Термофильные бактерии и прикладное значение термоустойчивых ферментов
Термофильные микроорганизмы как обособленная группа. Температурные группы микроорганизмов. Причины, обуславливающие их способность существовать при высоких температурах. Экстремально–термофильные бактерии. Биотехнологические термоустойчивые ферменты.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.10.2013 |
| Размер файла | 940,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Реферат
на тему
Термофильные бактерии и прикладное значение термоустойчивых ферментов
студента
Гранта Оганесяна
Введение
термофильный микроорганизм бактерия фермент
Бактерии (от слова bacterion -- палочка) это наиболее широко распространенная в природе группа микроорганизмов, представляющих собой большой и чрезвычайно разнообразный мир микроскопических существ. Клетки наиболее мелких шаровидных бактерий имеют в поперечнике менее 0,1 мкм (т. е. 0,0001 мм). Подавляющее большинство бактерий -- это палочки, толщина которых в среднем составляет 0,5-1 мкм, а длина 2-3 мкм.
Форма клеток у бактерий может быть не только палочковидной (цилиндрической), но и шаровидной (кокки), спиральной (вибрионы, спириллы, спирохеты). Актиномицеты же и родственные им организмы образуют длинные ветвящиеся клетки - гифы, формирующие мицелий (сплетение гиф). Клетки микоплазм, лишенные плотной о6олочки, способны принимать самые причудливые, постоянно изменяющиеся формы.
Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук -- голландский естествоиспытатель XVII в., впервые создавший совершенную лупу-микроскоп, увеличивавший предметы в 160 -- 270 раз. Со времен Левенгука техника исследования микробиологических объектов шагнула далеко вперед. Созданы световые микроскопы, увеличивающие объекты в 2000 и более раз. С помощью современного электронного микроскопа, увеличивающего предметы в 200 000 -- 500 000 раз, можно различать и изучать самые мелкие микроорганизмы
Бактерии обнаруживаются всюду: в каждой капле даже самой чистой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах земли Франца-Иосифа и в снегах полярных областей, в океане на Северном полюсе. Разнообразные виды бактерий найдены также в почвах пустыни Сахара, в грунте, взятом со дна океана на глубине 4 км, и в нефти, добытой из глубоко залегающих нефтяных пластов, в силу специфики обмена веществ некоторые группы способны выжить там, где не может существовать ни один другой организм. Бактерии способны жить даже в воде горячих источников с температурой около 80° С.
Благодаря ничтожным размерам бактерии легко проникают в трещины, щели, поры. Они очень выносливы и приспособлены к неблагоприятным условиям существования: переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 80 -- 90° С, не теряя при этом жизнеспособности. А споры бактерий выдерживают даже кипячение
1. Термофильные бактерии
Экологически обособленную группу в природе представляют термофильные микроорганизмы. Температурные условия вызывали в в процессе эволюции появление микробных форм, которые оказались способными развиваться при разных температурах, в том числе и при высокой (50--93°С).
Видная роль в изучении термофильных микроорганизмов принадлежит А.А. Имшенецкому, Е.Н. Мишустину, Б.Л. Исаченко и др. Эти ученые не ограничились разработкой только теоретической стороны проблемы явления термофилии, и их исследования имели важное практическое значение.
Одна из главных отличительных особенностей термофилов -- ускоренный обмен веществ. За последние годы благодаря новейшим методам исследования удалось накопить данные, частично раскрывающие механизмы, при помощи которых клетка защищается от воздействия высокой температуры. Установлено, что наиболее существенные изменения под воздействием высокой температуры претерпевают клеточные белки и липиды, с которыми связаны основные жизненные процессы.
Благодаря высокой скорости роста термофильные микроорганизмы могут найти широкое применение в самых различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.
Методы выделения термофильных и мезофильных бактерий в основном сходны. Различие заключается лишь в температуре выращивания. Для того чтобы точно установить оптимальную температуру развития и закрепить ее, культуру необходимо длительно (1 -- 2 месяца) пассировать (пересевать) в диапазоне найденного оптимума.
2. Температурные группы микрорганизмов. Термоустойчивость и термотолерантность
Различные микроорганизмы могут развиваться при разных температурах: одни микробы хорошо растут при низких температурах, близких к 0°С (+5°С); другие, наоборот, способны к росту при высоких температурах (около 90°С). Поэтому микроорганизмы делят по их отношению к температуре на три основные группы-- психрофилы, мезофилы и термофилы.
Психрофилы (предпочитающие низкие температуры) -- микроорганизмы, имеющие минимальную температуру роста ниже 0°С.
Мезофилы (предпочитающие средние температуры) -- микроорганизмы, имеющие минимальную температуру роста выше, чем у психрофилов, а максимальную температуру ниже, чем у термофилов. Большинство микроорганизмов -- мезофилы, растущие обычно при температурах от 0--10°С до 40--45°С.
Термофилы (предпочитающие высокие температуры) -- микроорганизмы с максимальной температурой роста обычно выше 50°С.
Минимальная температура -- это такая пороговая температура, при незначительном снижении которой скорость роста микроорганизма (прирост клеток за 1 ч) близка к нулю, т. е. практически рост прекращается. Максимальная температура -- пороговая температура, при незначительном повышении которой скорость роста микроорганизма близка к нулю.
При изучении особенностей каждого нового штамма обязательно определяют и оптимальную температуру, т. е. устанавливают тот температурный диапазон, в котором данный микроорганизм растет с максимальной скоростью. При максимальной скорости роста микроорганизм, естественно, наиболее интенсивно размножается. Поэтому довольно часто скорость роста выражают как число генераций за 1 ч. Английский ученый Т. Д. Брок предложил схему, показывающую зависимость скорости роста (частоты генераций) от температуры для различных температурных групп микроорганизмов (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость от температуры скорости роста психрофильных, мезофильных и термофильных микроорганизмов
Рис. 2. Группы бактерий по максимальным температурам роста
Внутри группы термофилов различают еще четыре более мелкие подгруппы (рис. 2) -- экстремально термофильные микроорганизмы, стенотермофилы, эвритермофилы, термотолерантные микроорганизмы (термотолеранты).
Экстремально термофильные микроорганизмы вовсе не растут при температурах ниже 40--45°С, оптимальная температурная зона роста -- около 80°С, максимальные температуры близки к 93°С.
Стенотермофилы характеризуются минимальными температурами роста, равными 37--40°С, максимальные лежат в области 70--80°С, зона оптимальных температур -- 55-- 65°С.
Эвритермофилы имеют минимальную температуру роста ниже 37°С, а максимальную -- выше 48°С, но ниже 70°С. Эта подгруппа включает представителей различных систематических групп -- бактерий, акти-номицетов, дрожжей, грибов, водорослей.
Термотолеранты характеризуются максимальной температурой роста, равной 45--48°С (для бактерий). Однако некоторые мезофильные штаммы также могут иметь максимальную температуру, равную 45°С. В таких случаях отличить термотолерантный штамм от мезофильного можно по изменению величины скорости роста при незначительном (на 3--6°) сдвиге температуры в сторону возрастания от значения температур, являющихся оптимальными для мезофильных штаммов бактерий (обычно 37°С). При таком увеличении температуры скорость роста термотолерантного микроорганизма существенно не изменится, а мезофильный штамм будет развиваться с заметно снижающейся скоростью. Если микроорганизм окажется эвритермофильным (со сравнительно низкой максимальной температурой 48--50°С), то его скорость роста при повышении температуры от 37 до 43°С резко возрастет.
Таким образом, по изменению скорости роста можно установить принадлежность данного штамма микроорганизма к той или иной температурной группе или подгруппе.
Итак, термотолерантный микроорганизм способен размножаться с почти одинаковой скоростью как при обычной температуре (37°С), являющейся оптимальной для мезофильных штаммов, так и при более высокой (на 3--7° выше) температуре. Термотолерантный микроорганизм как бы безразличен к такому изменению температуры. Следовательно, под термотолерантностью следует понимать способность микроорганизма размножаться без существенного уменьшения или увеличения скорости роста при указанном выше увеличении температуры. В природе и лабораторных условиях микроорганизмы могут подвергаться кратковременному воздействию высоких температур. Во время такого теплового воздействия клетки обычно не размножаются. После прекращения действия этого неблагоприятного для развития микроорганизма фактора одни штаммы могут сохранить репродуктивную способность, другие оказываются менее устойчивыми и погибают. Устойчивость микроорганизмов различных температурных групп (психрофилов, мезофилов, термотолерантов, термофилов) к кратковременному воздействию высоких температур без повреждения репродуктивной способности микроорганизма (при снятии действия этих температур) целесообразно характеризовать термином термоустойчивость (терморезистентность).
3. Причины, обуславливающие способность термофилов существовать при высоких температурах
Бактерии обнаружены в самых удивительных местах; они действительно распространены по всему земному шару.
Например, бактерия Thermoanaerobacter ethanolicus, найденная в горячих источниках Йеллоустонского национального парка (США), может выдержать температуру, превышающую 78°С. Известны бактерии, обитающие при высоком давлении около глубоководных вулканических кратеров при температуре выше 360°С. Бактерии, живущие там, можно культивировать в лаборатории только при высоком давлении; при этом некоторые формы активно растут и удваиваются в числе при температуре 250°С в течение 40 мин! (Столь высокая температура водной среды может поддерживаться длительное время только при высоком давлении, Т. С. на дне океана.) Другие глубоководные бактерии, например обитающие в кишечнике морских животных, для роста и развития тоже нуждаются в высоком давлении.
Разнообразные бактерии обнаружены в Антарктиде, например в образцах пород и льда, взятых с глубины более 430 м. Эти бактерии имеют возраст не менее 10 000 лет (а возможно, миллион лет). От -7°С до -14°С они пребывают в состоянии покоя, но становятся активными при повышении температуры. Подобные примеры свидетельствуют о том, что некоторые бактерии способны чрезвычайно долго пребывать в состоянии, при котором приостановлены процессы жизнедеятельности.
Многие ученые давно пытались установить, почему термофильные микроорганизмы могут существовать при таких высоких температурах, как 50--90°С. Оказалось, что как структурные и клеточные элементы, такие, как оболочка, мембраны, рибосомы, так и входящие в состав клетки протеины, жиры, ферменты заметно отличаются качественно и количественно от подобных клеточных компонентов мезофильных форм.
Выяснилось также, что если некоторые элементы клетки недостаточно стабильны к высокой температуре (например, рибонуклеиновые кислоты), то их синтез в клетке осуществляется с большей скоростью. В этом процессе участвуют ферменты, отличающиеся высокой термостабильностью.
Оболочка клетки термофилов также обладает заметной устойчивостью к действию температуры. Это обусловлено ее химическим составом и более устойчивым к температуре механизмом (чем у мезофилов), осуществляющим синтез клеточных стенок.
Дж.Т. Форрестер и А.Дж. Викен показали, что содержание липидов в клеточных стенках термофилов выше, чем в стенках большинства мезофиллов.
Американский исследователь Т.Д. Брок высказал мнение о решающей роли клеточной мембраны в предохранении клетки от теплового повреждения. Некоторые исследователи выдвигают предположение, что состав мембранных липидов определяется максимальной или минимальной температурой роста микроорганизмов.
Помимо качественных различий в химическом составе клеточных мембран, клетки термофильных бактерий содержат больше мембран, чем клетки мезофильных бактерий.
Клеточные мембраны могут иметь различное строение у разных групп микроорганизмов. Так, например, известно, что у грамотрицательных бактерий мезосомы менее развиты, чем у грамположительных. Возможно, поэтому основные виды облигатных термофильных бактерий грамположительны.
Мембраны в клетке служат не только границей раздела фаз, но и местом локализации ряда важнейших биологических систем. В настоящее время имеются данные, указывающие, что некоторые ферменты термофилов приобретают термостабильность, когда они связаны с клеточной мембраной. Если их отделить от мембраны с помощью ультразвука, то эти ферменты становятся относительно термолабильными.
Мембраны термофильных бактерий отличаются высокой механической прочностью. Одним из главных факторов, вызывающих процесс образования протопластов, является резкий дефицит кислорода в среде. Образовавшиеся в этих условиях протопласты могут длительное время не лизироваться в обычных условиях, что свидетельствует об их значительной осмотической устойчивости. Рибосомы, выделенные из клеток облигатно-термофильных бактерий, обладают значительно большей термостабильностью, чем рибосомы, выделенные из клеток мезофильных форм. Высказывается предположение, что наибольшая стабильность рибосом у термофилов может быть благодаря различиям в составе и структуре рибосомальных протеинов.
Увеличение содержания белка обеспечивает повышенную термостабильность рибосом. Рибосомальная РНК, выделенная из клеток термофильных бактерий, более устойчива к действию рибосомальной рибонуклеазы, чем РНК, выделенная из мезофильных форм микроорганизмов. Различные ферментные системы, а также отдельные ферменты термофилов неодинаково устойчивы к действию высокой температуры. Наиболее устойчивы гидролитические ферменты.
Многие свойства облигатно-термофильных микроорганизмов закреплены наследственно, и эти формы не могут существовать при перенесении их в обычные температурные условия.
Споры термофильных микроорганизмов обладают значительно большей термоустойчивостью, чем споры мезофильных форм. Предполагают, что повышенная устойчивость спор термофилов к высокой температуре объясняется увеличенным содержанием в них дипиколиновой кислоты, а также уменьшением отношения количества магния к кальцию. Отмечено увеличение содержания в спорах термофильной бактерии Вас. stearothermophilus липидов.
Термофильные бактерии широко распространены в природе. Их можно выделить из почвы, торфа, ила, воды, компоста, навоза и т. д. Но не всегда эти организмы развиваются в термофильных зонах. Однако наиболее интенсивное развитие термофилов наблюдается в местах, подвергающихся воздействию высоких температур. Особенно это касается бактерий, которые не способны развиваться при температуре ниже 40°С. Эти бактерии называются облигатно-термофильными, имеют температурный оптимум роста 55--65°С и выше. В значительных количествах термофильные бактерии обнаруживаются в огородных и полевых почвах, куда они попадают в основном вместе с органическими удобрениями. Было показано, что в окультуренных почвах термофилов довольно много, а в необработанных почвах их почти нет. Эти наблюдения дали возможность использовать термофильные микроорганизмы в качестве показателей степени окультуренности почв. Однако термофильные микроорганизмы были обнаружены даже в почвах и водах Крайнего Севера.
По сравнению с почвой такие субстраты, как сточные воды, компост, навоз, самонагревающиеся торф и сено, содержат большее количество термофильных бактерий. Самонагревание сена и торфа, которое иногда приводит к пожару, в значительной мере обусловливается развитием термофилов. Наличие термофильных микроорганизмов в кишечном тракте и экскрементах животных и человека отмечено многими исследователями.
Интересно отметить, что такие продукты, как нефть и входящие в ее состав вещества, также могут усваиваться термофильными микроорганизмами. Широко распространены термофильные сульфатвосстанавливающие бактерии, оптимальная температура роста которых достигает 55--60°С. Известны также термофильные бактерии, окисляющие различные соединения серы до молекулярной серы и серной кислоты. Горячие источники, богатые сероводородом, изобилуют термофильными видами тионовых бактерий. Из Брагунских терм (Северный Кавказ) с температурой 89--90°С выделена тиобактерия Thiobacillus thermophilica Imschenetskii. Оптимальная температура роста этой бактерии 55 -- 60°С, максимальная -- около 80°С, минимальная 40°С.
С.И. Кузнецов в 1955 г. обнаружил, что в источниках Камчатки с температурой 90--98°С развиваются термофильные бактерии. В 1967 --1971 гг. американскими исследователями были выделены из субтермальных вод с температурой 85--89°С бактерии, не образующие спор, которые не способны развиваться при температуре ниже 40--45°С, они относятся к виду Thermus aquaticus. Температурный оптимум развития этих бактерий 70--80°С.
Термофильные анаэробные бактерии рода Clostridium были обнаружены во всех обследованных пробах воды и почв, взятых в термальных зонах, а также в компостах.
4. Экстремально-термофильные бактерии
Эта группа бактерий была описана американскими исследователями Т.Д. Броком и X. Фризом -- экстремальные термофилы, в которую вошли виды, способные развиваться при крайне высоких (экстремальных) температурах. Эти формы выделены из различных термальных источников, вода которых имела температуру 85--95°С и слабощелочную реакцию.
Бактерии -- неподвижные грамотрицательные палочки; оптимальная температура развития 70°С. Они описаны как виды нового рода термус (Thermus). Позднее подобные формы бактерий были найдены многими исследователями.
Как известно, при повышении температуры изменяется характер воздействия на клетку ряда физических и химических факторов. Так, при высокой температуре уменьшаются вязкость и увеличивается степень ионизации воды, уменьшается растворимость кислорода и других газов в водной среде, ускоряется течение химических реакций и т. д . Брок указывает, что в подобных условиях существования происходит эволюционная адаптация, при которой организм полностью зависит от определенного значения решающего фактора, губительно действующего на другие микроорганизмы.
По мере повышения температуры разнообразие обнаруживаемых групп различных микроорганизмов сужается. Первыми исчезают наиболее сложные по строению организмы. Высокие температуры хорошо переносят только бактерии.
В большинстве случаев при экстремальных условиях (в частности, при наиболее высоких температурах, 80--90°С) существующие микроорганизмы приближаются к чистой культуре в местах обитания, т. е. к одному виду. Необходимо отметить, что в источниках с высокой температурой часто обнаруживаются наряду с указанными бактериями также и термофильные водоросли. Такие водоросли благодаря их способности фиксировать углекислый газ и молекулярный азот могут развиваться в воде горячих источников с низким содержанием органических веществ. По-видимому, углерод и азот органических соединений, содержащихся в водорослях, ассимилируется бактериями. Эта зависимость развития бактерий от контакта с водорослями может быть, по мнению Брока, настолько велика, что без водорослей в горячих источниках с низким содержанием органических веществ рост бактерий становился бы невозможным.
Способность неспорообразующих бактерий, обитающих в горячих источниках, существовать в природе при температуре от 40 до 93°С и выше дает основание для выделения этих микроорганизмов в новую группу экстремально-термофильных бактерий. Сверхтермофильность этих бактерий по сравнению с облигатно-термофильными бациллами характеризуется более высокими температурными параметрами роста. Указанная группа экстремально-термофильных бактерий специфическая, что обусловлено местом обитания этих микроорганизмов.
Thermus aquaticus широко распространен в природе. Бактерии этого нового вида плохо развиваются при 55°С, температурный минимум роста 42°С, при 40°С рост не отмечен. Оптимальная температура роста 70°С, максимальная 79°С. Эти бактерии являются облигатными аэробами. Оптимум рН роста 7,5-7,8. Культура имеет желтую или оранжевую окраску. Размер палочек 0,5х5-10 мкм.
При температурах выше и ниже оптимальной рост происходит при образовании длинных нитей.
Из различных горячих источников были выделены бактерии подобного вида, способные расти при 84°С и даже при 91°С; клетки их бледно-желтого цвета. Выделены также бактерии, не образующие пигмента; температурный диапазон развития их от 40 до 80°С, оптимальная температура роста 69--71°С.
5. Thermus Aquaticus и биотехнологические термоустойчивые ферменты
Thermus Aquaticus - грамотрицательная палочковидная экстремально термофильная бактерия рода Themus. Обитает в горячих источниках горячих источниках Йеллоустонского национального парка и других подобных регионах, гейзерах при температурах выше 55 °C. Впервые открыта Томасом Броком и Хадсоном Фризом в районе Больших Фонтанов Йеллоустонского национального парка. Термостабильные ферменты используются в молекулярно-генетических целях. Входит в род Thermus, который на сегодняшний день объединяет 4 вида:
· Thermus aquaticus Brock & Freeze, 1969
· Thermus antranikianii Chung, Rainey, Valente, Nobre, & da Costa, 2000
· Thermus igniterrae Chung, Rainey, Valente, Nobre, & da Costa, 2000
· Thermus tengchongensis Yu, Yao, Ming, Yin, Zhou, Liu, Tang & Li, 2013
Thermus aquaticus грамотрицательная палочковидная бактерия. Не образует капсул и спор, часть штаммов подвижно и имеют жгутики. На солнечном свету продуцирует разнообразные пигменты. Экстремально-термофильный хемоорганогетеротроф, облигатный аэроб, развивается при температуре выше 55 °С (оптимальной является температура 70 °C). Обитает в горячих источниках, гейзерах, два штамма были выделены из горячей водопроводной воды.
Геном T. aquaticus штамма HB27 представлен хромосомой размером 1 894 877 п.н. и мегаплазмидой pTT27 размером 232 605 п.н. Имеется большое сходство генома T. aquaticus с геномом мезофильного организма Deinococcus radioduran. Продолжается секвенирование генома T. aquaticus штамма Y51MC23, размер хромосомы составляет 2 340 768 п.н., хромосома содержит 2570 гена, из которых 2520 кодируют белки, доля Г+Ц пар составляет 68 %. T, aquaticus штамм NTU103 имеет плазмиду pTA103 размером 1965 п.н., которая реплицируется по типу «катящегося кольца». T. aquaticus поражается бактериофагом IN93, чей геном представлен двухцепочечной кольцевой молекулой ДНК размером 19 603 п.н.
Ферменты T. aquaticus термостабильны и не инактивируются при повышенных температурах. Некоторые ферменты T. aquaticus (рестриктаза TaqI и в особенности Taq-полимераза) активно используются в качестве инструментов для молекулярно-генетических исследований.
Альдолаза
Первоначально не было понятно, как T. aquaticus может выживать в экстремальных температурных условиях, поэтому необходимо было детально изучить ферменты T. aquaticus и то, как они избегают денатурации при таких высоких температурах. Одним из первых изученных ферментов T. aquaticus была альдолаза.
РНК-полимераза
Первой из полимераз из T. aquaticus была выделена РНК-полимераза (транскриптаза) в 1974 г. Проведены кристаллографические исследования данного фермента и получена рекомбинантная РНК-полимераза, предназначенная для молекулярно-биологических исследований транскрипции.
Эндонуклеаза рестрикции TaqI
Эндонуклеаза рестрикции (рестриктаза) TaqI была одним из первых ферментов T. aquaticus, которые стали использовать для молекулярно-генетических исследований. Сайт рестрикции -- TCGA.
6. Taq-полимераза и полимеразная цепная реакция
Рис. 3. Taq-полимераза в комплексе
Taq-полимераза (рис. 3), или термостабильная ДНК-полимераза I -- термостабильная ДНК-зависимая-ДНК-полимераза бактерии Thermus aquaticus. Taq-полимераза является гомологом ДНК-полимеразы I Escherichia coli. В отличие от E. coli, Th. aquaticus является термофильным микроорганизмом (для его жизнедеятельности оптимальна температура окружающей среды 55°С и выше), поэтому и его ферменты термостабильны (температурный оптимум составляет 70--80°С). Taq-полимераза обладает ДНК-полимеразной и 5',3'-экзонуклеазной активностями и применяется для проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР).
Этот фермент состоит из 832 аминокислотных остатков и имеет молекулярную массу около 94 кДа.
Taq-полимераза была впервые выделена и охарактеризована в 1976 году. Преимуществами Taq-полимеразы является её способность работать при повышенных температурах (оптимум 72--80 °C) и возможность получать Taq-полимеразу в чистом виде. В 1986 г. Кэри Муллис решил использовать для изобретённой им в 1983 г. полимеразной цепной реакции (ПЦР) Taq-полимеразу ввиду того, что она выдерживала высокую (94--96 °C) температуру, необходимую для денатурации ДНК и не было необходимости вносить новую порцию дорогостоящей ДНК-полимеразы после каждого раунда амплификации.
За развитие метода ПЦР и использовнием Taq-полимеразы Муллис в 1993 году был удостоен Нобелевской премии по химии.
Затем ген Taq-полимеразы был клонирован и модифицирован с целью получить высокоэффективный коммерческий продукт. Taq-полимераза гомологична ДНК-полимеразе I (pol I) Escherichia coli. Taq-полимераза также ограниченно используется в секвенировании ДНК, но ввиду большого количества ошибок[18] (из-за отсутствия 3',5'-экзонуклеазной активности) в секвенировании и точных анализах чаще используется Pfu-полимераза из археи Pyrococcus furiosus[19] (хотя полимераза AmpliTaqR имеет преимущество перед Pfu-полимеразой в виде более высокой процессивности).
Ключевым свойством Taq-полимеразы, которое делает её удобной для ПЦР, является термостабильность. Период полужизни фермента при температуре 92,5°C составляет 130 минут, что позволяет проводить многочисленные циклы ПЦР без необходимости добавлять новую порцию фермента в каждом цикле (как делали до открытия термостабильных ДНК-полимераз). Кроме того, более высокий температурный оптимум протекания реакции амплификации уменьшает вероятность образования вторичной и третичной структуры в матрице и неспецифичного отжига праймеров.
Скорость работы фермента зависит от температуры и составляет примерно 60 нуклеотидов в секунду при 72°С. Это выше, чем скорость работы фрагмента Клёнова при оптимальной для него температуре и частично объясняется тем, что Taq-полимераза не имеет корректирующей 3'5'-экзонуклеазной активности, которая замедляет работу фермента. Taq-полимераза имеет более высокую процессивность, чем фрагмент Клёнова и легко синтезирует фрагменты ДНК длиной 4000 нуклеотидных остатков, а при оптимальных условиях -- до 8000--10 000.
Полимераза может добавлять 3'-выступающий нуклеотид на тупые концы ДНК-фрагмента. Это свойство фермента используется для молекулярного клонирования.
Список литературы
1. Чебышев Н.В., Гринева Г.Г., Козарь М.В., Гуленков С.И. Биология (Учебник). - М.: ВУНМЦ, 2000. - 592 с.
2. Биология. Пособие для поступающих в ВУЗы. Под редакцией М.В. Гусева и Л.А. Каменского, Издательство Московского университета 2002, Москва.
3. Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника В 2-х томах. Т. 1 Пер. с англ. - М.: Мир, 1990
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Изучение специфических свойств мембран термофильных бактерий. Разноцветные термофильные водоросли в горячих Крымских источниках. Получение микробной биомассы и физиологически активных веществ (антибиотиков, витаминов, ферментов). Очистка сточных вод.
презентация [769,7 K], добавлен 16.12.2014Сапрофитные микроорганизмы: гнилостные бактерии, аэробные споровые и бесспоровые палочки, плесневые грибы и дрожжи. Термоустойчивые молочнокислые палочки. Бактериофаги, маслянокислые и уксуснокислые бактерии. Энтерококки и пропионовокислые бактерии.
курсовая работа [58,4 K], добавлен 18.12.2010Изучение морфологии, ультраструктуры, физиологических свойств и таксономического положения термофильных метанобразующих бактерий. Анализ особенностей дыхания, питания, размножения и энергетических процессов. Влияние температуры на активность бактерий.
реферат [215,6 K], добавлен 31.01.2015Систематика. Строение прокариот. Размножение. Образ жизни. Основніе группы прокариот: бактерии – фототрофы, бактерии – хемоавтотрофы, бактерии – органотрофы, бактерии – паразиты. Сине-зеленые водоросли.
реферат [18,1 K], добавлен 22.10.2003Микроорганизмы: виды, строение, места обитания, история открытия, типы питания. Ферменты, с помощью которых осуществляются процессы их питания и дыхания. Химический состав, особенности питания, подвижность бактерии. Особенности размножения вирусов.
презентация [2,0 M], добавлен 30.11.2011Аэробные спорообразующие бактерии (бациллы), род Bacillus семейства Bacillaceae, их морфолого-физиологические признаки. Санитарно-показательные микроорганизмы. Санитарно-гигиеническая характеристика пищевых продуктов. Возбудители кишечных заболеваний.
контрольная работа [20,4 K], добавлен 10.06.2009Вирулентные и лизогенные бактерии и их свойства. Факторы, способствующие индуцированию развития профага. Способность к интеграции с хромосомой хозяина. Состояние лизогении и феномена лизогенной конверсии. Искусственно полученные лизогенные бактерии.
контрольная работа [907,3 K], добавлен 30.11.2011Галофильные микроорганизмы. Биосинтез эктоина и гидроксиэктоина. Осмоадаптация аэробных метилотрофных бактерий. Получение бесклеточных экстрактов, определение концентрации белка. Идентификация генов биосинтеза эктоина у бактерии Methylarcula marina.
диссертация [1,0 M], добавлен 24.11.2010Структура цитоплазматической мембраны бактерии. Анализ функций клетки: деление, биосинтез ряда компонентов, хемо и фотосинтез. Трансмембранный фрагмент белка как альфа-спираль. Транспорт веществ в бактерии: пассивный, активный транслокация групп.
презентация [812,1 K], добавлен 17.11.2013Прокариоты - доядерные организмы, не обладающие типичным клеточным ядром и хромосомным аппаратом. История открытия и строение бактерий. Экологические функции бактерий. Бактерии как возбудители многих опасных заболеваний. Значение бактерий в природе.
презентация [5,4 M], добавлен 04.09.2011
