Генетика микроорганизмов

ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА
Бактериальный геном состоит из репликонов
Репликоны – генетические элементы, способные к самостоятельной репликации (воспроизведению)
Репликонами являются бактериальная хромосома (кодирует жизненно важные признаки) и внехромосомные факторы наследственности: плазмиды, транспозоны, вставочные IS-последовательности (кодируют признаки, дающие преимущество)

Бактериальная хромосома
Представлена одной двухцепочечной молекулой ДНК кольцевой формы
Имеет гаплоидный набор генов
Содержит до 4000 отдельных генов
Не отграничен от остальной части клетки мембраной
Кодирует жизненно важные для бактерий функции

В состав бактериального генома входят подвижные генетические элементы.

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 кольцевидные двухцепочечные молекулы ДНК, которые кодируют не основные для жизнедеятельности бактерий функции
Содержат небольшое количество генов
Количество плазмид может быть различным
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

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОДИРУЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ РАЗЛИЧАЮТ
F – плазмиды – контролируют синтез половых пилей
R – плазмиды содержат гены, детермини-рующие синтез ферментов, разрушающих антибактериальные препараты
Тох-плазмиды контролируют токсино-образование бактерий

Плазмиды применяют в генетической инженерии для получения вакцин, интерлейкинов, инсулина, интерферонов

МОДИФИКАЦИИ
Фенотипические изменения какого-либо признака или нескольких признаков микроорганизма
Возникают как адаптивные реакции микробных клеток на изменяющиеся условия окружающей среды
Не сопровождаются изменениями первичной структуры ДНК и вскоре утрачиваются

ПРИМЕРЫ МОДИФИКАЦИЙ
L-трансформация (значение L-трансформации патогенных бактерий заключается в том, что она является частой причиной перехода острых форм заболеваний в хронические и их обострений).
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

R-S ДИССОЦИАЦИЯ
Возникает после встраивания внехромосомных факторов наследования в бактериальную хромосому.
Образуются две формы бактериальных клеток, которые образуют разные колонии (S-колонии и R-колонии) на плотной питательной среде.
При диссоциации одновременно происходит изменение морфологии, биохимических свойств, АГ свойств, патогенных свойств микроорганизмов.

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

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ – затрагивает генотип, в основе ее лежат мутации и рекомбинации
МУТАЦИИ – изменения в первичной структуре ДНК, которые выражаются в наследственно закреплённой утрате или изменении какого-либо признака (признаков)

КЛАССИФИКАЦИИ 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

ПО ЭФФЕКТУ:
Прогрессивные
Нейтральные
Регрессивные

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