітини із джгутиковими клітинами), внаслідок чого утворюються диплоїдна зигота. Зигота живиться й росте, її ядро багаторазово ділиться шляхом мітозу, при цьому не відбувається цитокінезу; таким чином з'являється молодий плазмодій.

Клітинні слизовики.

На відміну від плазмодіальних слизовиків у клітинних вегетативна стадія — одноклітинні міксамеби — гаплоїдна. За певних умов міксамеби можуть зливатись між собою, формуючи зиготу, яка покривається товстою оболонкою, після чого проходить мейотичний та кілька мітотичних поділів. Утворені гаплоїдні міксамеби вивільняються у середовище внаслідок розриву оболонки. У випадку нестачі їжі диктіостеліди розмножуються нестатево. Клітини виділяють цАМФ, який приваблює інші міксамеби, що в свою чергу також починають синтезувати цю сигнальну сполуку. Таким чином вони агрегують і утворюють багатоклітинний псевдоплазмодій, що деякий час рухається, залишаючи за собою слизовий слід. Згодом розпочинається диференціація клітин, частина з них формує стерильну ніжку плодового тіла (сорокарпа, відрізняється від спорангія тим, що спори формуються екзогенно (зовнішньо), інша частина утворює спори. Спори гаплоїдні і оточені захисними оболонками, проростають за сприятливих умов.

Слизовики як модельні об'єкти.

Багато видів слизовиків легко культивувати, їх життєвий цикл недовгий і проходить за кілька днів, це зробило їх зручним модельним об'єктом. Зокрема вони були використані при дослідженні цитоскелету, функціонування кальцій-кальмодулінового комплексу, еволюції багатоклітинності та статевого процесу, ієрархії ядер в багатоклітинних структурах та багатьох інших процесів.

Dictyostelium discoideum використовували для вивчення сигнальної молекули цАМФ (яку інколи називають акразином, через те, що D. discoideum раніше відносили до акразієвих), яку клітини цього слизовика використовують для агрегації. Також дослідження цього виду слизовиків дозволили пролити світло на деякі питання еволюції багатоклітинності. Життєвий цикл диктіостелуму передбачає «добровільну самопожертву» із сторони частини міксамеб, через те, що при формуванні плодового тіла (сорокарпа) репродуктивний потенціал мають тільки клітини, що диференціюються у спори, ті ж, що входять до складу стерильної ніжки виконують тільки допоміжну функцію і гинуть так і не передавши спадкову інформацію нащадкам. У деяких представників спостерігається мутація, внаслідок якої вони стають «шахраями» і ніколи не беруть участі в утворенні ніжки. Така особливість, очевидно, надає клітинам значної репродуктивної переваги проте не поширюється у популяції, це пов'язано із тим, що «чесні» міксамеби можуть розпізнавати мутантів за відсутністю певного білка на поверхні і переважно з ними не агрегувати. Схожі системи розпізнавання могли бути важливими для еволюції багатоклітинних еукаріот.

Нематода Caenorhabditis elegans. Будова її організму та переваги як модельного об'єкту в цитологічних дослідженнях.

Caenorhabditis elegans - вільноживучі нематода (круглий хробак) довжиною близько 1 мм. Дослідження цього виду в молекулярної біології та біології розвитку почалися в 1974 роботами Сіднея Бреннера Широко використовується як модельний організм у дослідженнях з генетики, нейрофізіології, біології розвитку, обчислювальної біології У 1986 році був повністю описаний коннектом. Геном повністю просеквенірован і опублікований в 1998 році (доповнений у 2002). Мартін Чалфі використовував C. elegans при дослідженні зеленого флуоресцентного білка.

Маленький черв'ячок, нематода C. elegans приніс п'ятьом своїм дослідникам три Нобелівські премії. Найсвіжішу , в 2008 році, один з лауреатів , а саме Мартін Челфі , отримав за те , що запропонував причіплювати ген білка, що світиться медузи до якого-небудь гену нематоди: всі клітини , де цей ген активується , будуть світитися (див. «Хімію і життя», 2008, № 12). А коли незабаром нематода прозора , це легко побачити.

Саме на нематодах відкрили явище інтерференції РНК лауреати Нобелівської премії з медицини 2006 Ендрю Фаєр і Крейг Мело ( див. « Хімію і життя» , 2006 , № 11).

А першими були Сідней Бреннер , Джон Сальстон і Роберт Горвіц - їм премію з медицини за відкриття апоптозу присудили в 2002 році (див. «Хімію і життя» , 2003 , № 1). Лідирував тут, безперечно , Бреннер - все-таки батько-засновник молекулярної біології. Втім, аж ніяк не маніпуляціями з зеленим білком або інтерференцією РНК знаменита нематода : її дослідження внесли живий струмінь в класичну геронтологию , яка протягом тривалого часу була схожа в біологічній науці на тиху заводь . Нова жива модель виявилася дуже зручною для спостереження за тим, як тривалість життя пов'язана зі спадковістю і з умовами середовища проживання. Наш огляд покликаний відобразити місце черв'ячка у цих дослідженнях.

Групі вчених з арканзаська медичного університету (Літтл- Рок , США) під керівництвом Роберта Шмуклера Райса вдалося досягти десятикратного - рекордного на сьогоднішній день - збільшення тривалості життя хробака нематоди. За рахунок всього одного зміни гена age - 1 їм вдалося отримати особин, які давали довгоживуче, стійке до різних отрут , але при цьому зовсім стерильне потомство.

Нематода (круглий хробак) Caenorhabditis elegans - улюблений модельний організм біологів. Якщо на прикладі бактерії E. coli біологи досліджують прокаріот , на прикладі дріжджів Saccharomyces cerevisiae - одноклітинні організми, то C. elegans, поряд з мушкою дрозофилой та лабораторної мишею, - незамінний об'єкт для дослідження багатоклітинних тварин.

Любов біологів викликана ого прозорістю і швидкістю розмноження (повний цикл розвитку C. elegans становить близько трьох діб). І хоча C. elegans ледь помітний людським оком ( він досягає в довжину лише 1 мм), за кілька десятиліть досліджень , частина яких присвячена проблемам старіння організмів , цей крихітний черв'як приніс вже чимало користі людству - з ним працювали і продовжують працювати молекулярні біологи, ембріологи і навіть нейробіологи (черв'як має нервову систему з трьохсот нейронів).

На сьогоднішній день у C. elegans відомо близько 80 мутацій, що впливають на тривалість життя. Зокрема, раніше було відмічено, що порушення молекулярних каскадів, пов'язаних з важливим гормоном (присутнім і у людини) - інсуліноподібний фактор росту ІФР - 1 (insulin - like growth factor , IGF- 1), приводили до трикратного перевищення природного двотижневого терміну життя нематод C. elegans (і давали трохи менший ефект при роботі з іншими видами , наприклад мишами ) . Проте в роботі , опублікованій нещодавно в журналі Aging Cell, цей рекорд був перевершений більш ніж у три рази. «Вибивання » одного з ферментів в каскаді інсуліноподібного фактору росту дало вже не трьох - , а десятикратне збільшення тривалості життя : деякі з піддослідних нематод прожили дев'ять місяців.

У будь-якому організмі - навіть одноклітинному - є цілий ряд молекулярних каскадів , покликаних передавати інформацію про зовнішні дії або зміни внутрішнього середовища до складного механізму регуляції експресії генів. Прийшовши на рецептори клітинної мембрани сигнал (наприклад , якщо молекула рецептора провзаємодіяти з сигнальною молекулою гормону , нейромедіатора або ліки) запускає ланцюжок з складних перетворень , таких як зміна конформацій білків , додавання і видалення фосфатних груп , каталіз і інгібування різних біохімічних реакцій). На кожній стадії перетворення відбувається як посилення сигналу , так і передача його в необхідну сторону - до ядра і транскрипційним факторам , регулюючим транскрипцію ДНК з тих чи інших генів.

Drosophila melanogaster — фруктова муха. Умови культивування та використання в генетичних програмах досліджень.

Рід нараховує близько 1500 описаних видів (передбачуване реальне різноманітність - кілька тисяч видів). Багато видів синантропних.

У природі харчуються соком рослин , що гниють рослинними залишками . Личинки живляться також і мікроорганізмами.

Drosophila melanogaster

Невеликі розміри, короткий життєвий цикл і простота культивування дозволили використовувати низку видів дрозофіл як модельні об'єкти генетичних досліджень (D. melanogaster, D. simulans, D. mercatorum, та інші). У даний час повністю прочитані геноми 12 видів дрозофіл.

Drosophila melanogaster - найбільш важливий для наукових досліджень вид дрозофіл . Широко використовується в наукових цілях починаючи з робіт Томаса Ханта Моргана з генетики статі та хромосомної теорії спадковості. Важливими характеристиками D. melanogaster як модельного об'єкта є мале число хромосом (2n = 8 ), наявність політенних хромосом у ряді органів (наприклад , слинних залозах личинки ) і велика різноманітність видимих проявів мутацій. В даний час D. melanogaster - один з найбільш вивчених видів живих організмів. Її геном повністю відсеквенований використовується для дослідження взаємодії генів, генетики розвитку , оцінки негативних ефектів медичних препаратів та поллютантов.

Хребетні організми Xenopus laevis та Brachydanio rerio. Будова та використання в біологічних дослідженнях.

(Xenopus laevis) шпорцева жаба - вид південноафриканської водної жаби роду шпорцевие жаби. Має довжину до 12 см , плоску голову і тіло.

Цей вид живе тільки в Африці , але інтродукований в Північній Америці , Південній Америці та Європі.

Ці жаби водяться повсюдно в ставках і річках на північному сході Африки. Це водні , зеленувато -сірі тварини . Альбіноси продаються як домашні вихованці . Розмножуються яйцями.

Такі жаби живуть від 5 до 15 років, кожен сезон вони линяють і з'їдають скинуту шкуру. Плавають дуже швидко і можуть споживати в їжу маленьку рибу. На сушу ніколи не виходять.

Модельний об'єкт в біології розвитку.

Хоча X. laevis має досить довгий період розвитку, даний вид широко використовується як модельний об'єкт в біології розвитку. X. laevis потрібно від одного до двох років для досягнення статевої зрілості. Як і більшість представників свого роду, X. laevis - тетраплоїдів. Простота маніпуляцій з ембріонами амфібій зробила їх важливим об'єктом ембріології і біології розвитку.

Споріднений диплоїдний вид Xenopus tropicalis є більш підходящим організмом для генетичних досліджень.

Xenopus laevis, альбінос.

Роджер Сперрі використовував X. laevis для своїх знаменитих експериментів з розвитку зорової системи, які привели вчених до формулювання хемоаффінной гіпотези.

Ооцит ксенопуса - зручна система для експресії генів в молекулярній біології. Введення ДНК або мРНК в ооцит або розвивається зародок дозволяє дослідникам вивчити їх білкові продукти. Також цей об'єкт використовується в електрофізіології, для вивчення мембранних білків ооцита.

Виявилося , що очна паличка гладкою шпорцевой жаби (Xenopus laevis) , може бути ще й визначником когерентності слабких імпульсів світла, що дозволяє сподіватися на її використання у квантовій оптиці.

Палички людського ока можуть зареєструвати одиночний фотон . Штучні детектори такий же чутливості вважаються найдосконалішими з усього, що було створено людиною , а тому ви здогадуєтеся про їх ціну . Леонід Кривицький і його колеги з сінгапурського Агентства з науки, технологій та досліджень (A * STAR ) спробували замінити їх паличками гладкою шпорцевой жаби , одного з типових лабораторних тварин, застосовуваних біонаук. Кожна така паличка має зовнішній сегмент , що містить мембранні диски з родопсином , основним зоровим пігментом майже всіх тварин. Саме родопсину відведена головна роль в електричній поляризації клітини очної палички , що відповідає за надходження сигналу від нього в мозок.

Після вилучення ( мікропіпеткою ) окремої палички (довжиною 50 мкм, діаметром 5 мкм) клітку занурюють у спеціальний розчин, подібний з вмістом очі і підтримуючий її в живому стані. Одночасно піпетка функціонує як електрод , що дозволяє за допомогою підсилювача з низьким рівнем шуму реєструвати потік іонів від що отримала фотон палички.

У дослідах використовувався лазер, що працює в зеленій частині видимого спектру ( 532 нм). Щоб виміряти когерентність світлового потоку , що прибуває до клітки, одна частина лазерного імпульсу прямувала на стандартний лавинний світлодіод, а друга - на клітку палички очі земноводного.

Кількість фотонів при кожному імпульсі варіювалася від 30 до 16 000. При цьому реакція палички росла до приблизно 1000 фотонів в арифметичній прогресії , після чого зростання різко сповільнилося . Що ще більш цікаво , паличка виявилася чутливою до когерентності імпульсу світла . Вона змогла розрізнити когерентні імпульси лазерного випромінювання і спеціально розсіяний імпульс, одержуваний за допомогою відображення лазерного імпульсу від обертового круга (поверхня якого була попередньо відшліфована). Ці два види імпульсів мають різну статистику розподілу фотонів - а значить , відзначають дослідники , гібридні біомеханічні світлові детектори на базі жаб'ячих паличок можна використовувати і як сенсори для аналізу статистики фотонів у вхідному випромінюванні.

Кожна така паличка має зовнішній сегмент, что містіть Мембранні диски з родопсином , основним Зоров пігментом почти всех тварин . Саме родопсину відведена головна роль в електрічній полярізації Клітини очної палички , что відповідає за надходження сигналу від нього в мозок.

После вилучення ( мікропіпеткою ) окремої палички ( довжина 50 мкм, діаметром 5 мкм) клітку занурюють у Спеціальний розчин , подібний з вмістом очі и підтрімуючій ее в живому стані. Одночасно піпетка функціонує як електрод , что дозволяє помощью підсілювача з низько рівнем шуму реєструваті Потік іонів від что Отримала фотон палички.

У дослідах вікорістовувався лазер, что працює в зеленій частіні видимого спектру ( 532 нм). Щоб віміряті когерентність світлового потоку , что прібуває до кліткі , одна частина лазерного імпульсу прямувала на стандартний лавинний світлодіод, а друга - на клітку палички очі земноводного.

Кількість фотонів при шкірному імпульсі варіювалася від 30 до 16 000. При цьом Реакція палички росла до пріблізно 1000 фотонів в аріфметічній прогресії , после чего ЗРОСТАННЯ різко сповільнілося . Що ще більш цікаво , паличка виявило чутлівою до когерентності імпульсу світла . Вона змогла розрізніті когерентні імпульсі лазерного віпромінювання и спеціально розсіяній імпульс , одержуваній помощью відображення лазерного імпульсу від обертового кола (поверхня Якого булу Попередньо відшліфована). ЦІ два види імпульсів мают різну статистику розподілу фотонів - а значити , відзначають досліднікі , гібрідні біомеханічні світлові детектори на базі жаб'ячіх палічок можна використовуват и як сенсори для АНАЛІЗУ статистики фотонів у вхідному віпромінюванні.

В середньому кожен фотон взаємодіяв всього з однією молекулою родопсину, що є дуже високим показником. Ця «економність» паличок укупі з їх здатністю розрізняти когерентний і розсіяне світло дозволяє сподіватися на використання таких гібридних фотодетекторов в квантовий оптиці і квантової зв'язку. Щоб визначити ступінь такої придатності, в найближчому майбутньому дослідники проаналізують реакцію палички на кероване двухфотонную поглинання.

Даніо-реріо «Дамський панчоха», або брахіданіо-реріо (лат. Danio rerio) - вид прісноводних риб сімейства коропових (лат. Cyprinidae). Популярна акваріумна рибка. Є модельним організмом в біології розвитку і відома в англомовній літературі як zebrafish. Даніо-реріо є першим домашнім тваринам, генетично модифікованим генами біолюмінесценції в 2003 році.

Це акваріумна рибка розміром до 7 сантіметрів з Довгим, прогоністім тілом, основний тон сріблястий з Яскрава-сінімі Смуга. У молодих риб плавці Короткі, з годиною смороду відростають и утворюють вуаль. Краї плавців могут буті пофарбовані у жовтий колір. Відмінною рісою самки є черевце, у самки воно однозначно товщі. Danio rerio - модельний організм , який використовують для вивчення розвитку хребетних і функцій генів хребетних. Перші роботи Джорджа Стрейсінгера ( George Streisinger ) в університеті Орегона показали потенційну можливість використання D. rerio як модельного організму; важливість даної моделі була підтверджена багатьма генетичними дослідженнями. D. rerio - це один з небагатьох видів риби, які побували на орбітальної космічної станції.

Як об'єкт біології розвитку D. rerio має деякі переваги над іншими хребетними. Ембріон розвивається швидко , і проходить стадії від яйця до личинки всього за три дні. Ембріони великі, витривалі, міцні, прозорі і розвиваються поза матері , що полегшує маніпуляції з ними і спостереження.

Для виключення генів або зміни сплайсингу в Danio rerio часто використовують технологію антисмислових Морфолін. Такі олігонуклеотиди є синтетичними макромолекулами , що містять ДНК - або РНК- нуклеотиди , які зв'язуються з комплементарними послідовностями РНК і знижують активність генів. Олігонуклеотиди Морфолін можуть бути введені в клітини зародка після стадії 32 клітин , при цьому утворюється організм, в якому активність генів знижена тільки в тих клітинах, які походять від модифікованої клітини. Хоча клітини раннього зародка (менше 32 клітин) непроникні для великих молекул, вони дозволяють проникати молекулам Морфолін між клітинами.

23 січня 2013 іспанські вчені провели експеримент з впровадження в генотип риби гена hoxd13 , запозиченого у чотириногих мишей. У риб є подібний ген, але не проявляє достатню активність. В результаті експерименту, риби отримали зачатки кінцівок , відповідних для пересування по суші.

Danio rerio з мутантної забарвленням (bleached blond) був отриманий инсерционно мутагенезу. Мутант втрачає чорний пігмент в меланоцитах, так як не здатний синтезувати меланін. Тварині на фотографії чотири дні. У верхній частині фотографії - тварина дикого тіпа. Хроматофори Danio rerio, які забезпечують зверхньо забарвлення, є модельним об'єктом вивчення молекулярної біології та біології розвитку.

Arabidopsis thaliana - найпоширеніший рослинний об'єкт в біотехнології і генетиці квіткових рослин.

Арабідопсис невеликий квітуча рослина , яке широко використовується в якості модельного організму в біології рослин. Arabidopsis є членом гірчицею (Brassicaceae ) сім'ї , яка включає в себе культивованих видів , таких як капуста і редис. Хоча це і не велика агрономічної значення, Arabidopsis пропонує важливі переваги для фундаментальних досліджень в галузі генетики та молекулярної біології:

Приблизно 115 Мбайт Мб генома 125 була послідовність і анотований ( Природа , 408:796-815 ; 2000).

Обширні генетичні та фізичні карти всіх 5 хромосом є.

Життєвий цикл короткий - близько 6 тижнів від сходів до дозрівання насіння

Насінництво є плідним і завод легко культивується в обмеженому просторі.

Трансформація є ефективним використанням Agrobacterium tumefaciens.

Велика кількість мутантних ліній і геномних ресурсів доступні.

А. THALIANA вивчається багатонаціональної науково - дослідницького співтовариства в академічних , урядових та промисловості.



Такі переваги зробили Arabidopsis модельний організм для вивчення клітинної та молекулярної біології квіткових рослин.


Достарыңызбен бөлісу:




©stom.tilimen.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет