Генетика микробов. Строение генома бактерий. Мутации

Тема 6. Генетика микробов.

Медицинская микробиология, вирусология и иммунология Честнова Т.В. – 2008г

6.1. Строение генома бактерий. Фенотипическая и генотипическая изменчивость. Мутации. Модификации.

6.2. Генетические рекомбинации микроорганизмов. Основы генной инженерии, практическое применение.

Тест по теме

6.1. Строение бактериального генома. Фенотипическая и генотипическая изменчивость микроорганизмов. Мутации. Модификации.

Наследственный аппарат бактерий представлен одной хромосомой, которая представляет собой молекулу ДНК, она спирализована и свернута в кольцо. Это кольцо в одной точке прикреплено к цитоплазматической мембране. Бактериальная хромосома кодирует жизненно важные для бактериальной клетки функции.

Плазмиды – дополнительный внехромосомный генетический материал. Представляет собой кольцевую, двунитевую молекулу ДНК, гены которой кодируют дополнительные свойства, но придающие бактерии преимущества при попадании в неблагоприятные условия существования. В зависимости от свойств признаков, которые кодируют плазмиды, различают:

  • R – плазмиды. Обеспечивают лекарственную устойчивость;
  • F – плазмиды кодируют пол у бактерий. Мужские клетки содержат (F+) содержат F- плазмиду, женские (F-) – не содержат. Они отличаются поверхностным электрическим зарядом и поэтому притягиваются;
  • Col- плазмиды кодируют синтез бактериоцинов. Это бактерицидные вещества, действующие на близкородственные бактерии;
  • Tox- плазмиды кодируют выработку экзотоксинов;

Плазмиды биодеградации кодируют ферменты, с помощью которых бактерии могут утилизировать ксенобиотики.

Потеря клеткой плазмиды не приводит к ее гибели. В одной и той же клетке могут находиться разные плазмиды. Некоторые плазмиды могут обратимо встраиваиться в бактериальную хромосому и функционировать в виде единого репликона. Такие плазмиды называются интегративными или эписомами.

В состав бактериального генома, как в бактериальную хромосому, так и в плазмиды, входят подвижные генетические элементы. К подвижным генетическим элементам относятся вставочные последовательности и транспозоны.

IS-последовательности – это короткие фрагменты ДНК. Они не несут структурных (кодирующих белок) генов, а содержат только гены, ответственные за транспозицию (способность перемещаться по хромосоме и встраиваться в различные ее участки).

Транспозоны – это более крупные молекулы ДНК. Помимо генов, ответственных за транспозицию, они содержат и структурный ген. Транспозоны способны перемещаться по хромосоме. Их положение сказывается на экспрессии генов. Транспозоны могут существовать и вне хромосомы (автономно), но неспособны к автономной репликации.

Различают два вида изменчивости:

  • Фенотипическая изменчивость (ненаследственная) – модификации – не затрагивают генотип. Модификации затрагивают большинство особей в популяции. Они не передаются по наследству и с течением времени затухают, т.е. возвращаются к исходному фенотипу.
  • Генотипическая изменчивость затрагивает генотип. В основе ее лежат мутации и рекомбинации.

Мутации – изменение генотипа, сохраняющееся в ряду поколений и сопровождающееся изменением фенотипа (морфологические, культуральные, биохимические, биологические).

По локализации различают мутации:

  • генные (толчечные);
  • хромосомные;
  • плазмидные.

По происхождению мутации могут быть:

  • спонтанными (мутаген неизвестен);
  • индуцированными (мутаген известен).

6.2.Генотипические рекомбинации микроорганизмов. Основы генной инженерии. Практическое применение.

Рекомбинации – обмен генетическим материалом между двумя особями с появлением рекомбинантных особей с измененным генотипом. У бактерий существует несколько механизмов рекомбинаций:

  • трансформация;
  • трансдукция;
  • конъюгация.

Трансформация – передача генетической информации в виде изолированных фрагментов ДНК при нахождении реципиентной клетки в среде, содержащей ДНК-донора. Для трансформации необходимо особое физиологическое состояние клетки-реципиента – компетентность. Фактор компетентности – белок, который вызывает повышение проницаемости клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, поэтому фрагмент ДНК может проникать в такую клетку.

Трансдукция – это передача генетической информации между бактериальными клетками с помощью умеренных трансдуцирующих фагов. Трансдуцирующие фаги могут переносить один ген или более. Трансдукция бывает: специфической (переносится всегда один и тот же ген, трансдуцирующий фаг всегда располагается в одном и том же месте); 2) неспецифический (передаются разные гены, локализация трансдуцирующего фага непостоянна).

Конъюгация – обмен генетической информацией при непосредственном контакте донора и реципиента. Наиболее высокая частота передачи у плазмид, при этом плазмиды могут иметь разных хозяев. После образования между донором и реципиентом конъюгационного мостика одна нить ДНК- донора поступает по нему в клетку-реципиент. Чем дольше этот контакт, тем большая часть донорской ДНК может быть передана реципиенту.

Генетическая инженерия и область ее применения в биотехнологии.

Генетическая инженерия является сердцевиной биотехнологии. Она, по существу, сводится к генетической рекомбинации, т.е. к обмену генами между двумя хромосомами. Метод рекомбинации in vitro или генетической инженерии заключается:

  • а) в выделении или синтезе ДНК из отличающихся друг от друга организмов или клеток;
  • б) получении гибридных молекул ДНК;
  • в) введении рекомбинантных (гибридных) молекул в живые клетки;
  • г) создании условий для экспрессии и секреции продуктов, кодируемых генами.

Экспрессируемый ген в виде рекомбинантной ДНК (плазмида, фаг, вирусная ДНК) встраивается в бактериальную или животную клетку, которая приобретает новое свойство – продуцировать несвойственное этой клетке вещество, кодируемое экспрессируемым геном.

Методом генетической инженерии созданы сотни препаратов медицинского и ветеринарного назначения, получены рекомбинантные штаммы-суперпродуценты, многие из которых нашли практическое применение. Уже применяются в медицине полученные методом генетической инженерии вакцины против гепатита В, интерлейкины, инсулин, гормоны роста, интерфероны, фактор некроза опухолей, пептиды тимуса, миелопептиды, эритропоэтин, антигены ВИЧ.

Разработаны и в ближайшие годы будут использованы в практике генно-инженерные вакцины против малярии, ВИЧ-инфекции, сифилиса, клещевого энцефалита, холеры, бруцеллеза, гриппа, бешенства и др.

Тесты по теме:

1. Бактериальный геном состоит:
а) пили
б) бактериальная хромосома
в) плазмиды
г) капсула

2. Репликон, кодирующий жизненно важные для бактерии функции:
а) пили
б) бактериальная хромосома
в) плазмиды
г) капсула

3. Репликон, кодирующий не основные для жизнедеятельности бактериальной клетки функции:
а) пили
б) бактериальная хромосома
в) плазмиды
г) капсула

4. Плазмиды, способные передаваться из одной бактериальной клетки в другую называют:
а) интегративными (эписомы)
б) трансмиссивными
в) мобилизуемыми

5. Плазмиды, обратимо встраивающиеся в бактериальную хромосому и функционирующие в виде единого репликона:
а) интегративными (эписомы)
б) трансмиссивными
в) мобилизуемыми

6. Плазмиды, обеспечивающие устойчивость бактерий к антибиотикам:
а) Ent-плазмида
б) Hly-плазмида
в) Col-плазмида
г) R-плазмида

7. К подвижным генетическим элементам относятся:
а) эписомы
б) транспозоны
в) IS-элементы
г) R-плазмиды

8. Изменения в последовательности отдельных нуклеотидов ДНК, приводящие к изменению морфологии бактерий, устойчивости к антибиотикам и др.:
а) генетическая рекомбинация
б) трансдукция
в) мутация
г) конъюгация

9. Мутации, возникающие под влиянием внешних факторов (мутагенов):
а) спонтанные
б) конъюгация
в) индуцированные
г) реверсия

10. Восстановление исходных свойств у мутантов:
а) спонтанные
б) конъюгация
в) индуцированные
г) реверсия

11. К биологическим мутагенам относятся:
а) УФ-лучи
б) гамма-радиация
в) транспозоны
г) азотистая кислота

12. Взаимодействие между двумя генами:
а) мутация
б) реверсия
в) генетическая рекомбинация

13. Передача бактериальной ДНК посредством бактериофага:
а) конъюгация
б) трансдукция
в) трансформация
г) реверсия

14. Передача генетического материала путем непосредственного контакта бактериальных клеток:
а) конъюгация
б) трансдукция
в) трансформация
г) реверсия

15. Передача генетического материала от клетки донора реципиенту при помощи изолированной ДНК и фактора компетентности:
а) конъюгация
б) трансдукция
в) трансформация
г) реверсия

А Вам помог наш сайт? Мы будем рады если Вы оставите несколько хороших слов о нас.
Категории
Рекомендации
Можно выбрать
Интересное
А знаете ли вы, что нажав сочетание клавиш Ctrl+F - можно воспользоваться поиском по сайту?
X
Copyrights © 2015: FARMF.RU - тесты, лекции, обзоры
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru

Пожалуйста поддержите наш сайт.

Скроее всего Вы знаете, что Google приостановил монетизацию сайтов в РФ. Для поддержки нашего сайта пожалуйста используйте VPN соединение из любой страны кроме РФ. Нам важна Ваша помощь для продолжения публикации новых лекций и статей.