BIO111 Μικροβιολογια ιαλεξη 12 Μικροβιακη Εξελιξη- Συστηµατικη

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Η ιστορία της ζωης στη Γη 2. Γενεση των τριων Χωρων- ιαφορες 3. Φυλογενεση και ταξινοµιση 4. Παραδοσιακη ταξινοµιση 5. Μοριακη ταξινοµιση 6. Μοριακα χρονοµετρα-το 16S rrna 7. Το δεντρο της ζωης

Φωτογραφική λήψη εκ του σύνεγγυς ενός σχηµατισµού στρώσεων σιδήρου ( banded iron formation-bif) ηλικίας περίπου 2 δισ. χρόνων. Η φωτογραφία είναι από το σχηµατισµό σιδήρου Sokoman στο Labrador του Καναδά. Tα BIF είναι ιζηµατοειδείς δοµές της εποχής του Προκάµβριου και αποτελούνται από εναλλασσόµενες στρώσεις πυριτικών πετρωµάτων και ορυκτών σιδήρου όπως ο µαγνητίτης (Fe3O4) ή ο αιµατίτης (Fe2O3). Αναερόβια φωτότροφα βακτήρια φέρονται ως υπεύθυνα για τη διαδικασία αυτή. (Andrew Knoll, Harvard University. copyright American Society for Microbiology http://jb.asm.org/content/vol181/issue11/index.shtml)

Συγχρονοι στρωµατολιθοι θερµοφιλα κυανοβακτηρια (θερµοπηγη Yellowstone)

Ετσι αρχισε η Ζωη?

Υποθετικο ενεργειακο συστηµα των προγονικων κυτταρων

Nothing in biology has any meaning unless seen under the light of evolution. Theodosius Dobzhansky

σηµερα Ιστορια της Ζωης στη Γη

Οι τρεις Xωροι της ζωης

Προκαρυωτικοι/Ευκαρυωτικοι

ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑ ΓΕΝΟΣ ΕΙ ΟΣ π.χ. Escherichia coli

ΑΚΤΗΡΙA-ΑΡΧΑΙA- ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚOI ΟΙ ΚΥΡΙΟΤΕΡΕΣ ΙΑΦΟΡΕΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΟ ΒΑΚΤΗΡΙΑ ΑΡΧΑΙΑ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟΙ Membrane-bound nucleus - - + Cell Wall Muramic Acid present Muramic Acid present Muramic Acid absent Membrane lipids Ester-linked Ether-linked Ester-linked Ribosomes 70S 70S 80S (70S organelles) Initiator trna Formyl-methionine Methionine Methionine Introns in trn A genes Rare + + Operons + + - Capping and poly-a tailing of mrna - - + Plasmids Rare + + Translation sensitive to diptheri a toxin - + + RN A polymerases One-type (4 subunits) Several (8-12 subunits) 3 (12-14 subunits) Sensitivity to chloramphenicol, streptomycin, kanamycin rare + - - Methanogenesis - + - Reduction of S 0 to H 2 S + + - Nitroge n fixation + + - Chlorophyll-based photosynthesis + - + (chloroplasts)

Η µεταφραστικη µηχανη στους τρεις χωρους της ζωης Β ΑΚ ΤΗ Ρ ΙΑ Α Ρ ΧΑΙΑ Ε ΥΚ ΑΡ Υ ΩΤΙ Κ Ο Ι r ibo s o ma l s ubun it s 30 S an d 50 S =7 0 S 30 S an d 50 S =7 0 S 40 S an d 60 S =8 0 S r ibo s o ma l RN A ( rr N A) 16 S an d 23 S +5 s 16 S an d 23 S +5 S 18 S an d 28 S +5.8 S r ibo s o ma l p ro te in s ~5 0 50-65 ~7 5 t R N A g e n e s a bs e n c e of in t ro ns p res en c e o f in t ro n s, eu b a c t e ri a -li ke i n se q u e n c e p r e s en c e o f in t ro n s C C A - n uc le ot id e s on trna a dd e d b y e n z y m e a dd e d b y e n z y m e g en e t ic all y en co d e d in ia to r t RN A f orm y l- me t -t R NA m et hi n on y l-t RNA m et hio ny l- tr N A in tera c t io n b e t wee n rrn A- m RN A t hro u g h S hi ne - D alga r no t hro u g h S hi ne - D alga rno in dir ec t (th rou g h o th e r fa c to rs ) in it ia t ion fa c t o rs mo s ai c ( m o s t ar e e u c.-l ik e ) e long at ion f act o rs mo s ai c 5_ m R N A pol y (A ) t a il in it ia t ion fa c t o rs EF in pe pt idy l- tr N A tr an sl oc at ion EF in a m ino acy l-t RN A bin d ing no n -c a p p ed no n -c a p p ed c a p pe d s hor t s hor t u su all y -lo n g I F 1,2,3 e I F 5 A- homolo g u e e I F 1 A- homolo g u e E F - G E F -2 E F -2 E F - Tu E F - 1a E F - 1a

ΦΥΛΟΓΕΝΕΣΗ = ΤΑΞΙΝΟΜΙΣΗ

Πως µπορουµε να ταξινοµησουµε τους µικροοργανισµους?

ΠΑΡΑ ΟΣΙΑΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜHΣΗ 1. µορφολογία 2. θρεπτικά µέσα 3. κυτταρικό τοίχωµα 4. Gram χρώση 5. Εγκλειστα 6. Κινητικοτητα

Ελεγχος αναπτυξης µικροοργανισµου σε θρεπτικα µεσα

MΟΡΙΑΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜHΣΗ 1. Αναλυση Λιπαρων Οξεων (FAME) 2. Υβριδισµος DNA 3. Αλληλουχιες 16S RNA 4. Αλληλουχιες πρωτεινων 5. Αλληλουχιες γονιδιωµατων

Ταυτοποιηση µικροοργανισµων µε αναλυση λιπιδιων (περισσοτερα απο 200 διαφορετικα ειδη εχουν αποµονωθει απο βακτηρια)

Ταυτοποιηση µικροοργανισµων µε αναλυση λιπιδιων

Υβριδισµος γονιδιωµατικου DNA σαν ταξονοµικο εργαλειο

Το περιεχοµενο GC ειναι ενας δεικτης της εξελικτικης ιστοριας του µικροοργανισµου Gram +

ΜΟΡΙΑΚΑ ΧΡΟΝΟΜΕΤΡΑ Το 16S RNA σα µοριακό χρονόµετρο συντηρηµένες περιοχές Πλεονεκτηµατα 16S RNA εξελικτική απόσταση 1. Αρχαίο µόριο 2. Λειτουργία σταθερή 3. Παγκόσµια διασπορά 4. Αρκετά συντηρηµένο (97% οµοιο) 5. Αρκετά µεγάλου µεγέθους 6. Αλληλουχίες "υπογραφές"

Χαρακτηρισµος 16S RNA

Αλληλουχιση 16S RNA

Χαρακτηρισµος 16S RNA Εξελικτικη Αποσταση, E D

Φυλογενετικα δεντρα απο 16S RNA

Συσχετιση µεταξυ συντηρησης 16S RNA και υβριδοποιησης γονιδιωµατος

>99% του πληθυσµου των προκαρυωτικων οργανισµων δεν εχει ποτε µελετηθει >90% του πληθυσµου των προκαρυωτικων οργανισµων σε µια οικοθεση δεν ειναι καλλιεργισιµος

Αποµονωση 16S RNA απο το περιβαλλον

Τα φυλα των Αρχαιων Αλοφιλα, Οξυνοφιλα, Μεθανοπαραγωγα Υπερθερµοφιλα

Στο δεντρο της Ζωης µπορουν να τοποθετηθουν και οργανισµοι οι οποιοι δεν εχουν αποµονωθει ποτε

To δεντρο της Ζωης