Рекомбинация генетического материала у прокариот: трансформация, трансдукция, конъюгация.

Наследственную изменчивость у прокариотических микроорганизмы вызывают рекомбинации генетического материала трех основных типов: конъюгация, трансформация и трансдукция.

Конъюгация предполагает непосредственный контакт клетки-донора и клетки- реципиента. Клетка-донор должна обладать так называемой половой плазмидой — F-фактором, который может быть автономен или интегрирован в хромосому. F- фактор обусловливает способность донорной клетки вступать в контакт с реципиентом, формировать половые F-пили, а также передавать генетический материал. При интеграции F-факторы в хромосому такая передача осущ. с высокой частотой. Перенос генет. материала строго ориентирован: разрыв копии хромосомы и передача ДНК происходит в локусе 0 в пределах полового фактора. Скорость переноса в одинаковых условиях для опр. штамма является постоянной. Обычно всей хромосоме не удается перейти в клетку-реципиент, так как контакт клеток очень нестабилен и часто прерывается до завершения перехода. Поскольку первым реципиенту передается всегда один и тот же участок хромосомы, частота передачи стоящих следом за ним генов позволяет расположить их по отношению к этому локусу и составить генет. карту хромосомы.

Трансформацией называется процесс изменения свойств одних бактерий под влиянием экзогенной растворенной ДНК, выделенной из других бактерий. Для трансформации не нужна клетка-донор, а проникновение фрагментов ДНК зависит от физиологического состояния клетки-реципиента (компетентности). Только двухцепочечные фрагменты ДНК значительной молекулярной массы могут быть трансформирующими агентами. В геном может включиться ДНК с определенной степенью гомологии с ДНК реципиента. Специальный белок – фактор компетентности, который вызывает синтез автолизина для клеточной стенки, Днк-связывающего белка и энодонуклеазы1. На ЦПМ – специфические рецепторы. Эндонуклеаза делает одноцепочечные разрывы для встраивания приобретенной днк.

Гены могут переносится из одной бактериальной клетки в другую и в процессе трансдукции. При этом функцию векторов=переносчиков информации выполняют фаги, случайно захватывающие фрагмент бактериальной хромосомы в процессе формирования зрелых фаговых частиц. При заражении клетки-реципиента таким фагом может произойти включение фрагмента ДНК другой клетки путем обмена по гомологичным участкам. Для приобретения признака хозяином необходимо длительное время.

 

 

Основные понятия и методы экологии микроорганизмов.

Культивировать можно меньше 0,1% биоразнообразия. Особенно, если они симбионты.

Методы изучения некультивируемых микроорганизмов:

1. Прямое микроскопическое окрашивание, молекулярная диагностика (амплификация генома, кодирующего 16 рРНК для изучения).

2. Метод прямого прижизненного окрашивания проб воды, почвы (акридиновый оранжевый).

3. Прямой метод оценки метаболитической активности клеток (клеточное дыхание) - отделения живых от мертвых. Соли тетразолия при дыхательной активности превращаются в формазан красного цвета.

4. Флуорохромы позволяют измерить мембранный потенциал (жив-мертв).

5. Молекулярные методы: гибридизация со специфическим участком ДНК, метод обратной транскрипции иРНК. Применяется для некультивируемых форм бактерий (растут в природе, но не растут на среде).

Первичная экологическая ниша - совокупность градиентов питательных веществ и лимитирующих факторов (Т, рН, свет, активность воды).

Функции микроорганизмов в природе:

1. Минерализация (разрушения органических веществ до СО₂, аммиака, Н₂, СН₄, Н₂О).

2. Поставка питательных веществ для других хемогетеротрофных организмов.

3. Пища для других организмов.

4. Перевод соединений в другую форму (кислоты).

5. Выделение токсинов и антибиотиков.