Mokslo naujienos: aluje atrasta nauja mielių rūšis + Galapagai

http://www.sciencemag.org/news/2017/07/microbe-new-science-found-self-fermented-beer
Prieš pradedant šios dienos “Mokslo naujienų” įrašą, norėčiau trumpai aprašyti, kas įvyko praėjusį šeštadienį. Visiškai netikėtai pirmą kartą buvau pakviesta į Lietuvos blogger’ių susitikimą, vykusį Galapagų festivalio metu. Turėjau galimybę ne tik apsilankyti pačiame festivalyje, pagaliau gyvai pamatyti "Laikykitės ten", bet ir susipažinti su geriausiais Lietuvos blogger’ias: Ričardu Savukynu (kuris visus mus ir subūrė šiam susitikimui), Adu, Danguole, Dariumi, Pow, Loreta, Aivaru, Urte, Ele, Jolita ir Ryčiu. Ačiū festivalio organizatoriams už išskirtinį priėmimą bei visiems už kompaniją. Iki kitų susitikimų :) #blogapagai


Na o aš vis atrodo negaliu atsitraukti nuo alaus temos :D šį kaip aluje buvo rastas naujas mikrobas.

2014-ųjų gegužę grupė mokslininkų nuvyko į mažą alaus daryklą, esančią sename sandėlyje Sietle, Wašingtono valstijoje. Jų tikslas buvo identifikuoti naujas mielių rūšis. Ir be abejo paragauti pačio alaus :D Cody Morris, aludarys, vedžiojo mokslininkus po pastatą, įspėdamas apie didelę skylę grindyse. Tada jis grupę nusivedė prie senos vyno statinaitės, kurioje Morris brandino „laukinį alų“.

Augimui reikalingi cheminiai elementai

http://www.eoht.info/page/CHNOPS
Dar mokykloje esame išmokomi CHNOPS: anglis, vandenilis, azotas, deguonis, fosforas ir siera – pagrindiniai į organines medžiagas įeinantys cheminiai elementai. Kadangi organinės medžiagos yra visos gyvybės pagrindas, tai be šių bei kitų elementų neįmanomas ir mikroorganizmų augimas. Šiame ir kitame įrašuose aptarsime mikroorganizmams būtinus cheminius elementus.

Anglis
Neskaitant vandens, anglis yra vienas svarbiausių mikrobinio augimo poreikių. Anglis įeina į visų ląstelėje esančių organinių medžiagų sudėtį, todėl jos reikia visų šių medžiagų sintezei. Anglis sudaro maždaug pusę sauso bakterinės ląstelės svorio.

Chemoheterotrofai didžiąją dalį anglies gauna iš jų energijos šaltinių – organinių medžiagų: angliavandenių, lipidų ir baltymų. Chemoautotrofai ir fotoautotrofai anglį geba pasisavinti iš anglies dioksido.

Fizinės sąlygos. pH ir osmosinis slėgis

https://www.pinterest.com/pin/412994228305963248/
pH
Dauguma bakterijų geriausiai auga siaurame pH intervale, kuris yra artimas neutraliam (6,5-7,5). Pelėsiai ir mielės yra mažiau jautrūs pH ir gali augti platesniame pH reikšmių intervale, tačiau jų optimumas yra žemesnis nei bakterijų (pH 5-6). 

http://foodingredients.treetop.com/resource-library/white-papers/clearing-hurdles-with-real-fruit-ingredients/
Tik nedaugelis bakterijų geba augti labai rūgščioje aplinkoje, kurios pH yra mažesnis už 4. Todėl ir tokie maisto produktai kaip rauginti kopūstai, agurkėliai ir dauguma sūrių yra apsaugoti nuo gedimo –  vykstant jų gamybai, bakterinės fermentacijos metu, išskiriamos rūgštys. Šarminė aplinka taip pat stabdo mikrobinį augimą, bet ji retai naudojama maisto apdorojimui.

Įdomioji biologija: alaus gamybos procesas

http://alohonyai.blogspot.lt/2013/09/worldwide-beer-production-and.html
Alkoholio gamyba pirmoji biotechnologija, atsiradusi tūkstančius metų prieš moderniąsias biotechnologijas, todėl rašant mikrobiologijai skirtą blog'ą neįmanoma neaprašyti šio proceso. Pagrindinius gamybos etapus jau esu surašiusi šiame įraše, o šį kartą apie juos išsamiau. Kadangi jau ir taip netrumpas įrašas išėjo, tai šį kartą aprašomas gamybos procesas, o ne vykstančios reakcijos. 

https://malteursdefrance.com/
Salyklinimas.

Salyklas – dirbtiniu būdu sudaiginti grūdai. Salyklas yra substratas ir fermentų šaltinis tolimesnėms gamybos reakcijoms. Taip pat jis yra svarbus būsimo alaus skoniui ir spalvai.

Alaus gamybai dažniausiai naudojami miežiai (kvietiniam alui – ir kviečiai), nes:
  • jų grūdai išlaiko luobelę (puiki savybė transportavimui); 
  • turi stambius lukštus (misos filtracija); 
  • žema daigumo temperatūra; 
  • palyginti aukštas β-amilazės (angliavandenius skaidantis fermentas) kiekis salykle.

Išrūšiuoti grūdai yra nuplaunami ir dezinfekuojami, o vėliau išmirkomi ir daiginami. Pagrindinis miežių mirkymo tikslas – suaktyvinti grūdų gyvybinius procesus. Kad miežiai gerai dygtų, tinkamiausias išmirkymo laipsnis yra 42-45% drėgnumo. Optimali temperatūra mirkymui – 10-12°C. Gerą grūdų daigumą užtikrina aeracija.

Mikrobų augimas. Temperatūra

http://www.popsci.com/blog-network/our-modern-plagues/building-design-influences-bacterial-growth

Baigėme ganėtinai ilgą ir sunkų metabolizmo skyrių. Pereisime prie kiek lengvesnio, bet labai svarbaus skyriaus apie mikroorganizmų augimą.

Mikroorganizmų augimas yra ląstelių skaičiaus, o ne ląstelės dydžio, augimas. Nors ir per savo gyvenimą atskiros mikroorganizmų ląstelės dydžiu padvigubėja, palyginus su augalų ar gyvūnų didėjimu, jis yra nereikšmingas. Mikrobai telkiasi į kolonijas (ląstelių grupės, kurios yra pakankamai didelės, kad galėtume pamatyti be mikroskopo), kurias sudaro šimtai tūkstančių ląstelių.

Mikroorganizmų populiacijos gali sparčiai didėti. Suprasdami mikroorganizmų augimui reikalingas sąlygas, galime kontroliuoti mikroorganizmų, kurie sukelia ligas ar maisto gedimą, augimą. Taip pat mes galime skatinti augimą tų mikroorganizmų, kurie mums yra naudingi ar norime juos geriau ištirti.

Nemažai bakterijų geba išgyventi nepalankiose aplinkose, formuodamos bioplėveles. Pavyzdyje matomos Serratia marcescens bakterijos bioplėvelę suformavo ant plastiko gabalėlio. Bioplėvelių formavimasis sukelia nemažai problemų, kurias aptarsime bioplėvelių įraše.

https://www.pinterest.com/pin/107101297361020698/

Tolimesniuose įrašuose aptarsime fizines ir chemines augimui reikalingas sąlygas, įvairias mitybos terpes, bakterinių ląstelių dalijimąsi, mikrobinio augimo fazes bei metodus, kuriais matuojamas jų augimas.

Mokslo naujienos: DNR laikmena

 
https://giphy.com/gifs/harvard-medical-school-seth-shipman-3o7btTvtseudix9pfO

Yra nemažai skaitmeninių laikmenų – USB raktai, SD kortelės, DVD ir t.t. Nuo šiol ir DNR galime pridėti prie šio sąrašo, kadangi neseniai Harvardo mokslininkams pavyko į gyvo organizmo DNR įrašyti GIF paveiksliuką. Tai liepos 12-ą dieną paskelbė Nature.

Harvardo universiteto komanda, vadovaujama genetiko George Church, suprato didžiulį DNR saugojimo pajėgumą po to, kai sėkmingai į gyvos bakterijos DNR įrašė nuotraukas. Penki kadrai, kuriuos mokslininkai pasirinko įrašyti į DNR, buvo nufotografuoti britų fotografo Eadweard Muybridge. Nuotraukų serija vaizduoja jojančią kumelę, kurios vardas Annie G. Nuotraukos buvo padarytos 1887 metais. DNR apdorojimas sparčiai tobulėja ir jau greitai bus galima įrašyti visą „Žvaigdžių karų“ seriją, visas mėgstamiausias dainas ir kiekvieną kačiuko paveikslėlį į mažą įtaisą, nematomą plika akimi.

Naujausias Church ir jo kolegų darbas yra įspūdinga molekulinio įrašymo pažanga. Šis darbas yra prieš tai naudotų DNR kodavimo technikų, kurios trukdė ląstelei šeimininkei, patobulinimas. Keletą pastarųjų metų mokslininkai kuria brangius metodus, kurie leistų gyvų organizmų DNR molekules naudoti kaip skaitmeninę laikmeną už ląstelės ribų. Nenuostabu, kad proceso metu ląstelės yra pažeidžiamos ir greitai miršta po DNR išgavimo. Harvardo mokslininkai keičia būdą, kuriuo duomenys yra įrašomi į DNR. Jie kuria technikas, kurie leistų gyvoms ląstelėms laikyti ir atkurti duomenis visą jų gyvenimo laiką. Naujasis metodas leidžia mokslininkams programuoti gyvas ląsteles ir į jas įterpti informaciją bet kuriuo laiku, nesutrikdant jų ląstelės ciklo.

Metabolizmo integravimas

https://www.pinterest.com/pin/229050331020878182/

Apžvelgėme, kad mikrobų metaboliniai procesai gamina energiją iš šviesos, neorganinių ir organinių medžiagų. Dalis gautos energijos išspinduliuojama kaip šiluma, o likusi panaudojama biosintezės reakcijoms. Greičiausiai įsivaizduojate, kad anaboliniai ir kataboliniai procesai vyksta atskirai vienas nuo kito, tiek vieta, tiek laiku. Tačiau iš tiesų anabolinės ir katabolinės reakcijos yra sujungtos per tarpinius produktus. Tiek anabolinės, tiek katabolinės reakcijos dalinasi tam tikrais metaboliniais keliais, pavyzdžiui, Krebso ciklu. Krebso ciklo reakcijos dalyvauja ne tik gliukozės oksidavimo procese, bet ir suteikia tarpinių produktų, panaudojamų aminorūgščių sintezei. Metaboliniai keliai, kurie naudojami tiek anabolizme, tiek katabolizme, vadinami amfiboliniai keliai.

https://www.slideshare.net/drpriyankaclre/carbohydrate-metabolism-31202554

Lipidų, aminorūgščių, purinų ir pirimidinų biosintezė


Lipidų biosintezė

Kadangi lipidai stipriai skiriasi cheminėmis kompozicijomis, jie yra sintetinami skirtingais keliais. Riebalus ląstelės sintetina sujungdamos glicerolį su riebalų rūgštimis. Glicerolis yra kilęs iš dihidroksiacetono fosfato, kuris yra tarpinis glikolizės produktas. Riebalų rūgštys, kurios yra ilgos anglies, prie kurių prisijungęs vandenilis, grandinės, susiformuoja, kai susijungia du anglies atomus turintys acetil-CoA fragmentai. Riebalų ar kitų lipidų sintezei reikalinga energija, tačiau ji ne visada ateina iš ATP.


Lipidai atlieka daug ląstelei svarbių funkcijų, todėl jų biosintezė yra ląstelei svarbus procesas. Lipidų funkcijos:
  • įeina į biologinių membranų sudėtį. Dauguma membranų lipidų yra fosfolipidai. Eukariotų plazminėse membranose taip pat randamas labai skirtingos struktūros lipidas – cholesterolis; 
  • įeina į bakterinių sienelių sudėtį. Vaškai yra tam tikrų bakterijų (angliškai vadinamų acid-fast) ląstelių sienelių sudedamoji dalis; 
  • pigmentacija. Kiti lipidai, pavyzdžiui karotenoidai, suteikia mikroorganizmams geltonus, oranžinius ir raudonus pigmentus; 
  • kai kurie lipidai įeina ir į chlorofilo sudėtį; 
  • energijos šaltinis. Prisiminkime, kad po biologinės oksidacijos susidarę lipidų skylimo produktai pereina į Krebso ciklą.

Alaus mėgėjo bruožai

http://www.menshealth.com/health/have-a-beer

Prieš pradedant įrašą norėčiau pasakyti, kad neskatinu gėrimo. Vartokime alkoholį atsakingai.

Alus tinka bet kuriai progai, tiek kai linksma, tiek kai liūdna. Jis pigus (palyginus su kitais gėrimais baruose) ir skanus bei tinka ne tik prie keptos duonos. Na o aš esu mergina, kuri be galo mėgsta alų. Taip taip, tokių merginų yra ir nedrįskit man į akis pasakyti, kad gerti alų nemoteriška... Mano reakcija taip pat gali būti nemoteriška.

Prieš pradedant, trumpai norėčiau apibūdinti alaus gamybos procesą. Jei kam įdomu, praneškite, galėsiu aprašyti alaus gamybą išsamiau „Įdomiosios biologijos“ skyrelyje. Alaus gaminimas yra biotechnologinis procesas, kuriam pasitelkiamos Saccharomycetaceae šeimos mielės. Skirtingai alaus rūšiai gauti naudojamas skirtingos rūšies mielės. Pagrindiniai gamybos procesai:

Metaboliniai energijos naudojimo keliai. Angliavandenių biosintezė


Prieš tai aptarėme energijos gamybos procesus. Organizmai gauna energijos oksiduojant organines molekules aerobinio ir anaerobinio ląstelinio kvėpavimo bei fermentacijos metu. Nemaža dalis šios energijos atpalaiduojama šilumos pavidalu. Visiška gliukozės metabolinė oksidacija iki anglies dioksido ir vandens yra laikoma labai produktyviu procesu, tačiau vis tiek net 45% energijos atpalaiduojama kaip šiluma. Likusią energijos dalį, kuri yra saugoma ATP molekulės pavidalu, ląstelės panaudoja įvairiems procesams. Mikroorganizmai ATP teikiamą energiją naudoja aktyviam medžiagų transportui pro plazminę membraną. Taip pat šią energiją panaudoja žiuželių judėjimui. Tačiau didžioji dalis ATP panaudojama naujų ląstelės komponentų gamybai, kuri ląstelėse vyksta nuolatos, o prokariotinėse ląstelėse ji yra greitesnė, nei eukariotinėse

Autotrofai organines molekules konstruoja fiksuodami anglies dioksidą Kalvino ciklo metu. Tai reikalauja tiek energijos (ATP), tiek elektronų (NADPH oksidacija). Tuo tarpu heterotrofai turi turėti paruoštas organines daleles biosintezei – ląstelei reikalingų komponentų gavimas, dažniausiai naudojant paprastesnes daleles. Ląstelės šiuos komponentus naudoja tiek kaip anglies, tiek kaip energijos šaltinius. Šiame ir kitame įrašuose aptarsime angliavandenių, lipidų, aminorūgščių, purinų ir pirimidinų biosintezę. Turėkite omenyje, kad sintezės reakcijoms reikalinga energija.

Mokslo naujienos: milijardo metų kova prieš virusus formavo ir mūsų evoliuciją

http://www.nature.com/news/a-billion-year-arms-race-against-viruses-shaped-our-evolution-1.22191

Karas tarp virusų ir jų šeimininkų tęsiasi daugiau nei milijardą metų. Šios kovos rezultatas – dramatiška virusų ir jų šeimininkų imuninio atsako kaita. Nors ir seniausios antivirusinės sistemos yra išnykusios, mokslininkams galbūt pavyko atstatyti vieną jų, kaip fosilija įsiterpusią žmogaus ląstelėse.

Drosha baltymas, kuris atsakingas už genų reguliaciją stuburiniuose, taip pat stabdo ir virusus. Mokslininkai siūlo, kad Drosha baltymas ir RNazių III (fermentų) šeima kovojo su virusais vienaląsčiuose gyvūnų ir augalų protėviuose. „RNazių pėdsakus galime matyti visų gyvybės karalysčių atstovų apsaugos sistemose“ – teigia Benjamin tenOever, Ichan School of Medicine virusologas ir pagrindinis straipsnio autorius.

Metabolinė įvairovė

http://reasonandscience.heavenforum.org/t2173-origin-of-life-heterotrophic-or-autotrophic-the-emergence-of-the-basic-metabolic-processes

Taigi, peržvelgėme kai kuriuos metabolinius kelius, kuriais dauguma organizmų gauna energijos. Mikrobai iš kitų organizmų grupių išsiskiria didele metaboline įvairove. Kai kurie mikroorganizmai metabolizuoja neorganinius junginius keliais, kurie nebūdingi nei augalams, nei gyvūnams. Visi organizmai, įskaitant ir mikroorganizmus, gali būti skirstomi pagal jų mitybos modelį – jų energijos bei anglies šaltinius.

Atsižvelgiant į jų energijos šaltinius, organizmus galima skirstyti į fototrofus ir chemotrofus. Fototrofai kaip pirminį energijos šaltinį naudoja šviesą, tuo tarpu chemotrofai priklausomi nuo neorganinių ar organinių medžiagų oksidacijos-redukcijos reakcijų. Atsižvelgiant į jų anglies šaltinius, autotrofai (maitinasi pats) naudoja anglies dioksidą, o heterotrofams (maitinasi kitais) reikalingas organinis anglies šaltinis. Autotrofai dar vadinami litotrofais (akmens valgytojai), o heterotrofai – organotrofais.

Jei apjungiame energijos ir anglies šaltinius, tai organizmus galime skirstyti taip: fotoautotrofai, fotoheterotrofai, chemoautotrofai ir chemoheterotrofai. Šiuos keturis tipus aptarsime plačiau.

https://www.slideshare.net/hinathashmi/metabolism-of-microbes-circus

Follow by Email