VISPĀRĪGĀ BIOLOĢIJA

1. Indriķis Muižnieks VISPĀRĪGĀ BIOLOĢIJA ORGANISMU DAUDZVEIDĪBA MONERA PROKARIOTU VALSTS

2. PROKARIOTU VALSTS IEVADS MIKROBIOLOĢIJĀ PROKARIOTU AUGŠANA UN VIELMAIŅAS ĪPATNĪBAS

3. PROKARIOTU AUGŠANA

4. BAKTĒRIJAS VAIROJAS DALOTIES Binārā dalīšanās: no vienas šūnas veidojas divas līdzīga izmēra šūnas Filamentu (pavedienu) veidošanās: pēc dalīšanās šūnas paliek kopā

5. BAKTĒRIJAS VAIROJAS DALOTIES Dalīšanās nav saistīta ar dzimumprocesu, baktērijas vairojas veģetatīvi. Baktēriju koloniju veido vienas šūnas kloni. Koloniju veido 108 - 109 šūnu

6. Augšana uz virsmām: KOLONIJU MORFOLOĢIJAS ĪPATNĪBAS

7. KOLONIJU MORFOLOĢIJAS ĪPATNĪBAS

8. KOLONIJU MORFOLOĢIJAS ĪPATNĪBAS Proteus un Bacillus kolonijas pusšķidrā agara barotnē

9. KOLONIJU MORFOLOĢIJAS ĪPATNĪBAS Salmonella kolonijas nabadzīgā barotnē

10. KOLONIJU MORFOLOĢIJAS ĪPATNĪBAS Gļotbaktēriju Stigmatella kolonija Transpozonu darbības rezultātā E.coli kolonijā uzkrājas šūnas, kas neizmanto laktozi: notiek klonu diferenciācija

11. AUGŠANA ŠĶIDRAJĀ BAROTNĒ Pieaug barotnes turbiditāte (samazinās gaismas caurlaidība), mainās krāsa

12. AUGŠANA ŠĶIDRAJĀ BAROTNĒ Ideofāze

13. AUGŠANA ŠĶIDRAJĀ BAROTNĒ Hemostata shēma un laboratorijas iekārta mikroorganismu nepārtrauktai kultivēšanai

14. ATTIEKSME PRET SKĀBEKLI

15. ANAEROBO MIKROORGANISMU AUDZĒŠANA Anaerobās kultivēšanas bokss un anaerostats

16. PROKARIOTU AUGŠANA Baktēriju augšana atkarībā no barotnes pH un temperatūras Acido- Neitro- Alkali- Psihro- Mezo- Termo- Ekstrēmi termo- Fīlija - (patika) optimāla augšana Tolerance - (iecietība) dzīvotspējas saglabāšana

17. Baktēriju augšana atkarībā no barotnes pH un temperatūras

18. PROKARIOTU VIELMAIŅAS ĪPATNĪBAS

19. PROKARIOTIEM RAKSTURĪGA METABOLISMA PROCESU, ENERĢIJAS IEGŪŠANAS CEĻU DAUDZVEIDĪBA

20. PROKARIOTIEM RAKSTURĪGA METABOLISMA PROCESU, ENERĢIJAS IEGŪŠANAS CEĻU DAUDZVEIDĪBA Brock’s Microbiology, 5-th edition

21. Brock’s Microbiology, 5-th edition

22. VIELMAIŅAS PAMATPRINCIPI Barības vielas (būvmateriāli) Atkritumi Enerģija Papild- komponenti Starpprodukti Šūnas komponenti SEKUNDĀRAIS METABOLISMS Barības vielas (kurināmais) Atkritumi PAMAT (PRIMĀRAIS) METABOLISMS

23. Pamatmetabolisms: • iedzimtības informācijas aprite; • enerģijas aprite; • šūnas struktūru veidojošo komponentu sintēze; • vielmaiņas atkritumu izvadīšana.

24. VIELMAIŅA (METABOLISMS) KOMPLEKSAS REDUCĒTAS VIELAS NO VIDES VIENKĀRŠAS VIELAS (CO2; H2O) NO VIDES (cukurs, glikoze) KOMPLEKSAS REDUCĒTAS VIELAS ŠŪNĀ ADP ATP KATABOLISMS ANABOLISMS ENERĢIJA VIENKĀRŠAS (OKSIDĒTAS) VIELAS ŠŪNĀ VIENKĀRŠAS VIELAS NO VIDES ATKRITUMI, VIENKĀRŠAS OKSIDĒ-TAS VIELAS VIDĒ(piem., CO2; H2O) (ūdens, sāļi)

25. KATABOLISMS; PIRMAIS POSMS POLIMĒRI MONOMĒRI Proteīni Nukleīnskābes Polisaharīdi Tauki Aminoskābes Nukleotīdi Monosaharīdi (glikoze) Taukskābes Glicerīns

26. VIELMAIŅAS PAMATPRINCIPI KATABOLISMS; OTRAIS POSMS MONOMĒRI 3 un 4 C-VIELAS; NH2 Pirovīnogskābe, Dzintarskābe, Urīnviela Pirovīnogskābe Acetil CoA Acetil CoA Pirovīnogskābe Aminoskābes Nukleotīdi Monosaharīdi (glikoze) Taukskābes Glicerīns

27. VIELMAIŅAS PAMATPRINCIPI KATABOLISMA REAKCIJAS a) oksidēšanas reakcijas – atbrīvojas organisko vielu reducējošais potenciāls; b) veidojas ATP c) veidojas reducējošā potenciāla pārnesēji, piem., NADH+H+ [-CH2O-]n + O2  CO2 + H2O cukura oksidēšana {CO2 + 2H++2e- + 1/2 O2}

28. OTRAIS KATABOLISMA POSMSGlikozes sašķelšanas enzimātiskās reakcijas: GLIKOLĪZE Embdena-Meijerhofa-Parnasa ceļā desmit enzīmi secīgās reakcijās sašķeļ vienu glikozes molekulu divās pirovīnogskābes molekulās. Katabolisma otrais posms C6H12O6 2x C3H4O3 + 4 H Katabolisma trešais posms Sašķeļot vienu glikozes molekulu līdz pirovīnogskābei,patērē 2 ATP molekulas, bet iegūst 4 ATPun2 NADH +H+

29. ATPadenozīna 5’ trifosfāts ADPadenozīna 5’ difosfāts

30. VIELMAIŅAS PAMATPRINCIPI ATP VEIDOJAS NO ADPFOSFORILĒŠANAS REZULTĀTĀ ATP SINTĒZE NO ADP KATABOLISMA REAKCIJU OTRAJĀ POSMĀ NOTIEK ENZIMĀTISKU REAKCIJU REZULTĀTĀ, IZMANTOJOT ĶĪMISKO SAIŠU PĀRKĀRTOŠANAS ENERĢIJU (SUBSTRĀTA LĪMEŅA FOSFORILĒŠANA).

31. Enzīms – piruvātkināze Substrātalīmeņafosforilēšana piruvāts = pirovīnogskābe

32. Glikozes oksidēšanas rezultātā veidojas ar enerģiju bagāts savienojums nikotīn-adenīn- dinukleotīda reducētā forma (NADH+H+). Reducēto NAD šūnas nevar uzkrāt, tas jāizmanto.

33. KATABOLISMA REAKCIJĀS TIEK OKSIDĒTI ORGANISKIE SAVIENOJUMI UN VEIDOJAS REDUCĒTĀ NAD FORMA.NADH IR SPĒCĪGS REDUCĒTĀJS Elektronu transporta ķēdi veido MEMBRĀNĀ saistīti proteīni. Tie pakāpeniski smazina no NADH+H+ (vai cita reducējošā potenciāla avota) ņemtā elektrona enerģiju un beigās atkal apvieno to ar protonu, pievienojot gala akceptoram (elpošanā – skābeklim).

34. KĀ ELEKTRONU TRANSPORTĀ ATBRĪVOTĀ ENERĢIJA TIEK IZMANTOTA ATP SINTĒZEI ?

35. HEMIOSMOTISKĀ TEORIJA (P.Mitchell, Nobela prēmija ķīmijā 1978. gadā) e - Elektronu transporta ķēde Elektroni un protoni(no NADH+H+) H+ H+ H+ H H+ H+ H+ CITOPLAZMA e- ĀRPUSŠŪNAS TELPA H+ + H+ H+ H+ H2O e - 1/2 O2+2H++2e - H+ H+ Citohromi ADP + Pi ATP sintetāze ATP MEMBRĀNA

36. 1997. g. Nobela prēmija par ATP sintetāzes darbības enzimātiskā mehānisma noskaidrošanu Paulam Boijeram un Džonam Volkeram Senior, A.E. and Weber, J. (2004) Happy motoring with ATP synthase. Nat. Struct. Mol. Biol. 11, 110–112

37. VIELMAIŅAS PAMATPRINCIPI KATABOLISMS; TREŠAIS POSMS 3 un 4 C-VIELAS CO2 UN H2O PIROVĪNOGSKĀBE Katabolisma reakciju trešajā posmā, elpošanā, oksidējot 3 un 4 C savienojumus trikarbonskābju (Krebsa) ciklā, veidojot NADH+H+ un izmantojot tā reducējošo potenciālu elektronu transporta ķēdē, no divām pirovīnogskābes molekulām iegūst 30 ATP molekulas URĪNVIELA DZINTARSKĀBE

38. KATABOLISMS; TREŠAIS POSMS 3 un 4 C-VIELAS CO2 ; H2O KREBSA CIKLSNP medicīnā 1953. gadā Trkarbonskābju ciklāno vienas glikozes molekulas iegūst: 8 NADH2 2 FADH2 2 GTP

39. ANABOLISMS MONOMĒRI POLIMĒRI Aminoskābes Nukleotīdi Monosaharīdu fosfāti Taukskābes Glicerīns Proteīni Nukleīnskābes Polisaharīdi Tauki KREBSA CIKLS

40. SAISTĪTAS METABOLISMA REAKCIJAS VEIDO METABOLISMA CEĻUS VISAS METABOLISMA REAKCIJAS KATALIZĒ ENZĪMI

41. SAISTĪTAS METABOLISMA REAKCIJAS VEIDO METABOLISMA CEĻUS Metabolisma ceļu posmi var būt: 3-fosfoglicerīnskābe 3-fosfohidroksipiruvāts 3-fosfoserīns Serīns Lineāri

42. SAISTĪTAS METABOLISMA REAKCIJAS VEIDO METABOLISMA CEĻUS Metabolisma ceļu posmi var būt: Cikliski

43. SAISTĪTAS METABOLISMA REAKCIJAS VEIDO METABOLISMA CEĻUS Metabolisma ceļu posmi var būt: Atkārtojošies (repetitīvi)

44. SAISTĪTAS METABOLISMA REAKCIJAS VEIDO METABOLISMA CEĻUS

45. TRĪS GALVENIE METABOLISMA TIPU/TROFIJU RAKSTUROJOŠIE ELEMENTI Trofija – barošanās veids OGLEKĻA AVOTS(būvmateriāli) AUTOTROFIJA - CO2 HETEROTROFIJA - ORGANISKĀS VIELAS

46. ENERĢIJAS AVOTS(siltuma ieguves process – krāsns, saules baterijas, siltuma sūknis) FOTOTROFIJA - GAISMA HEMOTROFIJA - OKSIDĒŠANA (gan organisku, gan neorganisku vielu)

47. REDUCĒJOŠĀ POTENCIĀLA (H+, e -) AVOTS(siltuma avots – malka, ogles, gruntsūdeņi) ORGANOTROFIJA - ORGANISKĀS VIELAS LITOTROFIJA - NEORGANISKĀS VIELAS

48. VISI ORGANISMI Enerģijas avots Gaisma Oksidēšanās reakcijas Hemotrofi Fototrofi BaktērijasVienšūņi - protozojiSēnesDzīvnieki BaktērijasVienšūņi - aļģesAugi

49. Fototrofi Oglekļa avots Ogļskābā gāze, CO2 Organiskās vielas Fotoheterotrofi Fotoautotrofi e- no organiskām vielām e- no neorganiskām vielām no H2S, S2O32- un taml. no ūdens Zaļās un sarkanās bez-sēra baktērijas, halofī-lās arhebaktērijas Cianobaktērijas,aļģes, AUGI Zaļās un sarkanās sēra baktērijas Skābekli neveidojošā (anoksigēnā) fotosintēze Skābekli veidojošā (oksigēnā) fotosintēze

50. SKĀBEKLI NEVEIDOJOŠĀ FOTOSINTĒZE BAKTĒRIJĀS Fotosintēze bez citohromiem, veidojot protonu un jonu gradientus ar rodopsīna palīdzību halofīlajās arhebaktērijās