معلومة

لماذا تكبر الإشريكية القولونية إذا تكاثرت بشكل أسرع؟

لماذا تكبر الإشريكية القولونية إذا تكاثرت بشكل أسرع؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

عندما تنقسم الإشريكية القولونية بشكل أسرع ، فإنها تميل إلى الحصول على أحجام أكبر. إذا نمت نفس الخلايا في وسط فقير ، فستكون لديها دورات تكاثر أطول وتتقلص. ما هو تفسير هذه الظاهرة؟

الحكام.

http://book.bionumbers.org/how-many-ribosomes-are-in-a-cell/ http://journals.plos.org/plosone/article؟id=10.1371/journal.pone.0023126


تحتوي البكتيريا سريعة الانقسام أكثر من كروموسوم بكتيري واحد ، وغالبًا أكثر من اثنين. تأخذ الكروموسومات مساحة كبيرة في السيتوبلازم وأيضًا نعلق على الغشاء السيتوبلازمي. أكثر يتطلب الحمض النووي الكروموسومي أكبر مساحة السطح السيتوبلازمية أكبر السطحية، أكبر الصوت.


إليك طريقة واحدة للتفكير في هذا الأمر. السؤال الرئيسي هو "كيف تقرر الخلية وقت الانقسام"؟

يمكنك أن تتخيل وجود آليتين رئيسيتين:

  1. تحتاج الخلية إلى إنجاز بعض المهام التي تستغرق وقتًا ثابتًا أو أكثر (قد يكون تكرار الحمض النووي مثالًا وثيقًا). بعد ذلك يمكن أن تنقسم

  2. تحتاج الخلية إلى تجميع كمية معينة من الكتلة الحيوية لتنمو إلى حجم معين (تخليق البروتين أقرب إلى ذلك). عندما تصل إلى هناك ، يمكن أن تنقسم.

(1) غالبًا ما يطلق عليه "جهاز ضبط الوقت"الفرضية و (2)"بحجم" فرضية.

إذا كان الرقم (1) صحيحًا ، فإن الخلايا ستنمو بنفس المعدل بغض النظر عن الوسيط. إذا كان (2) صحيحًا ، فسيكون لجميع الخلايا دائمًا نفس الحجم بغض النظر عن الوسيط. كلتا العبارتين غير صحيحة ، لذا فإن الحقيقة هي مزيج من كلا التأثيرين.

ومع ذلك ، تحت جهاز ضبط الوقت الفرضية ، حجم الخلية الأكبر مع معدل نمو أسرع يخرج بشكل طبيعي ، حيث سيتم تحديد حجم الخلية بمقدار الكتلة الحيوية التي يمكن أن تتراكم خلال الوقت الثابت. لذلك طالما أن هناك جانبًا من "انتظار شيء ما يستغرق قدرًا معينًا من الوقت" ، فسوف تحصل على علاقة إيجابية بين الحجم ومعدل النمو.

الآن هذا تفسير ساذج للغاية. في الواقع ، لا تظهر كل البكتيريا هذا الارتباط. هناك أيضًا طرز غير "timer" و "sizer" - على سبيل المثال إليك نموذج "adder" الذي يشرح أيضًا تأثير الحجم.

جوجل "التحكم في حجم الخلية في البكتيريا" للحصول على الكثير من الأوراق.


داخل خليتها الدقيقة ، البكتيريا بكتريا قولونية يحتوي على جميع المعلومات الجينية التي يحتاجها للاستقلاب والنمو والتكاثر. يمكنه تصنيع كل جزيء عضوي يحتاجه من الجلوكوز وعدد من الأيونات غير العضوية. العديد من الجينات في بكتريا قولونية يتم التعبير عنها بشكل أساسي أي ، يتم دائمًا تشغيلها & quoton & quot. ومع ذلك ، لا ينشط الآخرون إلا عندما تحتاج الخلية إلى منتجاتهم ، لذلك يجب تنظيم تعبيرهم.

  • إذا كان الحمض الأميني التربتوفان (TRP) إلى المزرعة ، سرعان ما تتوقف البكتيريا عن إنتاج الإنزيمات الخمسة اللازمة مسبقًا لتخليق Trp من المركبات الوسيطة التي يتم إنتاجها أثناء تنفس الجلوكوز. في هذه الحالة ، وجود نواتج عمل إنزيم يقمع تخليق الانزيم.
  • على العكس من ذلك ، قد يؤدي إضافة ركيزة جديدة إلى وسط الثقافة إستنتج تشكيل إنزيمات جديدة قادرة على التمثيل الغذائي لتلك الركيزة. إذا أخذنا ثقافة بكتريا قولونية التي تتغذى على الجلوكوز وتنقل بعض الخلايا إلى وسط يحتوي على اللاكتوز بدلاً من ذلك ، تحدث سلسلة من الأحداث الكاشفة.
    • في البداية تكون الخلايا هادئة: فهي لا تستقلب اللاكتوز ، وتنخفض أنشطتها الأيضية الأخرى ، ويتوقف انقسام الخلايا.
    • ومع ذلك ، سرعان ما بدأت الثقافة في النمو بسرعة مرة أخرى مع استهلاك اللاكتوز بسرعة. ماذا حدث؟ خلال فترة الهدوء ، بدأت الخلايا في الإنتاج ثلاثة إنزيمات.
    • أ تصريح الذي ينقل اللاكتوز عبر غشاء البلازما من وسط المزرعة إلى داخل الخلية
    • بيتا جالاكتوزيداز الذي يحول اللاكتوز إلى ألولاكتوز وسيط ثم يتحلل إلى جلوكوز وجالاكتوز. بمجرد وجود اللاكتوز ، ترتفع كمية بيتا جالاكتوزيداز في الخلايا من كمية ضئيلة إلى ما يقرب من 2 ٪ من وزن الخلية.
    • أ ترانس أسيتيلاز الذي لا تزال وظيفته غير مؤكدة.

    ابتكر العلماء بكتيريا باستخدام جينوم اصطناعي. هل هذه حياة اصطناعية؟

    في معلم للبيولوجيا التركيبية ، تزدهر مستعمرات الإشريكية القولونية بالحمض النووي الذي شيده البشر ، وليس الطبيعة.

    قال الخبراء إن العلماء قد ابتكروا كائنًا حيًا يكون حمضه النووي من صنع الإنسان بالكامل - ربما شكلًا جديدًا من أشكال الحياة ، وعلامة فارقة في مجال البيولوجيا التركيبية.

    أفاد باحثون في مختبر مجلس البحوث الطبية للبيولوجيا الجزيئية في بريطانيا يوم الأربعاء أنهم أعادوا كتابة الحمض النووي لبكتيريا Escherichia coli ، لتشكيل جينوم اصطناعي أكبر بأربع مرات وأكثر تعقيدًا بكثير من أي جينوم تم إنشاؤه سابقًا.

    البكتيريا حية ، على الرغم من أنها تتشكل بشكل غير عادي وتتكاثر ببطء. لكن خلاياها تعمل وفقًا لمجموعة جديدة من القواعد البيولوجية ، وتنتج بروتينات مألوفة برمز جيني معاد تكوينه.

    قد يؤدي الإنجاز في يوم من الأيام إلى كائنات حية تنتج أدوية جديدة أو جزيئات قيمة أخرى ، مثل المصانع الحية. قد تقدم هذه البكتيريا الاصطناعية أيضًا أدلة حول كيفية ظهور الشفرة الجينية في التاريخ المبكر للحياة.

    قال توم إليس ، مدير مركز البيولوجيا التركيبية في إمبريال كوليدج لندن ، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة: "إنه معلم بارز". "لم يفعل أحد شيئًا مثل ذلك من حيث الحجم أو من حيث عدد التغييرات من قبل."

    يتم تفصيل كل جين في جينوم حي في أبجدية من أربع قواعد ، جزيئات تسمى الأدينين ، الثايمين ، الجوانين والسيتوزين (غالبًا ما يتم وصفها فقط بأحرفها الأولى: A ، T ، G ، C). قد يتكون الجين من آلاف القواعد.

    تقوم الجينات بتوجيه الخلايا للاختيار من بين 20 من الأحماض الأمينية ، وهي اللبنات الأساسية للبروتينات ، وخيول العمل لكل خلية. تؤدي البروتينات عددًا كبيرًا من الوظائف في الجسم ، بدءًا من نقل الأكسجين في الدم إلى توليد القوة في عضلاتنا.

    قبل تسع سنوات ، بنى الباحثون جينومًا اصطناعيًا يبلغ طوله مليون زوج أساسي. يبلغ طول جينوم الإشريكية القولونية الجديد ، الذي نُشر في مجلة نيتشر ، أربعة ملايين زوج قاعدي ، وكان لابد من بنائه بطرق جديدة تمامًا.

    قاد الدراسة الجديدة جيسون تشين ، عالم الأحياء الجزيئية في إم آر سي. المختبر ، الذي أراد أن يفهم سبب ترميز جميع الكائنات الحية للمعلومات الجينية بنفس الطريقة المحيرة.

    يتم توجيه إنتاج كل حمض أميني في الخلية من خلال ثلاث قواعد مرتبة في حبلا DNA. يُعرف كل من هذه الثلاثيات باسم كودون. يضمن كودون TCT ، على سبيل المثال ، أن يرتبط حمض أميني يسمى سيرين بنهاية بروتين جديد.

    نظرًا لوجود 20 حمضًا أمينيًا فقط ، قد تعتقد أن الجينوم يحتاج فقط إلى 20 كودونًا لصنعها. لكن الشفرة الجينية مليئة بالزوائد لأسباب لا يفهمها أحد.

    يتم ترميز الأحماض الأمينية بـ 61 كودونًا ، وليس 20 كودونًا. إنتاج السيرين ، على سبيل المثال ، تحكمه ستة أكواد مختلفة. (تسمى ثلاثة أكواد أخرى بإيقاف الكودونات تخبر الحمض النووي بمكان إيقاف تكوين الأحماض الأمينية.)

    مثل العديد من العلماء ، كان الدكتور تشين مفتونًا بكل هذه الازدواجية. هل كانت كل هذه القطع من الحمض النووي ضرورية للحياة؟

    قال الدكتور تشين: "نظرًا لأن الحياة تستخدم 64 كودونًا عالميًا ، لم يكن لدينا إجابة". لذلك شرع في إنشاء كائن حي يمكنه إلقاء بعض الضوء على السؤال.

    صورة

    بعد بعض التجارب الأولية ، صمم هو وزملاؤه نسخة معدلة من جينوم الإشريكية القولونية على جهاز كمبيوتر يتطلب 61 كودونًا فقط لإنتاج جميع الأحماض الأمينية التي يحتاجها الكائن الحي.

    بدلاً من طلب ستة أكواد لصنع سيرين ، استخدم هذا الجينوم أربعة فقط. كان يحتوي على اثنين من أكواد التوقف ، وليس ثلاثة. في الواقع ، عالج الباحثون E. coli DNA كما لو كان ملفًا نصيًا ضخمًا ، يؤدي وظيفة البحث والاستبدال في أكثر من 18000 نقطة.

    أصبح لدى الباحثين الآن مخطط لجينوم جديد يبلغ طوله أربعة ملايين زوج قاعدي. تمكنوا من تصنيع الحمض النووي في المختبر ، لكن إدخاله في البكتيريا - استبدال الجينات الاصطناعية بشكل أساسي بتلك التي أحدثها التطور - كان تحديًا شاقًا.

    كان الجينوم طويلًا جدًا ومعقدًا للغاية بحيث لا يمكن إجباره على الخلية في محاولة واحدة. وبدلاً من ذلك ، بنى الباحثون شرائح صغيرة وقاموا بتبديلها قطعة قطعة في جينومات الإشريكية القولونية. بحلول الوقت الذي تم فيه الانتهاء ، لم تكن هناك أجزاء طبيعية.

    ومما يبعث على الارتياح أن الإشريكية القولونية المعدلة لم تموت. تنمو البكتيريا بشكل أبطأ من الإشريكية القولونية العادية وتتطور إلى خلايا أطول على شكل قضيب. لكنهم ما زالوا على قيد الحياة.

    يأمل الدكتور تشين في البناء على هذه التجربة عن طريق إزالة المزيد من الكودونات وضغط الشفرة الجينية إلى أبعد من ذلك. إنه يريد أن يرى كيف يمكن أن تكون الشفرة الجينية مبسطة مع استمرار دعم الحياة.

    يعد فريق كامبريدج واحدًا من العديد من السباقات في السنوات الأخيرة لبناء الجينومات الاصطناعية. قائمة الاستخدامات المحتملة طويلة. أحد الاحتمالات الجذابة: قد لا تتمكن الفيروسات من غزو الخلايا المعاد تشفيرها.

    تستخدم العديد من الشركات اليوم الميكروبات المعدلة وراثيًا لصنع أدوية مثل الأنسولين أو المواد الكيميائية المفيدة مثل إنزيمات المنظفات. إذا أصاب تفشي فيروسي أحواض التخمير ، فقد تكون النتائج كارثية. قد يكون الميكروب الذي يحتوي على دنا اصطناعي محصنًا ضد مثل هذه الهجمات.

    يمكن لإعادة تشفير الحمض النووي أيضًا أن يسمح للعلماء ببرمجة الخلايا المهندسة بحيث لا تعمل جيناتها إذا هربت إلى أنواع أخرى. قال فين ستيرلنغ ، عالم الأحياء الاصطناعية في كلية الطب بجامعة هارفارد ، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة: "إنها تخلق جدارًا ناريًا جينيًا".

    يهتم الباحثون أيضًا بإعادة ترميز الحياة لأنها تفتح الفرصة لصنع جزيئات بأنواع جديدة تمامًا من الكيمياء.

    بالإضافة إلى الأحماض الأمينية العشرين التي تستخدمها جميع الكائنات الحية ، هناك المئات من الأنواع الأخرى. ستعمل الشفرة الجينية المضغوطة على تحرير الكودونات التي يمكن للعلماء استخدامها لتشفير وحدات البناء الجديدة هذه ، مما يصنع بروتينات جديدة تقوم بمهام جديدة في الجسم.

    قدم جيمس كو ، باحث ما بعد الدكتوراه في كلية الطب بجامعة هارفارد ، ملاحظة تحذيرية. لا يزال تكديس القواعد معًا لصنع الجينوم مكلفًا للغاية.

    قال الدكتور كو: "إنه أمر مكلف للغاية بالنسبة للمجموعات الأكاديمية لمواصلة المتابعة".

    لكن الإشريكية القولونية هي العمود الفقري للبحوث المختبرية ، والآن أصبح من الواضح أنه يمكن تصنيع جينومها. ليس من الصعب تخيل أن الأسعار ستنخفض مع ارتفاع الطلب على الحمض النووي الاصطناعي المخصص. يمكن للباحثين تطبيق طرق الدكتور تشين على الخميرة أو الأنواع الأخرى.


    تحرك فوق CRISPR ، فإن retrons قادمون

    نموذج ثلاثي الأبعاد للحمض النووي. الائتمان: مايكل ستروك / ويكيميديا ​​/ رخصة التوثيق الحرة GNU

    في حين أن نظام تحرير الجينات CRISPR-Cas9 أصبح الطفل الملصق للابتكار في البيولوجيا التركيبية ، إلا أنه يعاني من بعض القيود الرئيسية. يمكن برمجة CRISPR-Cas9 للعثور على قطع معينة من الحمض النووي وقطعها ، لكن تحرير الحمض النووي لإنشاء الطفرات المرغوبة يتطلب خداع الخلية لاستخدام قطعة جديدة من الحمض النووي لإصلاح الكسر. يمكن أن يكون هذا الطعم والتبديل معقدًا للتنسيق ، ويمكن أن يكون سامًا للخلايا لأن Cas9 غالبًا ما يقطع المواقع غير المقصودة وغير المستهدفة أيضًا.

    تقوم تقنيات تحرير الجينات البديلة التي تسمى إعادة التركيب بإجراء هذا الطعم والتبديل عن طريق إدخال قطعة بديلة من الحمض النووي بينما تقوم الخلية بتكرار جينومها ، مما ينتج عنه طفرات جينية بكفاءة دون كسر الحمض النووي. هذه الأساليب بسيطة بما يكفي بحيث يمكن استخدامها في العديد من الخلايا في وقت واحد لإنشاء تجمعات معقدة من الطفرات للباحثين لدراستها. ومع ذلك ، فإن معرفة آثار هذه الطفرات يتطلب عزل كل متحولة وتسلسلها وتمييزها: وهي مهمة تستغرق وقتًا طويلاً وغير عملية.

    ابتكر باحثون في معهد Wyss للهندسة المستوحاة بيولوجيًا بجامعة هارفارد وكلية الطب بجامعة هارفارد (HMS) أداة جديدة لتحرير الجينات تسمى Retron Library Recombineering (RLR) تجعل هذه المهمة أسهل. تولد RLR ما يصل إلى ملايين الطفرات في وقت واحد ، وخلايا متحولة "الرموز الشريطية" بحيث يمكن فحص المجموعة بأكملها في وقت واحد ، مما يتيح إنشاء كميات هائلة من البيانات وتحليلها بسهولة. تم وصف الإنجاز ، الذي تم تحقيقه في الخلايا البكتيرية ، في ورقة بحثية حديثة في PNAS.

    قال المؤلف الأول المشارك: "لقد مكنتنا RLR من القيام بشيء يستحيل القيام به باستخدام كريسبر: لقد قمنا بتقطيع جينوم بكتيري عشوائيًا ، وحولنا تلك الأجزاء الجينية إلى حمض نووي أحادي السلسلة في الموقع ، واستخدمناها لفحص ملايين التسلسلات في وقت واحد". ماكس شوبرت ، دكتوراه ، ما بعد الدكتوراة في مختبر Wyss Core عضو هيئة التدريس جورج تشيرش ، دكتوراه. "RLR هي أداة تحرير جيني أبسط وأكثر مرونة يمكن استخدامها في تجارب متعددة الإرسال بشكل كبير ، والتي تقضي على السمية التي غالبًا ما تُلاحظ مع CRISPR وتحسن قدرة الباحثين على استكشاف الطفرات على مستوى الجينوم."

    Retrons: من اللغز إلى الأداة الهندسية

    Retrons عبارة عن شرائح من الحمض النووي البكتيري تخضع لنسخ عكسي لإنتاج أجزاء من الحمض النووي أحادي السلسلة (ssDNA). كان وجود Retrons معروفًا منذ عقود ، ولكن وظيفة ssDNA التي ينتجونها علماء مرتبكين من الثمانينيات حتى يونيو 2020 ، عندما اكتشف الفريق أخيرًا أن retron ssDNA يكتشف ما إذا كان الفيروس قد أصاب الخلية ، مكونًا جزءًا من المناعة البكتيرية النظام.

    بينما كان يُنظر إلى retrons في الأصل على أنها مجرد نزوة غامضة للبكتيريا ، فقد أصبح الباحثون مهتمين بها أكثر على مدى السنوات القليلة الماضية لأنها ، مثل CRISPR ، يمكن استخدامها لتحرير الجينات بدقة ومرونة في البكتيريا والخميرة وحتى الخلايا البشرية.

    قال شوبرت: "لفترة طويلة ، كانت تقنية كريسبر تعتبر شيئًا غريبًا تفعله البكتيريا ، وقد غيرت معرفة كيفية تسخيرها لهندسة الجينوم العالم. Retrons هي ابتكار بكتيري آخر قد يوفر أيضًا بعض الإنجازات المهمة". وقد أثار اهتمامه في retrons منذ عدة سنوات بسبب قدرتها على إنتاج ssDNA في البكتيريا - وهي ميزة جذابة للاستخدام في عملية تحرير الجينات تسمى إعادة اتحاد oligonucleotide.

    تتطلب تقنيات تحرير الجينات القائمة على إعادة التركيب دمج ssDNA الذي يحتوي على طفرة مرغوبة في DNA الكائن الحي ، والذي يمكن القيام به بإحدى طريقتين. يمكن قطع الحمض النووي مزدوج الشريطة ماديًا (باستخدام CRISPR-Cas9 ، على سبيل المثال) لحث الخلية على دمج تسلسل متحور في جينومها أثناء عملية الإصلاح ، أو يمكن لشريط DNA متحور وبروتين صلب أحادي السلسلة (SSAP) يتم إدخالها في خلية تتكاثر بحيث يقوم SSAP بدمج حبلا متحولة في الحمض النووي للخلايا الوليدة.

    "لقد توصلنا إلى أن retrons يجب أن تمنحنا القدرة على إنتاج ssDNA داخل الخلايا التي نريد تعديلها بدلاً من محاولة إجبارها على الخلية من الخارج ، ودون إتلاف الحمض النووي الأصلي ، وكلاهما من الصفات المقنعة للغاية ،" قال المشارك. - المؤلف الأول دانيال جودمان ، دكتوراه ، زميل أبحاث خريج سابق في معهد Wyss وهو الآن زميل جين كوفين تشايلدز لما بعد الدكتوراه في UCSF.

    عامل جذب آخر للريترون هو أن تسلسلاتهم نفسها يمكن أن تكون بمثابة "رموز شريطية" تحدد الأفراد داخل مجموعة من البكتيريا الذين تلقوا كل تسلسل ريترون ، مما يتيح شاشات مجمعة أسرع بشكل كبير من سلالات متحولة تم إنشاؤها بدقة.

    لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم بالفعل استخدام retrons لتحقيق إعادة اتحاد فعال مع retrons ، ابتكر Schubert وزملاؤه أولاً بلازميدات دائرية من الحمض النووي البكتيري تحتوي على جينات مقاومة للمضادات الحيوية موضوعة ضمن تسلسلات retron ، بالإضافة إلى جين SSAP لتمكين تكامل تسلسل retron في الجينوم البكتيري. قاموا بإدخال هذه البلازميدات retron في بكتيريا E. coli لمعرفة ما إذا كانت الجينات قد تم دمجها بنجاح في جينوماتها بعد 20 جيلًا من تكاثر الخلايا. في البداية ، أدرج أقل من 0.1٪ من الإشريكية القولونية التي تحمل نظام إعادة اتحاد الريترون الطفرة المرغوبة.

    لتحسين هذا الأداء الأولي المخيب للآمال ، أجرى الفريق عدة تعديلات جينية على البكتيريا. أولاً ، قاموا بتعطيل آلية إصلاح عدم التطابق الطبيعي للخلايا ، والتي تصحح أخطاء تكرار الحمض النووي ، وبالتالي يمكنها "إصلاح" الطفرات المرغوبة قبل أن تتمكن من نقلها إلى الجيل التالي. لقد عطّلوا أيضًا جينين بكتيريين يرمزان إلى نوكليازات خارجية - إنزيمات تدمر ssDNA العائم الحر. زادت هذه التغييرات بشكل كبير من نسبة البكتيريا التي أدرجت تسلسل الريترون ، إلى أكثر من 90 ٪ من السكان.

    علامات الاسم للطفرات

    الآن بعد أن أصبحوا واثقين من دمج retron ssDNA في جينومات البكتيريا الخاصة بهم ، اختبر الفريق ما إذا كان بإمكانهم استخدام retrons باعتباره "اختصارًا" للتسلسل الجيني ، مما يتيح إجراء العديد من التجارب في خليط. نظرًا لأن كل بلازميد له تسلسل ريترون فريد خاص به يمكن أن يعمل كـ "علامة اسم" ، فقد اعتقدوا أنه يجب أن يكونوا قادرين على تسلسل الريترون الأقصر بكثير بدلاً من الجينوم البكتيري بأكمله لتحديد الطفرة التي تلقتها الخلايا.

    أولاً ، اختبر الفريق ما إذا كان بإمكان RLR اكتشاف طفرات مقاومة المضادات الحيوية المعروفة في الإشريكية القولونية. ووجدوا أنه يمكن - أن تسلسلات retron التي تحتوي على هذه الطفرات كانت موجودة بنسب أكبر بكثير في بيانات التسلسل مقارنة بالطفرات الأخرى. قرر الفريق أيضًا أن RLR كان حساسًا ودقيقًا بدرجة كافية لقياس الاختلافات الصغيرة في المقاومة التي تنتج عن طفرات مشابهة جدًا. بشكل حاسم ، جمع هذه البيانات عن طريق تسلسل الرموز الشريطية من مجموعة البكتيريا بأكملها بدلاً من عزل وتسلسل الطفرات الفردية ، يسرع العملية بشكل كبير.

    بعد ذلك ، أخذ الباحثون RLR خطوة أخرى إلى الأمام لمعرفة ما إذا كان يمكن استخدامه على الحمض النووي المجزأ عشوائيًا ، ومعرفة عدد retrons التي يمكنهم استخدامها مرة واحدة. لقد قاموا بتقطيع جينوم سلالة من الإشريكية القولونية شديدة المقاومة لمضاد حيوي آخر ، واستخدموا تلك الأجزاء لبناء مكتبة من عشرات الملايين من المتواليات الجينية الموجودة داخل متواليات ريترون في البلازميدات. "لقد تألقت بساطة RLR حقًا في هذه التجربة ، لأنها سمحت لنا ببناء مكتبة أكبر بكثير مما يمكننا استخدامه حاليًا مع CRISPR ، حيث يتعين علينا تجميع كل من الدليل وتسلسل الحمض النووي للمانحين للحث على كل طفرة ،" قال شوبرت.

    تم إدخال هذه المكتبة بعد ذلك في سلالة E coli المحسّنة من RLR لتحليلها. مرة أخرى ، وجد الباحثون أن retrons التي تمنح مقاومة المضادات الحيوية يمكن التعرف عليها بسهولة من خلال حقيقة أنها تم تخصيبها بالنسبة للآخرين عندما تم ترتيب مجموعة البكتيريا.

    قال كبير المؤلفين جورج: "القدرة على تحليل مكتبات متحولة مجمعة ومشفرة باستخدام RLR تتيح إجراء ملايين التجارب في وقت واحد ، مما يسمح لنا بمراقبة آثار الطفرات عبر الجينوم ، وكذلك كيفية تفاعل هذه الطفرات مع بعضها البعض". تشيرش ، التي تقود مجال تركيز البيولوجيا التركيبية في معهد Wyss ، وهي أيضًا أستاذة في علم الوراثة في HMS. "يساعد هذا العمل في إنشاء خارطة طريق نحو استخدام RLR في أنظمة وراثية أخرى ، مما يفتح العديد من الاحتمالات المثيرة للأبحاث الجينية المستقبلية."

    ميزة أخرى تميز RLR عن CRISPR هي أن نسبة البكتيريا التي تدمج بنجاح طفرة مرغوبة في جينومها تزداد بمرور الوقت مع تكاثر البكتيريا ، بينما تميل طريقة CRISPR "طلقة واحدة" إما إلى النجاح أو الفشل في المحاولة الأولى. يمكن دمج RLR مع CRISPR لتحسين أداء التحرير ، أو يمكن استخدامه كبديل في العديد من الأنظمة التي تكون فيها تقنية CRISPR سامة.

    لا يزال هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به على RLR لتحسين وتوحيد معدل التحرير ، ولكن الإثارة تتزايد بشأن هذه الأداة الجديدة. يمكن لطبيعة RLR البسيطة والمبسطة أن تمكن من دراسة كيفية تفاعل الطفرات المتعددة مع بعضها البعض ، وتوليد عدد كبير من نقاط البيانات التي يمكن أن تمكن من استخدام التعلم الآلي للتنبؤ بمزيد من التأثيرات الطفرية.


    كيف تعمل خلايا الإشريكية القولونية في الأمعاء البشرية

    اكتشف عالم الأحياء الجزيئية والخلوية كين كامبيلون عاملًا رئيسيًا في كيفية تأثير الإشريكية القولونية الضارة على أمعاء الناس.

    صورة بالمجهر الإلكتروني الماسح للقاعدة المكونة من الإشريكية القولونية الضارة في الأمعاء الغليظة للإنسان. (صور كين كامبيلوني / أوكون)

    كين كامبيلون ، الأستاذ المساعد في البيولوجيا الجزيئية والخلوية في كلية الآداب والعلوم الليبرالية ، في مختبره في بيتش هول. (كريستين باكلي / أوكون فوتو)

    البكتيريا الإشريكية القولونية، المعروف باسم بكتريا قولونية، له سمعة ازدواجية. يخبرنا العلماء أن معظم سلالات الميكروب تعيش بسلام في أحشائنا أو أحشاء الثدييات الأخرى ، حيث تتغذى على أجزاء من الطعام ، ولا تسبب أي ضرر أو حتى تخلق منافع لمضيفيها.

    لكن الصور البشعة لـ بكتريا قولونية تحكي العدوى قصة مختلفة: بعد تناول الطعام الملوث بالسلالات المسببة للأمراض ، يمكن أن يعاني الناس من القيء والإسهال والدوسنتاريا. وفي حالات نادرة ، يمكن أن تؤدي البكتيريا إلى الفشل الكلوي وحتى الموت.

    يريد كين كامبيلون ، الأستاذ المساعد في البيولوجيا الجزيئية والخلوية في كلية الآداب والعلوم الليبرالية ، أن يفهم كيف يمكن لهذه البكتيريا أن تلعب مثل هذه الأدوار المختلفة. من خلال التركيز على التفاعلات بين أكثرها دموية بكتريا قولونية سلالات وخلايا الأمعاء البشرية ، فهو لا يتعلم فقط كيفية عمل البكتيريا ، ولكن كيف تعمل خلايانا أيضًا.

    اكتشف كامبيلون مؤخرًا بروتينًا معينًا في خلايا الأمعاء الغليظة للإنسان يتم الاستيلاء عليه بكتريا قولونية ويساعد على ربط البكتيريا بجدار الأمعاء.

    يقول: "لقد وجدت مسببات الأمراض طرقًا ذكية حقًا للسيطرة على العمليات الطبيعية لخلايانا". "غالبًا ما يعرفون المزيد عن خلايانا أكثر مما نعرفه ، وهذا أمر مثير للاهتمام حقًا."

    سلالة بكتريا قولونية أن دراسات كامبيلون تنتمي إلى مجموعة من البكتيريا تسمى النزف المعوي بكتريا قولونية، أو EHEC ، التي غالبًا ما تصدر الأخبار الدولية عندما يأكل الناس لحومًا أو خضروات ملوثة. في عام 2011 ، أصاب تفشي سلالة نزفية في ألمانيا أكثر من 3700 شخص ، مما أسفر عن مقتل 45. تقدر مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها أن حوالي 75000 إصابة تحدث كل عام في الولايات المتحدة.

    يقول كامبيلون إن سبب هذا المستوى المرتفع من الفوعة هو سلسلة من عمليات الاستحواذ الجينية بواسطة البكتيريا الضارة. قام العلماء بتسلسل عدة أنواع من بكتريا قولونية، ووجدوا أكثر من 1000 جين في المجموعة الضارة غير موجودة في المجموعة غير المؤذية أو المتعايشة.

    لكنه يضيف أنه من بين حوالي 1000 جين تم تحديدها على أنها مسببة للأمراض ، تم تصنيف عدد قليل نسبيًا منها.

    يقول: "نحن نعرف القليل جدًا عن الجينات في EHEC التي تختلف عن النسخة المتعايشة". "هدفي هو فهم أفضل لكيفية سيطرة مجموعة من الجينات التي تشفر البروتينات تسمى المؤثرات على أهداف خلاياها البشرية."

    على وجه الخصوص ، اكتسبت الأنواع الأكثر خطورة من الجينات لإنتاج مادة سامة تسمى ذيفان الشيغا ، والتي تقول كامبيلون إنها يمكن أن تسبب مرضًا يتراوح من غير سارة إلى يهدد الحياة.

    يقول: "إذا تم إطلاق السم في الأمعاء ، فسوف تصاب بالإسهال والدوسنتاريا". "ولكن إذا دخل مجرى الدم ، يمكن أن يسبب تلفًا خطيرًا في الكلى ويؤدي إلى الوفاة." بالإضافة إلى ذلك ، يضيف ، لا توجد حاليًا أدوية معروفة لمتلازمة تسمم الدم ، والمضادات الحيوية تزيد الأعراض سوءًا فقط. يجب على المرضى فقط الانتظار والأمل.

    يركز بحث كامبيلون على كيفية تحكم تهريب وتنظيم البروتينات في شكل الخلايا. متي بكتريا قولونية يعلقون أنفسهم على جدار الأمعاء ، مما يعطل تنظيمها الطبيعي. يفعلون ذلك عن طريق إيصال البروتينات البكتيرية إلى الخلية ، والتي بدورها تقوم بتجنيد بروتينات خلايا معوية معينة تشكل الخلية بشكل طبيعي.

    صورة بالمجهر الإلكتروني الماسح للجزء الأكبر & # 039 الرئيسي & # 039 المكون من الإشريكية القولونية الضارة في الأمعاء الغليظة للإنسان. (صور كين كامبيلوني / أوكون)

    في عام 2004 ، كان Campellone أول من حدد بروتينًا يحتوي على بكتريا قولونية حقنه في خلايا الأمعاء ، مما يتسبب في إنتاج انتفاخ سمين يرفع البكتيريا الملتصقة بعيدًا عن الجدار. يطلق العلماء على هذا الكتلة اسم "قاعدة التمثال" - لأنها تبدو بالفعل مثل واحدة - لكنهم ما زالوا غير متأكدين من الغرض منها.

    اكتشف كامبيلون أيضًا مؤخرًا بروتينًا في الخلايا المعوية البشرية يتفاعل مع البروتين البكتيري للمساعدة في تكوين قاعدة التمثال. نشر هذه النتائج في عدد يونيو 2012 من مجلة الكيمياء البيولوجية.

    هذا الاكتشاف مهم لأنه إذا تم تطوير دواء يمكن أن يمنع قاعدة التمثال من الإنتاج ، فعندئذٍ بكتريا قولونية قد لا يكون قادرًا على الالتصاق بجدار الأمعاء ، كما يوضح. في هذه الحالة ، قد تغسل البكتيريا ببساطة نظام الشخص ، مما يسبب ضررًا طفيفًا.

    في الفصل وفي مختبره ، يقول كامبيلون إن هذه الأمثلة من بحثه تعطي طلابه أمثلة واقعية للمعلومات التي تعلموها عن بنية الخلية.

    "عندما نقوم بتدريس علم الأحياء الخلوي ، نظهر للطلاب أن الكثير مما نعرفه عن كيفية عمل الخلايا البشرية بشكل طبيعي هو من دراسة العدوى" ، كما يقول ، مشيرًا إلى أن العديد من البروتينات الخلوية تم اكتشافها فقط في سياق مسببات الأمراض التي تحاول استغلال معهم.

    يقول: "القدرة على طرح الأسئلة العلمية بشكل تجريبي في المختبر ثم الحصول على إجابة يمكن أن تفيد الناس - وهذا هو الجزء الأكثر إثارة للطلاب وبالنسبة لي". "يمكنك أن تكون أول شخص في العالم يعرف شيئًا ما."


    البكتيريا والإشريكية القولونية في الماء

    الماء ، مثل أي شيء آخر على الأرض ، بما في ذلك أنت ، مليء بالبكتيريا. بعض البكتيريا مفيدة والبعض الآخر ليس كذلك. الإشريكية القولونية (بكتريا قولونية) البكتيريا الموجودة في الجهاز الهضمي للحيوانات ، يمكن أن تدخل البيئة ، وإذا اتصل بها الناس ، يمكن أن تسبب مشاكل صحية وأمراض. اكتشف التفاصيل هنا.

    البكتيريا و بكتريا قولونية في الماء

    الإشريكية القولونية أو بكتريا قولونية هي نوع من البكتيريا القولونية البرازية التي توجد بشكل شائع في أمعاء الحيوانات والبشر. بكتريا قولونية في الماء مؤشر قوي على تلوث مياه الصرف الصحي أو فضلات الحيوانات. يمكن أن تحتوي مياه الصرف الصحي وفضلات الحيوانات على أنواع عديدة من الكائنات الحية المسببة للأمراض. قد يؤدي الاستهلاك إلى مرض شديد لدى الأطفال دون سن الخامسة ، والذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة ، وكبار السن هم الأكثر عرضة للإصابة.

    البكتيريا هي كائنات وحيدة الخلية شائعة وهي مكون طبيعي من البحيرات والأنهار والجداول. معظم هذه البكتيريا غير ضارة للإنسان ، ومع ذلك ، فإن بعض البكتيريا ، التي يسكن بعضها عادة في القناة المعوية للحيوانات ذوات الدم الحار ، لديها القدرة على التسبب في المرض والإصابة بالبشر. غالبًا ما تشير الأعداد الكبيرة من هذه البكتيريا غير الضارة إلى أعداد كبيرة من البكتيريا الضارة بالإضافة إلى الكائنات الحية الأخرى المسببة للأمراض مثل الفيروسات والطفيليات.

    تتمثل إحدى طرق تحديد عدد البكتيريا في حساب عدد مستعمرات البكتيريا التي تنمو على وسط مُعد.

    الإشريكية القولونية (يُختصر كـ بكتريا قولونية) هي بكتيريا موجودة في البيئة والأطعمة وأمعاء البشر والحيوانات. بكتريا قولونية هي مجموعة كبيرة ومتنوعة من البكتيريا. على الرغم من أن معظم سلالات بكتريا قولونية غير ضارة ، والبعض الآخر يمكن أن يجعلك مريضا. بعض أنواع ملفات بكتريا قولونية يمكن أن يسبب الإسهال ، بينما يتسبب البعض الآخر في التهابات المسالك البولية وأمراض الجهاز التنفسي والالتهاب الرئوي وأمراض أخرى.

    مجموع القولونيات

    القولونيات الكلية هي قضبان تشكيل سالبة الجرام أو الهوائية أو اللاهوائية الاختيارية. كان يُعتقد في الأصل أن هذه البكتيريا تشير إلى وجود تلوث برازي ، ولكن تم العثور على القولونيات الكلية منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة ولا ترتبط دائمًا بالجهاز الهضمي للحيوانات ذوات الدم الدافئ. لا يزال عدد البكتيريا القولونية الكلية في البيئة مستخدمًا على نطاق واسع كمؤشر لمياه الشرب في الولايات المتحدة.

    القولونيات البرازية

    البكتيريا القولونية البرازية هي مجموعة فرعية من البكتيريا القولونية التي تم استخدامها لوضع معايير جودة المياه الجرثومية الأولى. القدرة على النمو في درجة حرارة مرتفعة (44.5 درجة مئوية) تفصل هذه البكتيريا عن القولونيات الكلية وتجعلها مؤشرًا أكثر دقة للتلوث البرازي من قبل الحيوانات ذوات الدم الحار. تم الكشف عن البكتيريا القولونية البرازية عن طريق حساب المستعمرات ذات اللون الأزرق الداكن إلى الأزرق الرمادي التي تنمو على مرشحات 0.65 ميكرون موضوعة على أجار MFC المحتضن في فرن 44.5 درجة مئوية لمدة 22-24 ساعة. يشير وجود القولونيات البرازية في الماء إلى حدوث تلوث برازي للماء من قبل حيوان ذوات الدم الحار ، ومع ذلك ، لم تجد الدراسات الحديثة أي علاقة إحصائية بين تركيزات القولونيات البرازية والمرض المرتبط بالسباح.

    الإشريكية القولونية (بكتريا قولونية) هي بكتيريا على شكل قضيب توجد عادة في الجهاز الهضمي وبراز الحيوانات ذوات الدم الحار. وهو عضو في مجموعة البكتيريا القولونية البرازية ويتميز بعدم قدرته على تكسير اليورياز. بكتريا قولونية يتم تحديد الأعداد في المياه العذبة من خلال حساب عدد المستعمرات الصفراء والأصفر البني التي تنمو على مرشح 0.45 ميكرون يوضع على وسط m-TEC ويحتضن عند 35.0 درجة مئوية لمدة 22-24 ساعة. تؤكد إضافة ركيزة اليوريا أن المستعمرات موجودة بكتريا قولونية. هذه البكتيريا هي مؤشر مفضل للاستجمام في المياه العذبة ويوفر وجودها دليلًا مباشرًا على التلوث البرازي من الحيوانات ذوات الدم الحار. على الرغم من أنها غير ضارة عادة ، بكتريا قولونية يمكن أن تسبب أمراضًا مثل التهاب السحايا وتسمم الدم والمسالك البولية والتهابات الأمعاء. سلالة تم اكتشافها مؤخرًا من بكتريا قولونية (بكتريا قولونية 0157: H7) يمكن أن يسبب مرضًا خطيرًا وقد يؤدي إلى الوفاة عند الأطفال الصغار وكبار السن.

    العلاقة بين البكتيريا والمرض

    يمكن أن يتسبب استهلاك الماء الملوث ببراز الحيوانات ذوات الدم الحار أو ملامسته لها في الإصابة بمجموعة متنوعة من الأمراض. من المحتمل أن يكون الانزعاج الطفيف في الجهاز الهضمي هو أكثر الأعراض شيوعًا ، ومع ذلك ، فإن مسببات الأمراض التي قد تسبب مرضًا طفيفًا فقط لدى بعض الأشخاص قد تسبب حالات خطيرة أو الوفاة لدى الآخرين ، خاصة في الصغار جدًا أو كبار السن أو أولئك الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة.


    بكتريا قولونية

    سيراجع محررونا ما قدمته ويحددون ما إذا كان ينبغي مراجعة المقالة أم لا.

    بكتريا قولونية, (الإشريكية القولونية) ، أنواع البكتيريا التي تعيش عادة في المعدة والأمعاء. متي بكتريا قولونية يُستهلك في الماء أو الحليب أو الطعام الملوث أو ينتقل عن طريق لدغة ذبابة أو حشرة أخرى ، يمكن أن يسبب مرضًا معديًا معويًا. يمكن أن تؤدي الطفرات إلى سلالات تسبب الإسهال عن طريق إفراز السموم أو غزو بطانة الأمعاء أو الالتصاق بجدار الأمعاء. يتكون علاج أمراض الجهاز الهضمي إلى حد كبير من استبدال السوائل ، على الرغم من أن الأدوية المحددة فعالة في بعض الحالات. عادة ما يكون المرض محدودًا ذاتيًا ، مع عدم وجود دليل على آثار طويلة الأمد. ومع ذلك ، سلالات خطيرة ، مثل بكتريا قولونية O157: H7 و بكتريا قولونية O104: H4 ، يمكن أن يسبب الإسهال الدموي والفشل الكلوي والموت في الحالات القصوى. الطهي السليم للحوم وغسل المنتجات يمكن أن يمنع العدوى من مصادر الطعام الملوثة. بكتريا قولونية يمكن أن يسبب التهابات المسالك البولية عند النساء.


    60+ مصطلحات وتعريفات HSC في علم الأحياء:

    الوراثة

    مثال تعريف المصطلح والمفاهيم ذات الصلة
    التكاثر الجنسيتأتي المعلومات الجينية من الجنسين ، ويجب أن تلتقي الأمشاج وتندمجبالنسبة للبشر ، سوف تلتقي البويضة والحيوانات المنوية. بالنسبة للزهور ، ستلتقي البويضة وحبوب اللقاح.
    التكاثر اللاجنسيلا يتطلب لقاء بويضة وحيوانات منوية (الأمشاج) ، وعادة ما يأتي من كائن حي واحد يمكن أن تنقسم البكتيريا من خلية واحدة في عملية تسمى الانشطار الثنائي
    الجاميتالأمشاج عبارة عن خلايا يمكن أن تؤدي إلى ظهور كائن حي جديد عندما تلتقي بمشيج من الجنس الآخر.تحتوي الأمشاج عادة على كروموسومات أحادية الصيغة الصبغية (نصف عدد الكروموسومات في الشخص البالغ).
    الإخصاب الخارجيتلتقي البويضات والحيوانات المنوية خارج جسد الأنثىيمكن للأسماك والضفادع إطلاق بيضها وحيواناتها المنوية خارج أجسامها. يساعد الماء في إبقائها رطبة.
    الإخصاب الداخليتلتقي البويضات والحيوانات المنوية داخل جسد الأنثىشوهد في البشر والكلاب والقطط
    الانشطار الثنائيType of asexual reproduction where bacteria ‘split’ in half, each half becomes a new daughter cellWhen comparing the life cycle between prokaryotes and eukaryotes, there are similarities that can be drawn. Both replicate their DNA, and both increase the size of the cell to create two daughter cells except this occurs in the organism level for bacteria, and the cell level for humans.
    مهدهاType of yeast asexual reproduction where cells grow bigger until a little ‘bud’ forms on the mother cell. This bud grows bigger until it is big enough to break off. Great demonstration of budding is the immortal hydra
    الانقسام المتساويCell division where daughter cells have the same number of chromosomes Human somatic cells replicate by mitosis. The new daughter cells are identical to the mother cell.
    الانقسام الاختزاليThe process by which cells are replicated but it is different from mitosis because 1 parent cell gives rise to 4 daughter cells, which are different because of crossing overHaploid gametes are produced from meiosis. It is important that the daughter cells aren’t identical to the mother cells.
    تكرار الحمض النوويMaking new copies of DNA so new cells can have a copy DNA replication is a semi-conservative process which means that the two new DNA molecules that are made contains one strand of the original DNA
    النسخThe process of copying information encoded in DNA into a ‘photocopy’ or RNA so the ribosome can read itDNA is hard to read because it is so long and the structure is different. mRNA is a direct copy of the sequences in DNA, making it easier to use the information encoded in the genome
    ترجمةRibosome ‘reading’ the mRNA which tells it to recruit certain amino acids. Results in a polypeptide chaintRNAs carry amino acids to the growing polypeptide chain
    بولي ببتيداتPolypeptides are short proteins made up of chains of amino acidsPolypeptides are usually smaller than proteins but larger than peptides and amino acids
    كروموسومA chromosome is a package of DNA, which is a long DNA molecule that is coiled tightly for easy storage and movementHumans have 46 chromosomes (26 pairs)
    الجينA gene codes for a particular characteristic. A gene is a section of our DNA moleculeThe gene for eye colour
    أليلAllele is a form of a gene. For each gene, we have two alleles - one from mum and one from dadA blue eye allele and a brown eye allele
    النمط الظاهريThis is the physical characteristic of a genotypeBrown eyes are coded for by genotype ‘Aa’
    الطراز العرقىA genotype is the genetic code for a characteristicأأ
    Homozygous genotypesGenotypes where the two alleles are the sameAA or aa
    Heterozygous genotypesGenotypes where the two alleles are differentAa or Bb
    Simple dominanceWhere one allele is completely dominant over the other (the recessive allele)Where greenness is dominant over yellowness (of Mendel’s peas)
    Monohybrid crossA Medelian cross where the two individuals have the same genotypeCross of AA and AA or Aa and Aa
    الهيمنة المشتركةWhere two or more alleles have equal dominance (which gives rise to a third outcome)Snapdragons experiment, where a red one and a white one will cross to form a pink one. Red and white are co-dominant.
    Sex-linked genesA common genetic variation that occurs in >1% of the population >1% of people have a C T nucleotide mutation in a specific part of their DNA
    Single nucleotide polymorphism (SNP)A common genetic variation that occurs in >1% of the population >1% of people have a C T nucleotide mutation in a specific part of their DNA
    تسلسل الحمض النوويFinding out what the sequence of DNA isIllumina technology is commonly used at and can find the sequence (CTTAGACCGA…) of almost all of the 3 billion base pairs that you have

    Genetic Change

    شرط
    تعريفExample and related concepts
    MutagenAnything causing mutationsCigarette smoke
    طفرهA change in DNA sequencePoint mutations are one nucleotide differences in a gene (CTأGTA CTتيGTA)
    Genetic flow/gene mutationIntroducing genes of one population into another by breeding between two populationsA bee carrying the pollen from one population of flowers to another can be considered genetic flow
    التنوع الجينيVariation in a genetic pool for a particular characteristicGenetic diversity is the reason why some people have black hair, others have brown hair, and others still can have blonde or red hair.
    التكنولوجيا الحيويةUsing biology for industryWe can use massive cultures of bacteria to make drugs at the industrial scale
    التلقيح الاصطناعيTaking semen from a male animal and inserting it into a female uterus Farmers pick which cows mate to ensure that the cow with the best characteristics mate and to prevent inbreeding
    Artificial pollinationTaking pollen or stamen from one plant into the pistil of anotherThe characteristics of flowers can be mixed
    CloningCreating a genetically identical copy of an organism Whole organism cloning of dolly the sheep
    Transgenic organismsSpecies which are the result of genetic modification'Anti-freeze strawberries’

    Infectious Disease

    شرطتعريفExample and related concepts
    العوامل الممرضةA foreign body that can cause diseaseChickenpox
    AntigenMolecules made of protein which are on the surface of cells that trigger the immune response when they detect infectious pathogensThe Rhesus antigen causes our blood type to be + or -
    الجسم المضادMade by plasma cells which specifically target a pathogen by binding to it Starts getting released after the innate immune system can’t defeat the infection
    وباءAn infectious disease spreading across a wide rangeAIDS epidemic
    Innate immune systemMade up of neutrophils, macrophages and other cells to attack any non-specific response Any bacteria or virus entering gets attacked by the same molecules. على سبيل المثال regardless if it is بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية أو بكتريا قولونية, they get attacked by cytokines and other molecules
    Adaptive immune systemMade up of T cells and B cells and attack a specific pathogen T cells and B cells prepare chemicals and molecules to specifically attack either بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية أو بكتريا قولونية
    Cytokines Proteins that immune cells use to communicate with each other Cells can release growth factors (GFs), interferons (IFs) and interleukins (ILs)
    Cell differentiationHow cells become specialised for their different functions. They all start off exactly the sameWhite blood cells specialise from stem cells
    QuarantineIsolation after coming from another country to make sure they don’t spread potential diseasesWaiting to see if plants/animals have introduced infectious diseases prevents introducing the disease to an unimmune public
    Passive immunityInjection of someone else’s antibodies If you wait for your body to respond to neutralise snake bites, it’ll be too late. We use another animals’ antibodies and inject it into the affected person. These antibodies will act to neutralise the bite without needing an immune reaction
    Active immunityMaking your own antibodies After a vaccine, your body responds by making antibodies against the infectious agent

    Non-Infectious Disease and Disorders

    شرطتعريفExample and related concepts
    الاستتبابA process involving feedback networks (positive and negative) that means that organisms (like humans) can adapt to changes in their environmentWhen it is warm, mammals have mechanisms like sweating which allow us to adapt to the environment. If we did not have these mechanisms, our enzymes would denature!
    الانزيماتA protein that is responsible for lowering the activation energy of a reaction, making it occur fasterBromalain is an enzyme found in pineapple and kiwi fruit.
    Lock and key model of substrate specificity for enzymes.
    Enzymes will become denatured if the temperature or pH changes outside of its optimal range.
    SubstratesMolecules part of a chemical reaction which react together to form the productsSubstrates are the molecules which go into enzymes
    أفضلBest for efficiency of a reactionOptimal temperature of most human chemical reactions and their enzymes is around 37 degrees Celsius (this is our human body temperature is around this range)
    Endotherm organismsOrganisms which control their own body temperature, independently of the outside environment‘Warm blooded’ animals, such as humans and other mammals
    EctothermOrganisms which do not control their own body temperature, and rely on the outside environment‘Cold blooded’ animals, such as lizards and other reptiles
    Adaptive advantage An advantage of a particular characteristic which helps the organism to adapt to the environment, according to the theory of evolution by natural selection An adaptive advantage for a frog living in a green forest is that it has green skin which allows it to camouflage, and thus survive and pass on its genetic characteristics to its offspring
    الهرموناتChemicals which are used to control organs in the bodyAnti-diuretic hormone (ADH) can tell the kidney to reabsorb more water, and so the need to urinate is decreased
    مرضDisturbance in normal structure and function caused by something outside the bodyCan be caused by improper diet or radiation exposure
    اضطرابDisturbance in normal body structure and function caused by something inside the body Can be caused by genes, birth defects
    سرطانUncontrolled growth of cellsStomach cancer is when stomach cells keep dividing and don’t stop
    سقوطHow many new cases of this disease in x time?Estimated 14,320 new melanoma cases diagnosed in 2018
    PrevalenceHow many people have had this disease in x time? At the end of 2013, 53,215 people were living with melanoma
    MortalityNumber of deaths in a given time or location Skin cancer mortality in Australia is estimated to be 3.9% of all deaths in 2018
    علم الأوبئة The study of how a disease occurs and spreads and where it is most prevalentEpidemiology allows us to understand why a disease starts and spreads and how to tackle it
    الهندسة الوراثيةChanging the characteristics of an organism by changing its genesMice that glow due to the insertion of a gene that makes fireflies glow

    Bacterial Variable Number Tandem Repeats

    Bacterial Genomes

    Bacterial genomes can represent highly dynamic entities where mutation and structural change can occur at high rates and generate high-frequency variants within populations. However, this is not uniform across genomes, as genomes are mosaics of gene-coding regions, intergenic spaces, and repeated elements that evolve at dramatically different rates. In some bacteria, the gene order and nucleotide sequences of the genomes are highly conserved and little variation is observed among different isolates, while in others there is great variation. This can be due, in part, to the evolutionary history of a particular bacterium (old, young, recently emerged pathogen, etc.), but the diversity is also a function of particular subgenomic components evolving at accelerated rates. The diversity of some gene-coding regions may be much lower and much less dynamic than in other non-gene-coding regions or hypermutable loci. Transposable elements and insertion sequence (IS) elements can be very active and mediate some of these genomic changes. Large or small chromosomal inversions frequently occur between inverted repeat sequences IS elements can generate inverted repeats and make excellent targets for homologous recombination. The focus of this article is a particular category of hypermutable loci called ‘variable number tandem repeats’ (VNTRs).


    جرب هذه النصائح حول يرجع تاريخها

    هل تود الكتابة لنا؟ حسنًا ، نحن نبحث عن كتاب جيدين يريدون نشر الكلمة. تواصل معنا وسنتحدث.

    In this technique, bacteria are stained with crystal violet, and then exposed to a decolorizer followed by counterstaining using safranin dye. After this exposure, the bacteria that appear purple are the ones that have retained crystal violet in their cells in spite of exposure to a decolorizer. These are Gram-positive bacteria. On the other hand, the bacteria that appear pink are the ones that get decolorized and take up safranin dye. These are Gram-negative bacteria.


    DNA Replication in Prokaryotes Vs. حقيقيات النواة

    موقع

    بدائيات النوى do not have nucleus and other membrane-bound organelles, like mitochondria, endoplasmic reticulum, and golgi bodies. The prokaryotic DNA is present as a DNA-protein complex called nucleoid. The replication occurs in the cytoplasm of the cell.

    In case of حقيقيات النواة, the organisms that contain a membrane-bound nucleus, the DNA is sequestered inside the nucleus. Hence, the nucleus is the site for DNA replication in eukaryotes.

    Stage of Cell Division

    في بدائيات النوى, DNA replication is the first step of cell division, which is primarily through binary fission or budding.

    في حقيقيات النواة, cell division is a comparatively complex process, and DNA replication occurs during the synthesis (S) phase of the cell cycle.

    المبادرة

    DNA replication is initiated at a specific or unique sequence called the origin of replication, and ends at unique termination sites. The region of DNA between these two sites is termed as a replication unit or replicon.

    Prokaryotic DNA is organized into circular chromosomes, and some have additional circular DNA molecules called plasmids. The prokaryotic DNA molecules contain a single origin of replication and a single replicon. Moreover, these origin sites are generally longer than eukaryotic origin sites.

    هل تود الكتابة لنا؟ حسنًا ، نحن نبحث عن كتاب جيدين يريدون نشر الكلمة. تواصل معنا وسنتحدث.

    Eukaryotic DNA is comparatively very large, and is organized into linear chromosomes. Due to the high amount of material to be copied, it contains multiple origins of replication on each chromosome. DNA replication can independently initiate at each origin and terminate at the corresponding termination sites. Thus, each chromosome has several replicons, which enable faster DNA replication. The human genome that comprises about 3.2 billion base pairs gets replicated within an hour. If DNA replication was dependent on a single replicon, it would take a month’s time to finish replicating one chromosome.

    Direction of Replication

    Once initiated, DNA replication assembly proceeds along the DNA molecule, and the precise point at which replication is occurring is termed as the replication fork. Generally, in both prokaryotes and eukaryotes, the process of DNA replication proceeds in two opposite directions, from the origin of replication.

    However, in certain plasmids present in bacterial cells, unidirectional DNA replication has been observed. These plasmids replicate through the rolling circle model, wherein multiple linear copies of the circular DNA are synthesized and then circularized.

    الانزيمات

    Although a similar set of enzymes are involved in prokaryotic and eukaryotic DNA replication, the latter one is more complex and varied. The initiator proteins, single-stranded DNA-binding protein (SSB), primase, DNA helicase, and DNA ligase are present in both prokaryotes and eukaryotes.

    Enzymes specific to prokaryotes:

    إنزيم نشاط
    بوليميريز الحمض النووي أنا 5′ to 3′ polymerase, 3′ to 5′ exonuclease, 5′ to 3′ exonuclease
    بوليميريز الحمض النووي الثالث 5′ to 3′ polymerase, 3′ to 5′ exonuclease

    Enzymes specific to eukaryotes:

    إنزيم نشاط
    DNA polymerase α 5′ to 3′ polymerase
    DNA polymerase δ 5′ to 3′ polymerase, 3′ to 5′ exonuclease
    DNA polymerase ε 5′ to 3′ polymerase

    In addition, eukaryotes contain DNA polymerase γ, which is involved in mitochondrial DNA replication. Also, the topoisomerases, enzymes that regulate the winding and unwinding of DNA during the movement of replication fork, differ in their activity. Prokaryotes, generally use type II topoisomerase called DNA gyrase, that introduces a nick in both the DNA strands. On the contrary, most eukaryotes utilize type I topoisomerases, that cut a single strand of DNA, during the movement of the replication fork.

    شظايا أوكازاكي

    During DNA replication, the synthesis of one strand occurs in a continuous manner, whereas that of the other strand occurs in a discontinuous manner through the formation of fragments. The former strand is termed as the leading strand, the latter as the lagging strand, and the intermediate fragments are termed as the Okazaki fragments. The reason for such a difference is the antiparallel nature of DNA strands, as against the unidirectional activity of the DNA polymerase.

    بدائية النواة Okazaki fragments are longer, with the typical length observed in Escherichia coli (E. coli) being about 1000 to 2000 nucleotides.

    The length of حقيقيات النوى Okazaki fragments ranges between 100 and 200 nucleotides. Although comparatively shorter, they are produced at a rate slower than that observed in prokaryotes.

    نهاية

    The termination of DNA replication occurs at specific termination sites in both prokaryotes and eukaryotes.

    في بدائيات النوى, a single termination site is present midway between the circular chromosome. The two replication forks meet at this site, thus, halting the replication process.

    في حقيقيات النواة, the linear DNA molecules have several termination sites along the chromosome, corresponding to each origin of replication. However, the eukaryotic DNA replication is characterized by a unique end-replication problem, wherein a part of DNA present at the ends of the chromosome does not get replicated. So, the lagging strand is shorter than the leading strand. This problem is addressed in eukaryotes by the presence of non-coding, repetitive DNA sequence called telomeres, at the ends of chromosomes.

    المنشورات ذات الصلة

    The basic and smallest unit of life is a cell. This article gives information about the differences between prokaryotic and eukaryotic cells.

    DNA replication, the basis of biological inheritance, is made possible by certain enzymes present in cells. In this article, I talk about these prime replication enzymes and their functions.

    For those that didn't know, there are many similarities between prokaryotic and eukaryotic cells. These are two types of cells that make up living organisms, and this article will cover&hellip


    شاهد الفيديو: EHEC - Enterohaemorrhagic Escherichia coli detection bioMérieuxs solution (أغسطس 2022).