Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Тема: «Генетика бактерий»
Цель: – ознакомить с особенностями генетического аппарата бактерий, механизмами рекомбинации, ролью генной инженерии в современной медицине и биотехнологии. Знать: – механизмы изменчивости бактерий, виды рекомбинаций; – значение конъюгативных плазмид в распространении антибиотикорезистентности и биологии бактерий. Уметь: – отличить модификационную изменчивость от мутационной; – оценить бактериоциногенность культур; – доказать плазмидную природу антибиотикорезистентности.
Генетический аппарат бактерий имеет ряд особенностей организации. Особенности генетического аппарата бактерий: 1) цитологические: - наследственный аппарат бактерий представлен нуклеоидом; - в отличие от ядра нуклеоид не имеет ядерной мембраны; - в нуклеоиде нет ядрышек; - в нуклеоиде одна хромосома; - в бактериальной клетке может быть дополнительное наследственное вещество – плазмида; - молекула ДНК хромосомы и плазмиды прикрепляются к ЦПМ. 2) молекулярные: - хромосома бактерий имеет кольцевую структуру; - хромосома бактерий — чистая двунитчатая ДНК, не содержит гистонов; - в ДНК бактерий повышенное содержание метиллированных (минорных) азотистых оснований, они выполняют защитную функцию гистонов; - ДНК бактерий содержит Is-последовательности, строение которых аналогично таким же участкам ДНК у высших организмов; - отмечается выраженная изменчивость нуклеотидного состава: соотношение гуанина и цитозина (Г/Ц-индекс) у бактерий имеет видовые отличия. Важное место в генетике бактерий занимают плазмиды – дополнительные, внехромосомные элементы наследственности. Плазмида, как и хромосома, представлена кольцевой молекулой двунитчатой ДНК, но ее размеры значительно меньше хромосомы. Плазмида содержит структурные гены, кодирующие тот или иной признак, гены автономной репликации, Is-последовательности. У некоторых плазмид есть гены, ответственные за ее трансмиссивность (перенос, передачу). Такие плазмиды называются трансмиссивными (конъюгативными). Основные свойства плазмид: 1. гены плазмид несут не обязательную для клетки информацию, а лишь сообщают ей селективные преимущества; без плазмид клетка существовать может, а без хромосомы нет;
2. плазмидная ДНК имеет значительно меньшую молекулярную массу, чем хромосомная; 3. плазмиды способны к автономной репликации, или их репликация находится под ослабленным контролем хромосомы; 4. для плазмид с низкой молекулярной массой характерно явление амплификации (многокопийности); 5. некоторые плазмиды (F-, R-факторы) способны находиться как в автономном, так и интегрированном с хромосомой состоянии; штаммы, у которых F-фактор интегрирован с хромосомой, – Hfr-штаммы; 6. молекула ДНК плазмид более подвержена воздействию физических и химических агентов, чем хромосомы; частота плазмидных мутаций выше, чем хромосомных; 7. некоторые физические (УФ, СВЧ и др.) и химические (акридиловые красители) агенты вызывают элиминацию (удаление, потерю) плазмид; 8. плазмиды могут содержать tra-гены и самостоятельно передаваться в процессе конъюгации, это конъюгативные плазмиды; частота передачи плазмидных генов выше, чем хромосомных; трансмиссивность (передача, перенос) плазмид может быть связана и с переносом их в клетки умеренными трансдуцирующими фагами; 9. в клетке могут находиться несколько разных плазмид, но некоторые плазмиды несовместимы между собой; по этому признаку различают группы несовместимости плазмид. Плазмиды могут детерминировать разные свойства бактерий. Различают: 1. R-плазмиды – кодируют лекарственную устойчивость. 2. F-плазмида – определяет пол бактерий. 3. Col-плазмиды – детерминируют синтез бактериоцинов. 4. Hly-плазмиды – кодируют синтез гемолизинов. 5. Ent-плазмида – детерминирует синтез энтеротоксина. 6. Плазмиды биодеградации – обусловливают расщепление сложных ароматических и других соединений, например, нефти, парафина, ПАВ и др. Плазмиды играют важную роль в процессах рекомбинации (обмена генетической информацией) у бактерий. У бактерий, как и у всех живых организмов, есть 2 типа изменчивости: фенотипическая и генотипическая. Фенотипическая изменчивость – это изменение только каких-либо внешних признаков, она не затрагивает генотип. Генотипическая изменчивость затрагивает не только фенотип, но и генотип. Она связана с изменениями генетического аппарата.
Проявлениями фенотипической изменчивости у бактерий являются модификации: кратковременные (в пределах одного поколения) и длительные (сохраняются в поколениях). Отличия длительной модификации от мутации: 1. отсутствие изменений в структурных генах генотипа; 2. приобретение новых свойств большим числом особей в популяции; 3. «затухание» (исчезновение) признака в ряду поколений. Примером фенотипической изменчивости бактерий является диссоциация – расщепление признака – при изменении условий культивирования: переход S-форм с гладкими колониями в R-формы с шероховатыми колониями, потеря пигмента, появление неподвижных вариантов у подвижных бактерий и т. д. Генотипическая изменчивость бактерий связана с мутациями и рекомбинациями. Мутации у бактерий могут быть спонтанные и индуцированные известным мутагеном. По локализации различают: 1. генные – затрагивают один ген; 2. хромосомные – затрагивают группу генов; 3. плазмидные – затрагивают гены плазмид. Механизм мутаций Вам известен. Это: а) деления – потеря гена или участка ДНК; б) дупликация – удвоение генетического фрагмента; в) транспозиция – изменение положения гена; г) инверсия – переворот участка ДНК на 180°; д) вставка нового гена. Фенотипическое проявление мутаций чаще ведет к потере признака – прямая мутация или к его восстановлению – обратная мутация. Так как у бактерий одна хромосома, то частота фенотипических проявлений мутаций высока, а делеция большого участка хромосомы летальна для бактерий. Вторым механизмом генотипической изменчивости у бактерий являются рекомбинации. Особенности рекомбинаций у бактерий: 1. однонаправленность переноса генетической информации (от донора к реципиенту); 2. неодинаковое долевое участие генома донора и реципиента в образовании рекомбинанта (реципиентный геном полностью переходит к рекомбинанту, а от донора – только отдельные гены, плазмиды); 3. в результате рекомбинации образуется мерозигота (частичная зигота); 4. наличие нескольких механизмов рекомбинаций: конъюгация, трансформация, трансдукция, слияние протопластов.
Механизмы рекомбинаций
I. Конъюгация – перенос генетической информации при непосредственном контакте донора и реципиента. Это аналог полового процесса у бактерий. Пол у бактерий определяет F-плазмида: в «мужских» клетках (F+) она есть, в «женских» (F-) — отсутствует. Отличия F + и F - клеток: - у F+ клеток есть дополнительная генетическая информация (F-фактор); - F+ клетки имеют на поверхности специальные f-пили, обеспечивающие контакт клеток при конъюгации; - F+, клетки имеют дополнительный fi-антиген (белок f-пилей); - F+ и F- клетки отличаются поверхностным зарядом; - F+ клетки чувствительны к «мужским» фагам, которые не адсорбируются на F- клетках; - F+ клетки обладают свойствами донора (отдают генетическую информацию), a F- клетки – свойствами реципиента (воспринимают генетическую информацию). Как уже указывалось, реципиентные клетки участвуют в образовании рекомбинанта реем своим геномом, а донор передает свою генетическую информацию лишь частично. Чаще это конъюгативные плазмиды, но Hfr-штаммы передают с высокой частотой хромосомные гены при конъюгации.
II. Трансдукция – перенос генетической информации от донора к реципиенту с помощью трансдуцирующего фага. Трансдуцирующий фаг – это умеренный фаг, который при индукции лизогенной культуры захватывает соседние бактериальные гены и при инфицировании новых клеток вносит в них эти гены. При строгой специфичности локуса интеграции умеренного фага с хромосомой лизогенной клетки (например, для фага α, – рядом с 1ас-опероном, для фага Р – рядом с trp-опероном и т. д.) при индукции захватываются и переносятся всегда строго определенные гены – это специфическая трансдукция. Перенос случайных бактериальных генов умеренным фагом – общая трансдукция. Захват случайных бактериальных генов может происходить при сборке фагов или в том случае, когда профаг не имеет строго определенного локуса в геноме бактерий. Как Вы знаете, изменение свойств бактерий, инфицированных умеренным фагом, может происходить и под действием генов самого фага –явление фаговой, или лизогенной конверсии.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-11; просмотров: 101; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.189.182.96 (0.015 с.) |