Многообразие методов определения бактерий для решения различных задач

Способ определения количества бактерий в биопрепарате

Способ включает разведение биопрепарата в буферном растворе, обработку микробной суспензии через клеточную оболочку бактерии, определение разницы в интенсивности флуоресценции этидиум бромида в буферном растворе и в микробной суспензии, подвергнутой обработке, определение по значению разницы общего количества бактерий. Способ позволяет определить количество живых клеток в биопрепарате. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к способам исследования биологических материалов с использованием соединений или составов для колориметрического, спектрофотометрического или флуорометрического анализа, в частности к способам определения количества бактерий в биопрепаратах, и может быть использовано в медицинской микробиологии и микробиологической промышленности.

Известен способ определения общего (живых и мертвых) количества бактерий подсчетом клеток под микроскопом с помощью камеры Тома-Горяева. Общим с предлагаемым изобретением является этап подготовки пробы к анализу, включающий в себя разведение биопрепарата в разводящей жидкости. К недостаткам данного способа следует отнести то, что, позволяя определять общее количество бактерий, способ не дает информацию о содержании живых микроорганизмов в исследуемой пробе. Это обусловлено отсутствием микроскопического различия живых и мертвых бактерий в счетной камере. Также известен культуральный способ определения количества живых микроорганизмов (метод Коха), заключающийся в высеве микробных суспензий на плотную питательную среду. Данный способ включает в себя последовательные десятикратные разведения микробной суспензии, высев конечного разведения на плотную питательную среду, инкубацию в условиях, определяемых видом микроорганизма, подсчет выросших колоний и определение количества живых клеток в единице объема исследуемой микробной суспензии (Луста К.А., Фихте Б.А. Методы определения жизнеспособности микроорганизмов. Пущино, 1990). Общим с предлагаемым изобретением является этап разведения биопрепарата в разводящей жидкости. К недостаткам данного способа следует отнести то, что, позволяя определять количество живых микроорганизмов, метод Коха не дает информацию об общем содержании микробных клеток. Это обусловлено тем, что мертвые бактерии не образуют колонии на плотной питательной среде. В качестве прототипа выбран способ определения концентрации бактерий в суспензии (авторское свидетельство N 1231077 (СССР). Способ определения концентрации бактерий в суспензии. Н.В.Косарев и Е.О.Пучков. Опубл. в Б.И. 1986 г. N 18). Данный способ включает в себя следующие этапы: приготовление микробной суспензии и регистрацию интенсивности флуоресценции. Для проведения анализа готовят микробную суспензию в дистиллированной воде и вносят ее в раствор буфера (трис-HCl, 100 ммоль, pH 7,2 – 7,5). Затем с целью обеспечения проницаемости клеточной оболочки к смеси микробной суспензии с буферным раствором добавляют растворы тритона X-100 (до концентрации 0,03 – 0,05%), этилендиамин-тетраацетата-триса (ЭДТАТ), pH 7,2 – 7,5 (до концентрации 0,3 – 3,0 мМ) и этидиум бромид (до концентрации 4 – 7 мкмоль). После пятиминутной инкубации измеряют интенсивность флуоресценции этидиум бромида в микробной суспензии и в буферном растворе. Разность между первой и второй величинами характеризует концентрацию бактерий в суспензии. Общими с предлагаемым изобретением являются следующие этапы: подготовка пробы к анализу, включающая в себя разведение биопрепарата в буферном растворе и приготовление суспензии; обработка микробной суспензии для проникновения флуоресцентного красителя через клеточную оболочку бактерии; определение разницы в интенсивности флуоресценции этидиум бромида в буферном растворе и в микробной суспензии, подвергнутой обработке. К недостаткам рассматриваемого способа следует отнести то, что он не позволяет определять количество живых микроорганизмов. Это обусловлено тем, что регистрация интенсивности флуоресценции этидиум бромида в микробной суспензии осуществляется после химической обработки, приводящей к гибели всех клеток в биопрепарате. Задачей изобретения является определение содержания живых клеток в биопрепарате и общего их количества. Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе определения количества бактерий в биопрепарате, включающем разведение препарата в буферном растворе, обработку микробной суспензии для обеспечения проникновения флуоресцентного красителя через клеточную оболочку микробной клетки, определение разницы в интенсивности флуоресценции этидиум бромида в буферном растворе и в микробной суспензии, предусмотрено различие: измерение интенсивности флуоресценции этидиум бромида в микробной суспензии проводят до и после ее обработки. Кроме того, предложенный способ отличается тем, что повышение проницаемости клеточной оболочки для флуоресцентного красителя достигается путем термической обработки микробной суспензии. Сущность предложенного способа заключается в следующем. Готовят микробную суспензию в физиологическом растворе. Затем пробу делят на две части. Первую часть микробной суспензии вносят в буферный раствор трис-HCl (0,5 М), pH 7,0 – 7,2, добавляют флуоресцентный краситель этидиум бромид (до конечной концентрации 20 мкМ) и через 10 мин измеряют интенсивность флуоресценции этидиум бромида в микробной суспензии. Вторую часть пробы с целью обеспечения проницаемости клеточной оболочки подвергают температурному воздействию при температуре кипящей водяной бани в течение 5 мин. Затем пробу охлаждают до комнатной температуры, вносят в буферный раствор, добавляют этидиум бромид (до конечной концентрации 20 мкМ) и измеряют интенсивность флуоресценции приготовленной пробы. Параллельно измеряют интенсивность флуоресценции этидиум бромида в буферном растворе. Полученные флуоресцентные показатели используют для определения количества бактерий в суспензии по формулам, полученным авторами эмпирическим путем. Длительность методики составляет 30 мин с момента поступления пробы. Трудозатраты на анализ одной пробы составляют 0,5 чел/ч. Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в табл. 1. Изобретение позволяет определить как общее количество микроорганизмов, так и содержание живых клеток в микробной суспензии. Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующими примерами. Пример 1. Определение количества бактерий в биопрепарате. Готовят микробную суспензию путем разведения биопрепарата в физиологическом растворе до концентрации 4 млрд.клсм-3 по ОСО мутности 10 ед., учитывая кратность разведения (n). Затем пробу делят на две части. Первую часть суспензии в количестве 1,0 см3 вносят в измерительную кювету, к ней добавляют 2,9 см3 буферного раствора и 0,1 см3 0,8 мМ раствора этидиум бромида. Через 10 мин измеряют интенсивность флуоресценции полученной пробы (Iн). Вторую часть микробной суспензии подвергают температурному воздействию при температуре кипящей водяной бани в течение 5 мин. После охлаждения до комнатной температуры 1,0 см3 подготовленной суспензии вносят в измерительную кювету, к ней добавляют 2,9 см3 буферного раствора и 0,1 см3 0,8 мМ раствора этидиум бромида и измеряют интенсивность приготовленной пробы (It). Параллельно готовят пробу, содержащую этидиум бромид (до конечной концентрации 20 мкМ) в буферном растворе (Iф). Измерение флуоресцентных показателей проводят на спектрофлуориметре типа “Квант” при длине волны возбуждающего света 475 нм и длине волны флуоресценции 600 нм с использованием измерительной кюветы с длиной оптического пути 1 см и рабочим объемом 4,0 см3. Определение общего количества бактерий в биопрепарате проводят по формуле где ОК – общая концентрация бактерий в биопрепарате, млрд.кл.см-3; It – интенсивность флуоресценции этидиум бромида в микробной суспензии, подвергнутой термическому воздействию, усл.ед.; Iф – интенсивность флуоресценции этидиум бромида в буферном растворе, усл.ед.; n – кратность разведения. Определение количества живых бактерий в биопрепарате проводят по формуле
где

БК – количество живых бактерий в биопрепарате, млрд.кл.см-3;

It – интенсивность флуоресценции этидиум бромида в микробной суспензии, подвергнутой термическому воздействию, усл.ед.; Iн – интенсивность флуоресценции этидиум бромида в микробной суспензии, усл.ед.;

Iф – интенсивность флуоресценции этидиум бромида в буферном растворе, усл.ед.

Пример 2. Определение количества бактерий Y. pestis шт. EV в культуральной жидкости. Культуральную жидкость микробов Y. pestis шт. EV готовят к анализу, как описано в примере 1. Определение количества бактерий проводят по формулам (1, 2). Результаты представлены в табл. 2. Пример 3. Определение количества бактерий Y.pestis шт. EV в концентрированной суспензии. Концентрированную суспензию микробов Y.pestis шт. EV разводят физиологическим раствором. Дальнейшую подготовку проб и измерение флуоресцентных показателей проводят, как описано в примере 1. Количество бактерий определяют по формулам (1, 2). Результаты представлены в табл. 2. Пример 4. Определение количества бактерий в вакцине чумной живой сухой. Вакцину чумную живую сухую регидратируют физиологическим раствором. Регидратированный препарат вакцины чумной живой сухой при необходимости разводят физиологическим раствором. Дальнейшую подготовку проб и измерение флуоресцентных показателей проводят, как описано в примере 1. Общее количество бактерий в суспензии и количество живых бактерий рассчитывают по формулам (1, 2). Пример 5. Определение количества бактерий P. mallei в культуральной жидкости. Культуральную жидкость микробов P.mallei готовят к анализу, как описано в примере 1. Определение количества бактерий проводят по формулам (1, 2). Результаты представлены в табл. 2. Пример 6. Определение количества бактерий S.enteritidis (var. Danych) в культуральной жидкости. Культуральную жидкость микробов S. enteritidis готовят к анализу, как описано в примере 1. Определение количества бактерий проводят по формулам (1, 2). Результаты представлены в табл. 2. Таким образом, можно сделать вывод, что заявляемое изобретение позволяет осуществить способ определения количества бактерий в биопрепарате.

Формула изобретения

1. Способ определения количества бактерий в биопрепарате, включающий его разведение в буферном растворе, обработку микробной суспензии для обеспечения проникновения флуоресцентного красителя через клеточную оболочку бактерии, определение разницы в интенсивности флуоресценции этидиум бромида в буферном растворе и в микробной суспензии, подвергнутой обработке, и определение по ее значению общего количества бактерий, отличающийся тем, что регистрируют интенсивность флуоресценции этидиум бромида в микробной суспензии до ее обработки и рассчитывают на основе всех полученных показателей количество живых бактерий в препарате. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку микробной суспензии выполняют путем термического воздействия.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Источник: http://www.FindPatent.ru/patent/211/2117291.html

Применение математических методов в биологии

МНОГООБРАЗИЕ 
МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ.
 

           Часто обнаруживается, что исследования, ведущиеся на стыке нескольких научных дисциплин, оказывают особенно плодотворное воздействие на широкий круг проблем. Именно такой областью является генетика, которая связана не только с наследственностью, но и с физиологией, биохимией, экологией, эмбриологией, психологией, патологией, судебной медициной и т. д.

Читайте также:  Бактерии и их роль в природе и круговороте веществ

, не говоря уже о множестве математических методов, которые были разработаны и используются в генетических исследованиях. Таким предметом является и сама прикладная математика.

Попытки решить частные задачи, возникающие в каких-то конкретных обстоятельствах, могут привести к разработке общих математических идей, которые не только позволяют решить первоначальные задачи, но и оказываются применимыми в совершенно иных областях.

           Так называемые уравнения математической физики и связанные с ними специальные функции находят применение в самых различных биологических и социологических задачах: гипергеометрические функции и многочлены Якоби встречаются в теории распространения эпидемических заболеваний; функции Бесселя позволяют исследовать процессы массового обслуживания в медицинских учреждениях; гамма – функции используются для определения наиболее вероятного диагноза.

Обратите внимание

          Значение математики для науки заключается в том, что она дает исключительно точный язык и систему понятий, позволяющие исследовать самые разнообразные вопросы. Мы начинаем с простого счета и измерения, а затем постепенно вводим все более сложные идеи, соответствующие требованиям стоящих перед нами задач.

           Математический подход не только облегчает точное количественное описание определенной задачи путем построения той или иной подходящей модели, но и дает (или может дать) средство к решению этой задачи. Математические уравнения могут быть неразрешимы аналитическим путем, однако ценные с научной точки зрения результаты можно получить и с помощью соответствующих аппроксимаций, численных расчетов для большого числа частных случаев, моделирования и т. д.

          Если же задача сформулирована неудовлетворительно или принятая модель недостаточно реалистична, то при любом количестве абсолютно точных математических выкладок будет получен ошибочный результат. Основной проблемой прикладной математики является выбор первоначальной математической модели, и ни в одной области знания это не чувствуется так остро, как в биологии и медицине.

          Рассмотрим изолированную группу равномерно общающихся друг с другом восприимчивых индивидуумов. В эту группу попадает единственный зараженный индивидуум, в результате чего заболевание начинает распространяться. В простейшем случае допускается, что случаи выздоровления не имеют места (или наступают через очень длительный промежуток времени и ими можно пренебречь, поскольку рассматриваются начальные стадии болезни). Не представляет труда построить простую стохастическую модель, до некоторой степени аналогичную простой модели процесса размножения. Внутреннюю динамику процесса описывает система дифференциально-разностных уравнений, подобная системе. Точные аналитические решения этой системы возможны, но они очень сложны. 

          Поскольку речь идет о существующих методах решения, одним из них является последовательное решение дифференциальных уравнений, начиная с простейшего. К сожалению, при этом для отыскания решения в общем виде требуются очень громоздкие и длительные математические выкладки. Более разумный путь – использование преобразований Лапласа искомых вероятностей, так как оперировать с ними весьма удобно; правда, при обратном переходе к вероятностям возникают определенные трудности, но имеются некоторые математические приемы, позволяющие облегчить эту работу.

         Другой возможный подход – применение какой-либо производящей функции (такого многочлена от переменной x, что коэффициент при xr равен pr(t), т. е. вероятности того, что в момент t будет наблюдаться r случаев заболевания). Это позволяет привести систему дифференциально-разностных уравнений к одному дифференциальному уравнению в частных производных параболического типа второго порядка, которое может быть точно решено, хотя и с некоторыми трудностями. С помощью этого единственного уравнения можно, вероятно, определить многие свойства исследуемого процесса, однако это еще дело будущего.

           Из всего сказанного видно, сколь велико число различных способов получения математического решения любой данной задачи. Что именно можно сделать в каком-либо конкретном случае, зависит от математических знаний и навыков исследователя и от наличия вычислительной техники. Такое многообразие методов служит гарантией того, что в будущем настойчивые усилия будут вознаграждены хотя бы частичным успехом.

           В последние годы много говорят о применении теории информации. Ни один биолог не сомневается в исключительной важности этого предмета. При решении вопросов, связанных с передачей информации в обычном смысле слова, значительное преимущество проведения точного анализа с помощью моделей, в которых используется математическое понятие количества информации, очевидно. Споры ведутся о том, в какой степени понятия теории информации можно применять в совершенно иных областях исследования. Так, при изучении кодирующей роли ДНК в синтезе белка может быть принят криптографический подход. Такие задачи связаны главным образом с хранением и передачей информации (надлежащим образом определенной и измеренной).

Важно

           С точки зрения потери информации можно также изучать такие проблемы, как заболевания дегенеративного характера, лучевое повреждение, старение и смерть. Как известно, организмы могут жить и размножаться, несмотря на некоторые дефекты в той генетической информации, которую они в себе несут. В результате увеличения числа таких ошибок под влиянием облучения организмы, которые ранее были близки к летальному пределу, но все же обладали некоторой жизнеспособностью, могут вообще оказаться нежизнеспособными. Это положение можно сформулировать в понятиях теории информации, предположив, что под влиянием облучения повышается частота мутаций, или, что равнозначно, уровень шума в канале связи. Вследствие этого пропускная способность канала уменьшается в такой степени, что у некоторых организмов передача достаточно точных сообщений оказывается невозможной.

           Информационный подход в сочетании с принципом отрицательной обратной связи позволил разработать большое число интересных моделей биологических систем управления. Такие модели особенно полезны в приложении к физиологии, где они позволяют выяснить многие вопросы, касающиеся механизма гомеостаза. На этом фундаменте построена новая наука – кибернетика, охватывающая любые процессы управления в самых разнообразных системах – технических, биологических и социальных.

           Основанная на чисто топологических соображениях теорема Розена гласит, что в любом организме, каким бы простым или сложным он ни был, имеются некоторые компоненты, регенерация которых невозможна.

           Например, при наличии ядра цитоплазма отдельной клетки может регенерировать, однако разрушенные ядра не способны к регенерации.

Розен доказал также другую теорему: если некоторый компонент организма, не способный к регенерации, получает входные воздействия непосредственно из внешней среды, то утрата этого компонента приведет к гибели всего организма.

Применение топологического подхода при изучении головного мозга дало возможность получить лишь общую абстрактную модель различных функций мозга, позволяющую по-новому взглянуть на важные реляционные аспекты поведения.

            Подлинное значение этих более абстрактных математических исследований еще не получило достойной оценки. Простые модели легко описать, объяснить и проверить.

Но чем больше степень абстракции, тем труднее понять, в какой степени связаны между собой модель и реальное явление и не выхолощена ли эта модель настолько, что перенос любых выводов, полученных с ее помощью, на реальную действительность будет малооправданным.

Совет

Если через некоторое время окажется, что математические модели реляционного типа дают полезные результаты (а это весьма возможно), то, значит, затраченные усилия не пропали даром.   
      
      
      
      
      
      
 

Список 
использованной литературы:
 
      
      
      
      
      

Приложение. 

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ 
ЗАДАЧ.
 

Пример 1. В среду с определёнными условиями существования вносят популяцию из 100 бактерий. Численность популяции возрастает по закону: 

                                                     , где t выражено в часах.

 Найти максимальный 
размер этой популяции до момента 
её угасания. 

Решение. Найдём производную от функции z(t): 

                             ; 

, но – 1 не удовлетворяет условию задачи, значит необходимо рассмотреть поведение производной функции в окрестности точки 1

Видно, что 
1
– точка максимума. 

А это и говорит 
о том, что в момент времени t = 1 (час) популяция достигнет своего наибольшего значения (будет иметь максимальный размер). 

Тогда,  (бактерий). 

Ответ: 150 бактерий. 

Пример 2. Смена в некоторой экологической системе подчиняется принципам периодичности и цикличности (луг – болото, болото  – луг). Нам известен закон, по которому она происходит:

                                          , где t – время. Требуется найти размах между циклами смены (т.е. найти разницу между положениями “болото” и “луг” на графике функции h(t)).  

Решение. Для определённости будем считать, что наибольшему значению функции h(t) соответствует положение “луг”, а наименьшему  –  “болото”. 

Преобразуем функцию h(t):

              .

 Для того 
чтобы найти наибольшее и наименьшее 
значения данной функции, необходимо 
отыскать её область значений. 

В силу того, что             .

 То, следовательно,                   . 

 где 8  –  
наибольшее значение функции 
(“луг”), а 6  –  наименьшее (“болото”). 

Тогда размах равен 8 – 6 = 2. 

Ответ: 2.  

Пример 3. Какая популяция живых организмов развивается со скоростью возрастания численности элементов популяции, пропорциональной числу особей, входящих в неё. Найти закон развития популяции, если в начале наблюдения число элементов равно N0 = 10, а через 10 минут N = 100. 

Решение. Пусть x  –   количество элементов популяции, имеющихся в данный момент. Тогда согласно условию задачи получим уравнение: 

                                  , где k – коэффициент пропорциональности (k > 0, т.к. численность особей увеличивается).  

Следовательно,           

                                 .

Почленно интегрируем 
полученное равенство:

                   , где lnC  – произвольная константа интегрирования. 

В нашем случае x = N, C = N0, t = 10 (мин) = (ч). 

Найдём 

                         .

Окончательно 
имеем: N = N0 * 106t  – закон развития популяции (время выражено в часах). Данная популяция –   бактерии. 

Ответ: бактерии; N = N0 * 106t. 

Источник: http://stud24.ru/biology/primenenie-matematicheskih-metodov-v-biologii/204444-597912-page2.html

Урок 59. 2. Многообразие бактерий

Урок 59. 2. Многообразие бактерий

Методическое пособие разработки уроков биологии 6класс

Тип урока – комбинированный

Методы: частично-поисковый, про­блемного изложения, репродуктивный, объясни­тельно-иллюстративный.

Цель:

– осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

Задачи:

Образовательные: показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.

Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.

Воспитательные: 

Формирование экологической культуры на основе признания ценности жизни во всех её проявлениях и необ­ходимости ответственного, бережного отношения к окру­жающей среде.

Читайте также:  Бактерии и заболевания горла

Формирование понимания ценности здорового и без­опасного образа жизни

УУД

Личностные:

воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к Отечеству, чувства гордости за свою Родину;

Формирование ответственного отношения к учению;

3) Формирование целостного мировоззрения, соответ­ствующего современному уровню развития науки и обще­ственной практики.

Познавательные: умение работать с различными источниками информации, пре­образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.

Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.

Коммуникативные: Формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, старшими и младшими в процессе образовательной, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру­гих видов деятельности.

Планируемые результаты

Предметные: знать – понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь – определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.

Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации;анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос

Метапредметные:.

Обратите внимание

Умение самостоятельно планировать пути достиже­ния целей, в том числе альтернативные, осознанно выби­рать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач.

Формирование навыка смыслового чтения.

Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая

Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Цели: продолжить знакомство с царством бактерий; показать значение бактерий в природе и жизни человека; познакомить со способами применения бактерий в сельском хозяйстве и про­мышленности; сформировать знания о бактериях — возбудите­лях болезней, о мерах профилактики инфекционных заболева­ний и необходимости соблюдения гигиенических норм и правил в быту.

Оборудование и материалы: таблицы: «Царства живой приро­ды», «Бактерии», «Формы бактерий», «Семейство бобовые», влаж­ный препарат «Клубеньки на корнях бобовых растений», рисунки и увеличенные фотографии колоний бактерий на искусственных питательных средах, отдельных бактерий, культура сенной палоч­ки, портрет И.И. Мечникова.

Ключевые слова и понятия: биосфера, значение бактерий; круговорот веществ, гумус, азотфиксирующие бактерии; желе­зобактерии, бактерии брожения, молочнокислые бактерии, клу­беньковые бактерии, почвенные бактерии, бактерии-симбионты, паразитические болезнетворные бактерии, бактерии гниения; за­болевания, вызываемые бактериями: чума, холера, туберкулез, дизентерия, менингит, тиф, газовая гангрена, столбняк, ангина, дифтерия, коклюш, сальмонеллез.

Ход урока

Актуализация знаний

Ответьте на вопросы.

Кто такие бактерии?

Каково строение бактериальной клетки?

Почему бактерии относят к прокариотам?

Каково принципиальное отличие в строении растительной и бактериальной клеток?

Что общего в строении растительной и бактериальной клеток?

Какие способы питания характерны для бактерий?

Охарактеризуйте каждый из них.

Как происходит размножение бактерий?

Какие приспособления существуют у бактерий для пережи­вания неблагоприятных условий?

Где расположена наследственная информация у бактери­альной клетки?

Что такое спора? Каково ее значение в жизни бактерии?

Где обитают бактерии?

Можно ли, прокипятив воду в течение 10 мин, с уверенно­стью сказать, что бактерий в ней нет?

Почему бактерии выделяют в отдельное царство живых ор­ганизмов?

Изучение нового материала

Рассказ учителя с элементами беседы

Где можно встретить бактерии?

Где бактерий больше — в проветренной комнате или в не- проветренной? (В проветренной комнате бактерий в несколь­ко раз меньше, чем в непроветренной.)

На прошлом уроке мы выяснили, строение бактерий. Но каково же многообразие бактерий? (Учащиеся высказывают свои предположения.)

Фильмпробактериичасть 1

 

Места обитания бактерий.

Бактерии обнаружены везде: в капле да­же самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромных глубин нефти и даже в воде горячих источников с темпера­турой около 80 °С. Обитают они на растениях, плодах, у различных жи­вотных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.

Важно

Благодаря крайне малым размерам бактерии легко проникают в лю­бые трещины, щели, поры. Они очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования.

Фильмпробактериичасть 2

 

Бактерии переносят высушивание, сильные холода, нагревание до
80-90 °С, не теряя при этом жизнеспособности. А споры бактерий выдерживают даже продолжительное кипячение и очень длительное замораживание.

Многообразие форм бактерий. Бактерии — многочисленные и разнообразные организмы.

Они различаются по форме.

Округлые бактерии называют кокками, а цепочки из кокков — стрептококками', грозди кокков (наподобие виноградной грозди) —

стафилококками', две округлые бактерии, заключённые в одной слизистой капсуле, — диплококками.

Многие виды бактерий имеют форму палочек, их называют бациллами. Они могут быть либо одиночными, либо в виде цепочек.

Есть также спиралевидные бактерии — спириллы и короткие палочки, всегда изогнутые в виде запятой, — вибрионы.

Разнообразие бактерий по способам питания. У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы — организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания. Автотрофные бактерии — это главным образом цианобактерии (или цианеи, синезелёные водоросли).

В их клетках содержится хлорофилл, они способны поглощать энергию солнечного света, образовывать органические вещества и выделять кислород. Кроме цианобактерий, хлорофилл содержат и ещё две группы бактерий — пурпурные бактерии и зелёные серобактерии.

Они образуют в процессе фотосинтеза органические вещества,

но при этом не выделяют кислород.

Совет

Гетеротрофы — организмы, использующие для своего питания готовые органические вещества. По способу добывания пищи гетеротрофные бактерии

подразделяются на сапротрофов, симбионтов и паразитов.

Бактерии-сапротрофы (от греч сапрос — «гнилой», трофе — «пища») извлекают питательные вещества из мёртвого и разлагающегося орга­нического материала всей поверхностью своего тела. Обычно они выде­ляют в этот гниющий материал свои пищеварительные ферменты, а затем всасывают и усваивают растворённые продукты.

Бактерии-симбионты (от греч. симбионтов — «сожительству­ющий») живут совместно с другими организмами и часто приносят им ощутимую пользу.

Например, особые бактерии, живущие в утолщени­ях корней (в клубеньках) бобовых растений, из атмосферного воздуха усваивают азот, необходимый для роста растения.

Некоторые бакте­рии, живущие внутри кишечника животных и человека, потребляя и перерабатывая их пищу, поставляют им витамины групп В и К.

Бактерии-паразиты (от греч. паразитос — «нахлебник») жи­вут внутри другого организма (его называют хозяином) или на нём, укрываются и питаются его тканями. Как правило, паразиты наносят вред своему хозяину.

Они вызывают различные заболевания — бакте­риозы. Такие паразиты называются патогенными (от греч. патос — «страдание»).

Обычно бактерии не могут разрушить покровы растения, поэтому они проникают в растение через ранки или естественные от­верстия (устьица, чечевички).

13 фактов о бактериях и интересных местах их скопления

Обратите внимание

Многие бактерии-паразиты, попадая в организм человека, вызывают заболевания, например дизентерию, туберкулёз, ангину, холеру, чуму.

Разнообразие бактерий по типам обмена веществ. Бактерии отли­чаются друг от друга обменом веществ. У одних он идёт при участии кислорода, у других — без его участия. Царство бактерий — большая и разнообразная группа живых существ.

В этом царстве выделяется особая группа — отдел Цианобактерии. Клетки цианобактерий сходны по строению с клетками бактерий, но, в отличие от них, содержат хло­рофилл.

По этой причине цианобактерии долгое время относили к цар­ству растений, называя их синезелёными водорослями.

Бактерии – убийцы

Бактерии — мельчайшие живые существа. Они имеют различную форму, чаще всего — форму палочки. Среди бактерий есть автотро­фы и гетеротрофы. Гетеротрофные бактерии подразделяют на са- протрофов, симбионтов и паразитов.

По типу обмена веществ бакте­рий делят на организмы, нуждающиеся в кислороде, и организмы, существующие без него.

Среди бактерий есть особая группа — циа­нобактерии, которые могут питаться гетеротрофно и автотрофно, так как в их клетках содержится хлорофилл.

Закрепление знаний и умений

Самостоятельное выполнение задания по материалам двух по­следних уроков

В чем заключается планетарная роль бактерий? Планетарная роль бактерий

Сыграли огромную роль на начальном этапе образования биосферы.

Являются редуцентами (разрушают мертвый органический материал в природных сообществах).

Важно

Участвуют в биохимических циклах Земли (круговороты углерода, азота, железа, серы, фосфора и т. д.).

Способствуют фиксации азота атмосферы.

Распространены во всех средах Земли.

Ресурсы:

И.Н. Пономарёва, О.А. Корнило­ва, В.С. Кучменко Биология : 6 класс : учебник для учащихся общеобразо­вательных учреждений

Серебрякова Т.И., Еленевский А. Г., Гуленкова М. А. и др. Биология. Растения, Бактерии, Грибы, Лишайники. Пробный учебник 6—7 классов средней школы

Н.В. Преображенская Рабочая тетрадь по биологии к учебнику В В. Пасечника «Биология 6 класс. Бактерии, грибы, растения»

В.В. Пасечника. Пособие для учителей общеобразовательных учреждений Уроки биологии. 5—6 классы

Калинина А.А. Поурочные разработки по биологии 6класс

Вахрушев А.А., Родыгина О.А., Ловягин С.Н. Проверочные и контрольные работы к

учебник «Биология», 6-й класс

Биоуроки http://biouroki.ru/material/lab/2.html

Сайт YouTube: https://www.youtube.com /

Хостинг презентаций

– http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html

Источник: https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/library/urok_59_2_mnogoobrazie_bakterij_071600.html

Задачи по цитологии на ЕГЭ по биологии – материалы для подготовки к ЕГЭ по Биологии

Автор статьи – Д. А. Соловков, кандидат биологических наук

Типы задач по цитологии

Задачи по цитологии, которые встречаются в ЕГЭ, можно разбить на семь основных типов. Первый тип связан с определением процентного содержания нуклеотидов в ДНК и чаще всего встречается в части А экзамена. Ко второму относятся расчетные задачи, посвященные определению количества аминокислот в белке, а также количеству нуклеотидов и триплетов в ДНК или РНК.

Этот тип задач может встретиться как в части А, так в части С.

Задачи по цитологии типов 3, 4 и 5 посвящены работе с таблицей генетического кода, а также требуют от абитуриента знаний по процессам транскрипции и трансляции. Такие задачи составляют большинство вопросов С5 в ЕГЭ.

Задачи типов 6 и 7 появились в ЕГЭ относительно недавно, и они также могут встретиться абитуриенту в части С. Шестой тип основан на знаниях об изменениях генетического набора клетки во время митоза и мейоза, а седьмой тип проверяет у учащегося усвоения материала по диссимиляции в клетке эукариот.

Ниже предложены решения задач всех типов и приведены примеры для самостоятельной работы. В приложении дана таблица генетического кода, используемая при решении.

Решение задач первого типа

Основная информация:

  • В ДНК существует 4 разновидности нуклеотидов: А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин).
  • В 1953 г Дж.Уотсон и Ф.Крик открыли, что молекула ДНК представляет собой двойную спираль.
  • Цепи комплементарны друг другу: напротив аденина в одной цепи всегда находится тимин в другой и наоборот (А-Т и Т-А); напротив цитозина — гуанин (Ц-Г и Г-Ц).
  • В ДНК количество аденина и гуанина равно числу цитозина и тимина, а также А=Т и Ц=Г (правило Чаргаффа).

Задача: в молекуле ДНК содержится  аденина. Определите, сколько (в ) в этой молекуле содержится других нуклеотидов.

Решение: количество аденина равно количеству тимина, следовательно, тимина в этой молекуле содержится . На гуанин и цитозин приходится . Т.к. их количества равны, то Ц=Г=.

Решение задач второго типа

Основная информация:

  • Аминокислоты, необходимые для синтеза белка, доставляются в рибосомы с помощью т-РНК. Каждая молекула т-РНК переносит только одну аминокислоту.
  • Информация о первичной структуре молекулы белка зашифрована в молекуле ДНК.
  • Каждая аминокислота зашифрована последовательностью из трех нуклеотидов. Эта последовательность называется триплетом или кодоном.

Задача: в трансляции участвовало  молекул т-РНК. Определите количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

Решение: если в синтезе участвовало  т-РНК, то они перенесли  аминокислот. Поскольку одна аминокислота кодируется одним триплетом, то в гене будет  триплетов или  нуклеотидов.

Решение задач третьего типа

Основная информация:

  • Транскрипция — это процесс синтеза и-РНК по матрице ДНК.
  • Транскрипция осуществляется по правилу комплементарности.
  • В состав РНК вместо тимина входит урацил

Задача: фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ААГГЦТАЦГТТГ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка.

Решение: по правилу комплементарности определяем фрагмент и-РНК и разбиваем его на триплеты: УУЦ-ЦГА-УГЦ-ААУ. По таблице генетического кода определяем последовательность аминокислот: фен-арг-цис-асн.

Решение задач четвертого типа

Основная информация:

  • Антикодон — это последовательность из трех нуклеотидов в т-РНК, комплементарных нуклеотидам кодона и-РНК. В состав т-РНК и и-РНК входят одни те же нуклеотиды.
  • Молекула и-РНК синтезируется на ДНК по правилу комплементарности.
  • В состав ДНК вместо урацила входит тимин.

Задача: фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГАУГАГУАЦУУЦААА. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК.

Решение: разбиваем и-РНК на триплеты ГАУ-ГАГ-УАЦ-УУЦ-ААА и определяем последовательность аминокислот, используя таблицу генетического кода: асп-глу-тир-фен-лиз. В данном фрагменте содержится  триплетов, поэтому в синтезе будет участвовать  т-РНК. Их антикодоны определяем по правилу комплементарности: ЦУА, ЦУЦ, АУГ, ААГ, УУУ.

Также по правилу комплементарности определяем фрагмент ДНК (по и-РНК!!!): ЦТАЦТЦАТГААГТТТ.

Решение задач пятого типа

Основная информация:

  • Молекула т-РНК синтезируется на ДНК по правилу комплементарности.
  • Не забудьте, что в состав РНК вместо тимина входит урацил.
  • Антикодон — это последовательность из трех нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам кодона в и-РНК. В состав т-РНК и и-РНК входят одни те же нуклеотиды.

Задача: фрагмент ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ТТАГЦЦГАТЦЦГ. Установите нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Решение: определяем состав молекулы т-РНК: ААУЦГГЦУАГГЦ и находим третий триплет — это ЦУА. Это антикодону комплементарен триплет и-РНК — ГАУ. Он кодирует аминокислоту асп, которую и переносит данная т-РНК.

Решение задач шестого типа

Основная информация:

  • Два основных способа деления клеток — митоз и мейоз.
  • Изменение генетического набора в клетке во время митоза и мейоза.

Задача: в клетке животного диплоидный набор хромосом равен . Определите количество молекул ДНК перед митозом, после митоза, после первого и второго деления мейоза.

Решение: По условию, . Генетический набор:

  • перед митозом , поэтому в этой клетке содержится  молекул ДНК;
  • после митоза , поэтому в этой клетке содержится  молекулы ДНК;
  • после первого деления мейоза , поэтому в этой клетке содержится  молекул ДНК;
  • после второго деления мейоза , поэтому в этой клетке содержится  молекул ДНК.

Решение задач седьмого типа

Основная информация:

  • Что такое обмен веществ, диссимиляция и ассимиляция.
  • Диссимиляция у аэробных и анаэробных организмов, ее особенности.
  • Сколько этапов в диссимиляции, где они проходят, какие химические реакции проходят во время каждого этапа.

Задача: в диссимиляцию вступило  молекул глюкозы. Определите количество АТФ после гликолиза, после энергетического этапа и суммарный эффект диссимиляции.

Решение: запишем уравнение гликолиза: = 2ПВК + 4Н + 2АТФ. Поскольку из одной молекулы глюкозы образуется  молекулы ПВК и 2АТФ, следовательно, синтезируется 20 АТФ. После энергетического этапа диссимиляции образуется  молекул АТФ (при распаде  молекулы глюкозы), следовательно, синтезируется  АТФ. Суммарный эффект диссимиляции равен  АТФ.

Примеры задач для самостоятельного решения

  1. В молекуле ДНК содержится  аденина. Определите, сколько (в ) в этой молекуле содержится других нуклеотидов.
  2. В трансляции участвовало  молекул т-РНК. Определите количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.
  3. Фрагмент ДНК состоит из  нуклеотидов.

    Определите число триплетов и нуклеотидов в иРНК, а также количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка.

  4. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ГГЦТЦТАГЦТТЦ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка (для этого используйте таблицу генетического кода).

  5. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГЦУААУГУУЦУУУАЦ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).
  6. Фрагмент ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов АГЦЦГАЦТТГЦЦ.

    Установите нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

  7. В клетке животного диплоидный набор хромосом равен .

    Определите количество молекул ДНК перед митозом, после митоза, после первого и второго деления мейоза.

  8. В диссимиляцию вступило  молекул глюкозы. Определите количество АТФ после гликолиза, после энергетического этапа и суммарный эффект диссимиляции.
  9. В цикл Кребса вступило  молекул ПВК.

    Определите количество АТФ после энергетического этапа, суммарный эффект диссимиляции и количество молекул глюкозы, вступившей в диссимиляцию.

Ответы:

  1. Т=, Г=Ц= по .
  2.  аминокислот,  триплетов,  нуклеотидов.
  3.  триплета,  аминокислоты,  молекулы т-РНК.
  4. и-РНК: ЦЦГ-АГА-УЦГ-ААГ. Аминокислотная последовательность: про-арг-сер-лиз.
  5. Фрагмент ДНК: ЦГАТТАЦААГАААТГ. Антикодоны т-РНК: ЦГА, УУА, ЦАА, ГАА, АУГ. Аминокислотная последовательность: ала-асн-вал-лей-тир.
  6. т-РНК: УЦГ-ГЦУ-ГАА-ЦГГ. Антикодон ГАА, кодон и-РНК — ЦУУ, переносимая аминокислота — лей.
  7. . Генетический набор:
    1. перед митозом  молекул ДНК;
    2. после митоза  молекулы ДНК;
    3. после первого деления мейоза  молекул ДНК;
    4. после второго деления мейоза  молекул ДНК.
  8. Поскольку из одной молекулы глюкозы образуется  молекулы ПВК и 2АТФ, следовательно, синтезируется  АТФ. После энергетического этапа диссимиляции образуется  молекул АТФ (при распаде  молекулы глюкозы), следовательно, синтезируется  АТФ. Суммарный эффект диссимиляции равен  АТФ.
  9. В цикл Кребса вступило  молекул ПВК, следовательно, распалось  молекулы глюкозы. Количество АТФ после гликолиза — молекул, после энергетического этапа —  молекул, суммарный эффект диссимиляции молекул АТФ.

Итак, в этой статье приведены основные типы задач по цитологии, которые могут встретиться абитуриенту в ЕГЭ по биологии. Надеемся, что варианты задач и их решение будет полезно всем при подготовке к экзамену. Удачи!

Смотри также: Подборка заданий по цитологии на ЕГЭ по биологии с решениями и ответами.

Приложение I Генетический код (и-РНК)

Первое основание Второе основание Третье основание
У Ц А Г
У Фен Сер Тир Цис У
Фен Сер Тир Цис Ц
Лей Сер —  А
Лей Сер Три Г
Ц Лей Про Гис Арг У
Лей Про Гис Арг Ц
Лей Про Глн Арг А
Лей Про Глн Арг Г
А Иле Тре Асн Сер У
Иле Тре Асн Сер Ц
Иле Тре Лиз Арг А
Мет Тре Лиз Арг Г
Г Вал Ала Асп Гли У
Вал Ала Асп Гли Ц
Вал Ала Глу Гли А
Вал Ала Глу Гли Г

Источник: https://ege-study.ru/ru/ege/materialy/biologiya/zadachi-po-citologii-na-ege-po-biologii/

Разнообразие бактерий — Науколандия

Бактерии являются очень мелкими клетками, они способны проникнуть в любое место. Кроме того бактерии очень выносливы к неблагоприятным, даже критическим, условиям среды, разнообразны и приспособлены к различным условиям существования.

Поэтому бактерии есть везде. Их можно обнаружить даже в самых чистых воздухе и воде, они есть на больших глубинах под землей, в природных горячих источниках, на растениях, на теле и в теле животных.

Бактерии живут на теле человека, в ротовой полости и кишечнике.

Споры ряда бактерий способны выдерживать температуру в 100 °C и замораживание.

Весьма разнообразна форма бактерий. Кокки — это круглые бактерии, бациллы — палочковидные бактерии, спириллы — спиралевидные, вибрионы — изогнутые. При этом бывают объединения клеток бактерий в виде грозди или цепочки. Так грозди кокков называют стафилококками, а их цепочки — стрептококками.

Бактерии различаются по способам питания. Есть бактерии которые питаются автотрофно, то есть синтезируя органические вещества из неорганических. Другие бактерии являются гетеротрофами, они потребляют готовые органические вещества.

В свою очередь, гетеротрофное питание также может быть различным.

Бактерии-сапрофиты питаются гниющими остатками живых организмов.

Совет

Они выделяют в органические вещества ферменты, которые их растворяют, после чего бактерии всасывают и переваривают растворенную органику.

Бактерии-симбионты также питаются органическими веществами, но живых организмов. При этом они не наносят им вреда, а даже приносят пользу. Например, у бобовых растений в клубеньках на корнях живут бактерии. Эти бактерии усваивают из воздуха азот, который нужен растениям. В кишечнике человека живут бактерии, которые помогают переваривать пищу и вырабатывают некоторые витамины.

Бактерии-паразиты, питаясь живыми организмами, наносят этим организмам вред, то есть вызывают различные заболевания.

В растения бактерии могут проникать через повреждения их покровов, они способны заражать все органы растения и семена. Болезнетворные бактерии могут переносить разные насекомые, птицы и животные.

У человека заболеваниями, которые вызываются бактериями, являются дизентерия, ангина, туберкулез и многие другие.

Одни бактерии дышат кислородом, однако есть бактерии, которые получают энергию из органических веществ без участия кислорода.

Цианобактерии — это автотрофные бактерии, в клетках которых есть хлорофилл. Поэтому они способны к фотосинтезу (т. е. синтезу органических веществ из неорганических). Также цианобактерии называют синезелеными водорослями. Однако растениями их не считают, так как по своему строению они являются бактериями.

Источник: https://scienceland.info/biology6/bacteria-diversity

Ссылка на основную публикацию