ГЕНЕТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ

ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА - Бактериальный геном состоит из репликонов - РЕПЛИКОНЫ – генетические элементы, способные к самостоятельной репликации (воспроизведению)

Репликонами являются бактериальная хромосома и плазмиды

Наследственная информация хранится у бактерий в форме последовательности нуклеотидов ДНК, которые определяют последовательность аминокислот в белке Каждому белку соответствует свой ген, т.е. дискретный участок на ДНК, отличающийся числом и специфичностью последовательности нуклеотидов

Бактериальная хромосома представлена одной двухцепочечной молекулой ДНК кольцевой формы имеет гаплоидный набор генов

Подвижные генетические элементы - Вставочные (инсерционные) генетические элементы IS – элементы (insert – вставка, sequence – последовательность) – участки ДНК, способные перемещаться из одного участка репликона в другой или между репликонами

Транспозоны - участки ДНК, обладающие свойствами IS –элементов и имеющие структурные гены, обеспечивающие синтез веществ, обладающих специфическим биологическим свойством

Подвижные генетические элементы вызывают Инактивацию генов тех участков ДНК, куда они, переместившись, встраиваются («выключение» генов) Образование повреждений генетического материала (мутации) Слияние репликонов, т.е. встраивание плазмиды в хромосому

ПЛАЗМИДЫ Это двухцепочечные молекулы ДНК, которые кодируют не основные для жизнедеятельности бактерий функции Придают бактерии преимущества при попадании в неблагоприятные условия существования

ФУНКЦИИ ПЛАЗМИД Регуляторная – состоит в компенсации нарушений метаболизма ДНК клетки хозяина Кодирующая – состоит во внесении в бактериальную клетку новой информации, о которой судят по приобретённому признаку

КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАЗМИД Интегративные плазмиды (эписомы) – могут обратимо встраиваться в бактериальную хромосому и функционировать в виде единого репликона Трансмиссивные или конъюгативные плазмиды – способны передаваться из одной клетки в другую

РАЗЛИЧАЮТ F – плазмиды контролируют синтез половых пилей R – плазмиды содержат гены, детерминирующие синтез ферментов, разрушающих антибактериальные препараты Плазмиды патогенности контролируют вирулентные свойства бактерий Бактериоциногенные плазмиды

ЗНАЧЕНИЕ ПЛАЗМИД В ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ Генетическая инженерия сводится к генетическим рекомбинациям Метод рекомбинации in vitro заключается: 1 – в выделении или синтезе ДНК из отличающихся друг от друга организмов или клеток 2 – получении гибридных молекул ДНК 3 – введении рекомбинантных (гибридных) молекул в живые клетки 4 – в создании условий для экспрессии и секреции продуктов, кодируемых генами

Гены, кодирующие те или иные структуры выделяют с помощью ферментов рестрикции Полученный целевой ген с помощью ферментов лигаз сшивают с другим геном, который используется в качестве вектора (векторы - плазмиды, бактериофаги) Экспрессируемый ген в виде рекомбинантной ДНК встраивается в клетку, которая приобретает новое свойство – продуцировать несвойственное этой клетке вещество, кодируемое экспрессируемым геном

В качестве реципиентов чаще всего используют Escherichia coli, дрожжи, вирусы В медицине применяют полученные методом генетической инженерии вакцины против гепатита В; интерлейкины-1,-2,-3; инсулин; гормоны роста; интерфероны α, β, γ; фактор свёртываемости крови; многие антигены для диагностических целей

МОДИФИКАЦИИ Фенотипические изменения какого-либо признака или нескольких признаков микроорганизма Не сопровождаются изменениями первичной структуры ДНК и вскоре утрачиваются

ПРИМЕРЫ МОДИФИКАЦИЙ L-трансформация Включение «молчащих» генов некоторых микроорганизмов, в результате чего происходит смена их Аг в ходе инфекционного заболевания (напр., боррелии – возбудители возвратных тифов) Стафилококки только в присутствии пенициллина синтезируют фермент, разрушающий данный антибиотик

ДИССОЦИАЦИЯ Возникает вследствие образования 2-х форм бактериальных клеток, которые отличаются друг от друга по характеру образуемых ими колоний на твёрдой питательной среде

ХАРАКТЕРИСТИКА КОЛОНИЙ S - колонии (англ. smooth – гладкий) круглые, влажные, с блестящей гладкой поверхностью и ровными краями R – колонии (англ. rough - неровный, грубый) – неправильной формы, непрозрачные, сухие, с неровными краями и шероховатой поверхностью

ДИССОЦИАЦИЯ

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

МУТАЦИИ Изменения в первичной структуре ДНК, которые выражаются в наследственно закреплённой утрате или изменении какого- либо признака (признаков)

КЛАССИФИКАЦИЯ МУТАЦИЙ По протяжённости изменений: ТОЧЕЧНЫЕ – повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов ПРОТЯЖЁННЫЕ (АБЕРРАЦИИ): делеции – выпадение пар нуклеотидов дупликации – добавление нуклеотидов транслокации – перемещение нуклеотидов инверсии – перестановка нуклеотидных пар

ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ Спонтанные мутации возникают самопроизвольно Индуцированные мутации происходят с гораздо большей частотой, возникают в результате воздействия мутагенов: - физических – УФ-лучи, γ-радиация - химических – аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований - биологических - транспозоны

РЕКОМБИНАЦИИ Форма обмена генетическим материалом между двумя отдельными бактериями

МЕХАНИЗМЫ РЕКОМБИНАЦИИ КОНЪЮГАЦИЯ – обмен генетическим материалом (хромосомным или плазмидным), осуществляется при непосредственном контакте клетки донора и реципиента. После образования между донором и реципиентом конъюгационного мостика одна нить ДНК-донора поступает по нему в клетку-реципиент

ТРАНСДУКЦИЯ – это передача генетической информации между бактериальными клетками с помощью умеренных трансдуцирующих фагов, которые могут переносить один или более генов

ТРАНСФОРМАЦИЯ – передача генетической информации в виде изолированных фрагментов ДНК при нахождении реципиентной клетки в среде, содержащей ДНК донора