Бактерии хемотаксис

Рис. 12-46. Этапы преобразования сигнала при хемотаксисе у бактерий. Химические аттрактанты связываются с хемотаксическими рецепторами типа 1 или 2 в плазматической мембране или с периплазматическими субстрат-связывающими белками, которые затем присоединяются к хемотаксическим рецепторам типа 3 или 4. Это приводит к активации рецепторов, и они передают внутрь клетки сигнал, заставляющий мотор жгутика вращаться против часовой стрелки в результате кувыркание подавляется и периоды прямолинейного движения становятся более длительными. Аттрактанты проникают в периплазматическое пространство снаружи через широкие каналы во внешней мембране

Рис. 12.5. Обработка сигнала в бактерии при хемотаксисе сопровождается метилированием рецепторов внутренней мембраны. Метилирование посредством метилтрансфераз осуществляется благодаря активной метильной группе S-аденозилметионина (SAM). В высших организмах фосфорилирование и метилирование белков принимают участие в обработке сигнала на молекулярном

Увидеть отдельные жгутики на живой бактерии невозможно, однако в темном поле светового микроскопа удается наблюдать пучки жгутиков. Если нормальные жгутики имеют, по-видимому, форму левых спиралей, то для завитых жгутиков характерны правые опирали . Нормальные бактерии плывут по прямой, но периодически как бы спотыкаются, после чего меняют случайным образом направление своего движения. (Это поведение бактерий является частью системы хемотаксиса, при помощи которого организм движется в направлении источника пищи гл. 16, разд. Б.7). Завитые мутанты спотыкаются непрерывно. Предполагается, что когда бактерия спотыкается , ее жгутик из нормально- [c.282]

Хемотаксис. Свободно передвигающиеся бактерии способны к таксисам-направленным движениям, определяемым внешними стимулами. В зависимости от факторов среды, вызывающих направленное движение, говорят о хемотаксисе, аэротаксисе, фототаксисе и магнитотаксисе. [c.68]

Процесс адаптации есть, в самом широком смысле, процесс обучаемости. В гл. 12 хемотаксис бактерий описан как модель восприятия и поведения. В ряду других умственных свойств этих одноклеточных организмов стоит их способность к обучению при индукции подходящего фермента бактерия может научиться расти в специфической среде при индукции соответствующего рецептора бактерия может выучиться передвигаться в область высокой концентрации рибозы, а не в область высокой концентрации галактозы, как прежде. Хотя при этом не задействована нервная система, описание исследований Адлера и Кошланда по восприятию и процессингу сигнала в хемотаксических бактериях и их интерпретация могут составить целый интересный раздел нейробиологии. [c.336]

Хемотаксис в бактериях хорошо исследован и является очень интересным поведенческим явлением [4]. В 80-х годах прошлого века Энгельман и вскоре после него Пфеффер наблюдали, что бактерии плывут в направлении капилляра, содержащего питательные вещества, получая, следовательно,, информацию ( питание ) и превращая ее в конкретное действие ( поведение ). Напротив, они уходят прочь от токсичного соединения. Этот процесс, называемый хемотаксисом, широко изучался, и на нем детектировались многие функциональные элементы нервной системы обучаемость, память, принятие решений и способность оценивать ситуацию. [c.356]

Общие положения. Ряд химических веществ обладает в отношении бактерий особым привлекающим или, наоборот отталкивающим действием. Это явление носит название хемотаксиса. Соответственно движению микробов по отнощению к исследуемому химическому веществу хемотаксис может быть положительным или отрицательным. [c.30]

За чувствительность бактерий к градиентам определенных факторов ответственны специфические рецепторы. Изучение хемотаксиса у Es heri hia oli позволило обнаружить свыше 30 различных хеморецепторов, представляющих собой белки, синтезируе- [c.44]

Посредством хемотаксиса бактерии реагируют на широкий спектр соединений, молекулы которых взаимодействуют с клеточной стенкой и таким образом влияют на орган движения бактерий — жгутики. Они двигаются вдоль градиента питательного вещества (или против градиента репеллента) путем регулирования двух фаз движения, что в норме представляет собой медленное продвижение вперед, затем остановка, беспорядочное движение и снова медленное движение в новом направлении. Когда бактерия, чтобы ориентироваться в направлении движения, чувствует градиент, хемотаксис проявляется как простое продолжение движения в том же направлении. [c.356]

В качестве одного из проявлений жизни рассмотрим хемотаксис — механический ответ живого существа На химический стимул выражающийся в направленном перемещении организма. Мы рассмотрим наиболее подробно изученный к настоящему времени хемотаксис бактерий и обсудим роль надмолекулярных структур клетки в этом явлении., [c.97]

Теоретические основы хемотаксиса до сих пор еще не вполне объяснены. Гипотеза о том, что бактерии движутся в направлении полезных и питательных для них веществ, оказалась несостоятельной после того, как выяснилось, что ряд таких бактериальных ядов, как смесь хлористого калия с сулемой или серный эфир, также обладают положительным хемотаксисом. [c.30]

Известны случаи формирования бактериальных структур клетками, которые выделяют аттрактант в среду. Роль аттрактанта может выполнять циклическая АМФ. В хаотическом перемещении бактерий появляется составляющая, направленная по градиенту концентрации аттрактанта, локальное уменьшение которого обусловлено эффектом хемотаксиса — потреблением бактериями аттрактанта. [c.103]

Родственный класс составляют так называемые двигательные белки. Из них наиболее известны белки сократительного аппарата мышц—актин и миозин. Их разновидностью являются динеин ресничек и жгутиков простейших, спектрин мембран эритроцитов, нейростенин пресинаптпческих мембран и т. п. Сюда можно отнести и белки бактерий, ответственные за движение в градиенте концентраций различных веществ (хемотаксис), в частности мальтозу-связывающий белок Е.со(1, [c.22]

В естественных условиях бактерии улавливают пространственные градиенты различных веществ, замечая изменения их концентрации ео времени при своем равномерном передвижении с места на место (из-за малых собственных размеров бактериям было бы чрезвычайно трудно выявлять пространственные градиенты путем сравнения концентраций на разных концах клетки) В лабораторных условиях изменения концентраций во времени можно моделировать быстрым добавлением или удалением какого-либо вешества. Если добавить в культуральную среду аттрактант, кувыркание, как и следовало ожидать, быстро (за десятые доли секунды) подавляется, однако через некоторое время, несмотря на присутствие аттрактанта, частота кувыркания возвращается к норме Бактерии остаются в этом адаптированном состоянии до тех пор, пока концентрация аттрактанта не изменится снова добавление аттрактанта быстро подавляет кувыркания, а его удаление - усиливает, пока бактерия не приспособится к новому уровню. Адаптация играет в хемотаксисе важнейшую роль, так как позволяет бактериям реагировать не на постоянную абсолютную величину, а на изменение концентрации аттрактанта и продолжать движение, когда оно происходит в нужном направлении. [c.387]

Хемотаксис бактерий-примитивная разновидность разумного поведения [28] [c.285]

Изучение мутантов показало, что в хемотаксисе бактерий участвуют четыре группы белков [29] [c.286]

Молекулярные механизмы бактериального хемотаксиса исследуют путем отбора и анализа мутантных бактерий с различными нарушениями этого процесса. Все вьщеленные до сих пор мутанты распадаются на четыре обширных класса, отражающих последовательную передачу информации от поверхностных рецепторов к мотору жгутика. [c.286]

Имеются убедительные данные в пользу того, что адаптацию при хемотаксисе бактерий обеспечивает ковалентное присоединение метильной группы к МБХ. Если метилирование блокировано мутацией, адаптации не происходит, и присутствие аттрактанта подавляет кувыркание в течение нескольких дней, а не минут. [c.288]

Подвижные бактерии активно перемещаются в направлении, определяемом теми или иными внешними факторами. Такие направленные перемещения бактерий называют т а к с и с а м и. В зависимости от фактора различают хемотаксис (частный случай — аэротаксис), фототаксис, магнитотаксис, термотаксис и виско-зитаксис. Наибольшее внимание привлекает изучение хемотаксиса, т.е. движения в определенном направлении относительно источника химического вещества. Для каждого организма все химические вещества в этом плане могут быть разделены на две группы инертные и вызывающие таксисы (эффекторы). Среди последних выделяют аттрактанты (вещества, привлекающие бактерий) и репелленты (вещества, отпугивающие бактерий). Аттрактантами могут быть сахара, аминокислоты, витамины, нуклеотиды и другие химические молекулы репеллентами — некоторые аминокислоты, спирты, фенолы, неорганические ионы. Аттрактантом для аэробных и репеллентом для энаэробных прокариот является молекулярный кислород. Аттрактанты часто представлены пищевыми субстратами, хотя не все вещества, необходимые для организма, выступают в качестве аттрактантов. Также не все ядовитые вещества служат репеллентами и не все репелленты вредны. [c.44]

Подвижные бактерии способны осуществлять реакции таксиса, которые помогают им ориентироваться в пространстве, узнавать друг друга при конъюгации или поиске симбионта фототаксис (особенно важен для фототрофных микроорганизмов), хемотаксис (движение к аттрактантам и от репеллентов), магнитотак-сис (например, АдиазртИит magnetota ti um имеет внутриклеточные цепочки магнетитовых частиц, или магнетосом, которые помогают ей ориентироваться относительно линий магнитного поля Земли, выбирая оптимальное местоположение), аэротаксис (по градиенту кислорода, важен для микроаэрофильных и анаэробных бактерий). Бактерии могут узнавать аттрактанты до концен- [c.63]

Рис. 2-6. Хемотаксис у бактерий. Подвижные бактерии могут чувствовать незначительные концентрационные градиенты и плыть в направлении к аттрактантам типа питательных веществ. С помощью одного или нескольких жгутиков клетка перемещается по прямолинейным траекториям, пр )ываемь1м кувыркающимися движениями. Бактфия движется к аттрактанту (или от репеллентга) не по прямому, а по извилистому пути.

На внешней поверхности мембран имеются специфические распознающие участки, функции которых состоят в распознавании определенных молекулярных сигналов. Например, именно посредством мембраны некоторые бактерии воспринимают незначительные изменения концентрации питательного вещества, что стимулирует их движение к источнику пищи это явление носит название хемотаксиса. На внешней поверхности мембран животных клеток есть также участки, узнающие другие клетки того же типа и тем самым способствующие связыванию клеток друг с другом в процессе формирования тканей. Распознающие участки еще одного типа служат специфическими рецепторами гормонов. Так, определенные участки на поверхности клеток печени и мьппц распознают и связывают такие гормоны, как инсулин, глюкагон и адреналин. Связавшие гормон рецепторные участки передают через мембрану сигналы, которые поступают во внутриклеточные ферментативные системы и регулируют их активность. Кроме того, на поверхности клеток имеются особые участки, спе- [c.349]

Подвижные бактерии реагируют на химические раздражители-скапливаются в одних местах, а других мест избегают. Такая реакция свободно передвигающихся организмов называется хемотаксисом. Скопления бактерий образуются под действием химических факторов следующим образом (рис. 2.39). У форм с перитрихальными жгутиками возможны только два типа двигательного поведения прямолинейное движение и кувыркание. Последнее прерывает прямолинейную пробежку и изменяет направление пути. Когда бактерия оказывается в среде с градиентом концентрации привлекающего ее субстрата (аттрактан-та), ее прямолинейное движение длится многие секунды, если она плывет по направлению к оптимальной его концентрации однако такое движение через несколько секунд прекратится, если бактерия плывет в противоположном направлении. Хотя направление прямолинейного движения после кувыркания оказывается совершенно случайным, тем не менее зависимость длительности такого движения от его направления приводит в конечном результате к накоплению бактерий в области оптимальной концентрации субстрата. За чувствительность к химическому [c.68]

Известно, что у бактерий родственные белки контролируют азотный и фосфатный обмен, синтез белков мембраны, хемотаксис и споруляцию. Здесь будет рассмотрен азотный обмен у Е. соИ, в котором синтез ряда белков усиливается при нехватке азота. К таким белкам относится глутаминсинтетаза - фермент, играющий наиболее важную роль в усвоении азота и катализирующий реакцию глутаминовая кислота + аммиак глутамин. [c.188]

Имеются убедительные данные в пользу того, что адаптацию при хемотаксисе бактерий обеспечивает ковалентное присоединение метальной группы к белковым рецепторам хемотаксиса. Если метилирование блокировано мутацией, адаптации не происходит, и тогда присутствие аттрактанта подавляет кувыркание в течение нескольких дней, а не минут. Таким образом, активация рецепторов хемотаксиса имеет два различных (и раздельных) следствия 1) быстро развивается возбуждение, так как активированный рецептор создает внутриклеточный сигнал, заставляющий мотор жгутика продолжать вращение против часовой стрелки, и в результате клетка продвигается вперед без кувырканий 2) происходит медленная адаптация, обусловленная тем, что активированный рецептор становится доступным для метилирования цитоплазмати-ческими ферментами, и за несколько минут его активация сходит на нет (рис. 12-47). [c.388]

С помощью полужидкой среды можно изучать также отрицательный хемотаксис [18]. В этом случае клетки Е. oli суспендируют в среде в концентрации, достаточной для того, чтобы появилось заметное помутнение. Затем инокулированную среду разливают в чашки Петри. После того как среда приобретает гелеобразную консистенцию, в нее вносят кусочек твердого 2%-иого агара, содержащего предполагаемое репеллентное вещество. Если вещество действительно является репеллентом, то окружающие его бактерии мигрируют в стороны от кусочка агара и оставляют за [c.371]

Рис. 13-48. Этапы преобразования сигнала при хемотаксисе у бактерий. Вещества-аттрактанты (не показаны) присоединяются в периплазматическом пространстве к специфическим белкам-рецепто-рам. Затем рецепторы взаимодействуют с одним из трех метил-ак-цептирующих белков хемотаксиса (МБХ), находящихся во внутренней (плазматической) мембране, и таким образом активируют его. Это приводит к образованию внутриклеточного медиатора, необходимого для того, чтобы мотор жгутика продолжал вращаться против часовой стрелки таким образом активация МБХ подавляет кувыркание и удлиняет путь прямолинейного движения бактерии. Имеются три группы периплазматических рецепторных белков (типы I, II и III), каждый из которых взаимодействует со своей малой молекулой и со своим МБХ. Некоторые аттрактанты, хотя это и не показано на рисунке, присоединяются прямо к МБХ и активируют его в таких случаях МБХ служит и рецептором, и преобразователем сигнала.

Е. all, как и многие другие бактерии, обладает свойством хемотаксиса (хемо — химическая, таксис — ориентация). У них имеются маленькие жгутики, посредством которых они движутся, плывут к благоприятной среде и уплывают от неблаго-лриятной. Они проделывают это посредством так называемого кувыркания , показанного на рис. 12.1. Благоприятна та среда, которая содержит питательные вещества, такие как сахара <и аминокислоты, нужные для выживания организма неблагоприятная среда лишена питательных веществ или содержит -токсины и другие вредные вещества. Организм чувствует питательные субстраты посредством рецепторных молекул, лежащих непосредственно вне клеточной мембраны или внедрен- яых в нее. Этот механизм чувствительности схематически показан на рис. 12.1. Связывание субстрата (галактозы) с рецепторной молекулой создает комплекс субстрат — рецептор, который затем активирует молекулу особого сигнального белка, пронизывающую всю толщу клеточной мембраны. Как пола-тают, эта активация вызывает конформационное изменение в белке, которое действует как сигнал, запускающий цепочку. внутриклеточных реакций, приводящую к соответствующему управлению движением жгутика. [c.288]

Рис. 12.1. Хеморецепция у бактерий. Вверху — хемотаксис. Бактерия плывет с сомкнутыми жгутиками вверх по градиенту питательного вещества (1), кувыркается , когда чувствует неблагоприятную среду (2), плывет в случайном направлении (3) и, наконец, чувствует благоприятный градиент и плывет по нему (4). Внизу представлен молекулярный механизм химической чувствительности. (Koshland, 1980.)

К наиболее изученным ответам одноклеточных организмов на внешние сигналы относятся реакции хемотаксиса, при которых движение клетки направляется к источнику определенного химического сигнала или от него. Мы уже кратко рассматривали хемотаксис у клеточного слизевика Di tyostelium dis oideum (разд. 12.1.2). Значительные успехи были достигнуты в понимании молекулярных механизмов хемотаксиса у бактерий благодаря наличию большого числа мутантов в частности, хорошо изучен молекулярный механизм адаптации. Все больше данных указьшает на то, что некоторые механизмы адаптации, свойственные бактериям, участвуют и в регулировании хемотаксиса лейкоцитов у позвоночных. [c.285]

Подвижные бактерии плывут в сторону более высокой концентрации питательных субстратов (аттрактантов), напримф сахаров и аминокислот, и более низкой концентрации вредных веществ (репеллентов) (рис. 13-44). Это простое, но целесообразное поведение-хемотаксис-наиболее интенсивно изучалось на бактериях Е. соН и Salmonella typhimurium. [c.285]

Биохимия Том 3 (1980) -- [ c.347 , c.348 ]

Молекулярная биология клетки Том5 (1987) -- [ c.0 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.385 , c.386 , c.387 , c.388 , c.389 ]

Молекулярная биология клетки Сборник задач (1994) -- [ c.234 , c.235 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.385 , c.386 , c.387 , c.388 , c.389 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология