Программа курса «Молекулярная микробиология», 2012 год
Читает асс. А.В. Летаров
I. Предмет и история микробиологии.
Возникновение представлений о микроорганизмах. Ранние микроскопические исследования. Работы А. ван Левенгука. Развитие микробиологии в 18-19 веках: Л. Спаланцани, Д.Самойлович, Л. Пастер, Р. Кох, С.Н. Виноградский, М. Бейеринк. Открытие вирусов и бактериофагов.
II. Введение в клеточную биологию бактерий.
Отличия прокариот и эукариот. Филогения прокариот. Эубактерии и археи. Гр+ и Гр- бактерии. Морфология бактерий. Адаптивное значение формы клеток. Схема строение бактериальной клетки: капсулы, клеточная стенка Гр+ и Гр- типа, S-слой, пили, фимбрии и жгутики, клеточная мембрана и связанные с ней органеллы, цитоплазма и цитоскелет, цитоплазматические включения, газовые вакуоли.
III. Организация макромолекулярных синтезов в бактериальной клетке. Cинтез ДНК.
Организация генома и синтез ДНК. Размеры и топология хромосом бактерий. Репликационная вилка. Цикл репликации. Понятие репликона. Плазмиды бактерий. Совместимость плазмид. Латеральный перенос ДНК – конъюгация, трансформация и трансдукция.
IV . Организация макромолекулярных синтезов в бактериальной клетке. Cинтез РНК и белка.
Организация транскрибции. РНК-полимераза. Промоторы и терминаторы. Оперон. Регуляция транскрибции на уровне инициации: белки-активаторы, белки-репрессоры, сигма-факторы. Другие механизмы регуляции транскрибции. Рибосомы. Элонгационный цикл. Генетический код. Инициация трансляции у бактерий. Терминация трансляции. Фолдинг белка. Деградация белков в клетке.
V . Рост и размножение бактерий. Синтез клеточной стенки.
Строение муреина. Синтез муреинового слоя бактерий. Пеницилин-связывающие белки и их функции. Пространственная организация синтеза муреина и бактериальный цитоскелет. Тейхоевые кислоты. Их синтез и транспорт. Синтез внешней мембраны. ЛПС, их строение, функции, ситнез и транспорт. Липопротеины, порины и другие белки ВМ. Их транспорт и включение в мембрану.
VI . Рост и размножение бактерий. Цитокинез.
Выбор сайта деления клетки. Осциллирующие белки. Другие механизмы. FtsZ и дивидисома. Синтез муреина клеточной перегородки.
VII . Клеточная дифференциация у бактерий.
Примеры дифференцированных клеток. Покоящиеся формы, экзо и эндоспоры. Гетероцисты цианобактерий. Споруляция как модификация клеточного деления. Регуляция споруляции у бацилл – фосфореле. Споруляция как стадия жизненного цикла. Стадии споруляции. Обмен сигналами между спорангием и проспорой. Морфогенез споровых оболочек. Причины устойчивости спор к повреждающим факторам. Прорастание спор: сигналы, вызывающие прорастание. Последовательность событий при прорастании споры.
VIII . Движение бактерий.
Разнообразие механизмов движения бактерий. Плавание с .помощью жгутиков. Строение жгутика и принцип его работы. Сборка жгутиков и ее регуляция. Механизмы контроля морфогенеза. Ориентация бактерий в пространстве. Хемотаксис. Механизмы контроля переключения жгутика. Другие таксисы.
IX . Бактериофаги.
Распространенность фагов в природе. Жизненные циклы бактериофагов. Литический и лизогенный цикл. Развитие фага внутри клетки на примере хвостатых фагов. Принципы морфогенеза бактериофагов. Другие семейства бактериофагов. Экологическое значение фагов и их роль в эволюции бактерий.
Х. Бактерии и болезни.
Принципы работы иммунной системы. Неспецифический иммунитет к бактериальным инфекциям. Воспалительная реакция. Септический шок. Специфический иммунитет. Антитела. Принцип клональной селекции. Взаимодействие с неспецифическим звеном иммунного ответа. Аутоиммунные реакции. Факторы патогенности бактерий: факторы адгезии и инвазии. Защита бактерий от действия иммунной системы. Токсины бактерий и их действие.
ХI . Бактерии в природе.
Микробное сообщество. Функциональная организация сообщества. Обмен субстратами. Экологические стратегии микроорганизмов. Пространственная структура сообществ. Биопленки. Бактериальные маты. Роль бактерий в глобальных циклах элементов. Цикл углерода. Цикл азота. Бактерии и геологическая эволюция Земли.
