2884

Генетика бактерий

Контрольная

Биология и генетика

Генетика бактерий Наука о наследственности и изменчивости микроорганизмов. Наследственность это способность организмов воспроизводить одни и те же свойства из поколения в поколение благодаря передачи генов от родителей потомкам. Изменчивость - измен...

Русский

2012-10-21

55 KB

25 чел.

Генетика бактерий

Наука о наследственности и изменчивости микроорганизмов. Наследственность это способность организмов воспроизводить одни и те же свойства из поколения в поколение благодаря передачи генов от родителей потомкам. Изменчивость - изменение характерных для организма свойств под действием различных факторов. У бактерий наследственная информация закотирована в геноме.

Геном бактериальной клетки представляет собой нуклеоид (бактериальная хромосома) и плазмиды. В состав нуклеоида и плазмид могут входить подвижные генетические элементы и транспозоны.

Нуклеоид бактерий представляет собой 2х цепочечную кольцевую суперспмрализованную молекулу ДНК.

Нуклеоид содержит до 5 миллионов нуклеотидных пар. Он включает в себя до 4х тысяч генов. Бактериальные гены выполняют функции питания, дыхания, роста и размножения.

Плазмидная ДНК представляет собой 2х цепочечную кольцевую молекулу ДНК. плазмиды находятся автономно от нуклеоида. По размерам плазмиды составляют до 5% ДНК нуклеоида. Они несут 40-50 генов. Клетка содержащая плазмиды обладает дополнительными свойствами (селективным преимуществом).

Наиболее изученые бактериальные плазмиды:

  1.  F плазмида / половой фактор / плазмида фертильности
  2.  R плазмида - фактор множественной лекарственной устойчивости
  3.  Tox плазмиды - плазмиды токсигенности. Наиболее распространены ent плазмида - энтерогенность и Hly плазмида - синтес гемолизина
  4.  Col - плазмиды - факторы бактериоциногенности.

По колличеству молекул ДНК плазмид в клетке выделяют однокопийные и многокопийные плазмиды.

По способности присутствовать в одной клетке нескольких видов плазмид они подразделяются на совместимые и несовместимые. Некоторые плазмиды могут встраиваться в бактериальную хромосому. Такие плазмиды - интегративные.

Подвижные генетические элементы (мобильные элементы генома):

  1.  Вставочные или инсерционные последовательности
  2.  Транспозоны

IS элементы это участки ДНК, которые могут целиком перемещаться из одного участка репликона в другой участок либо из хромосомы в плазмид (между хромосомой и плазмидой). IS элементы содержат гены, необходимые для перемещения то есть ген транспозазы, и ген репрессора.

Транспозоны - сегменты ДНК, способные также к перемещению, но по сравнению с IS элементами они содержат дополнительно структурные гены, придающие клетки дополнительные признаки. Например - устойчивость к антибиотикам, токсичность.

Информация в геномебактерий закодирована в последствии нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, углевода и остатка фосфорной кислоты. Азотистые основания представлены пуриновыми и пиримидиновыми. В структуре ДНК соблюдается принцип комплиментарности АДГЦ. НУКЛЕОТИДЫ ФОРМИРУЮТ ГЕНЫ. Каждый ген отвечает за свой признок. Совокупность генов - генотип. Основными признаками бактерий являются:

Морфологические - размер и форма клеток, наличие жгутиков и капсул

Тинкториальные - способность окрашиваться

Культуральные

Биохимические - способность синтезировать белки, угл; липиды

Антигенные - наличие антигенов, вызывающих синтез антител

Биологические - способность вызывать заболевания

Резистентность - к антибиотикам, бактериофагам

Эти признаки проявляются в результате действия ферментов. Если фермент работает, прьизнак проявляется, если нет, то не проявляется. Фермент может не работать в 2х случаях : отсутствие условий для его нормальной работы или поломка гена, кодирующего синтез. В результате этих нарушений у бактерий могут возникать изменчивости:

  1.  Фенотипическая изменчивость - изменение свойств под влиянием факторов внешн. среды без изменения генетического аппарата
  2.  Генотипическая изменчивость - изменение свойств в результате поломки генетического аппарата

Характерные признаки фенотипической изменчивости:

  1.  Не затрагивают генотип и не передаются по наследству
  2.  Причины - воздействие внешних факторов
  3.  При восстановлении нормальных условий исходные признаки восстанавливаются.

Проявления фенотипической изменчивости 

  1.  Изменение морф. признаков
  2.  Изменение культуральных свойств
  3.  Изменение биохимической активности

Генотипическая изменчивость:

Сопровождается изменением ДНК и передается по наследству. Её обозначают как наследственную и выделяют 2 формы:

  1.  Мутации
  2.  Рекомбинации

Мутации подразделяются на:

  1.  Спонтанные или внутренние - фактор вызвавший изменение неизвестен
  2.  Индуцированные - изменения наступают в результате воздействия физических или химических параметров.

Физические факторы, вызывающие индуцированные мутации - мутагенные факторы. Химические вещества вызывающие индуцированные мутации - мутагены.

Мутации - делеция (выпадение основания); инсерция (вставка основания); транзиция (замена пурина на пурин или пиримидина на пиримидин); трансверсия (замена пурина не пиримидин или пиримидина на пурин); дупликация (удвоение); дислокация (перемещение); инверсия (переворот).

Генетическая рекомбинация - изменчивость обусловленная переносом ДНК от бактерии донора реципиенту. Виды рекомбинации:

  1.  Трансформация - перенос изолированной ДНК в реципиентную клетку, которая способна поглотить эту ДНК. БЫЛА ОТКРЫТА В 1928 году. Фредериком Гриффитом на примере пневмококкаон говорил, что введение капсульных пневмококкох вызывает гибель, введение бескапсульных гибели не вызывало. В то же время введение безкапсульных клеток вместе с убитыми капсульными приводило к гибели животного. Из организма падших мышей высевались клетки. Гриффит сделал заключение о том, что под влияние какого либо фактора в организме бескапсульные клетки превращаются в капсульные. В 1944 году механизм этого явления был установлен ученым Эвери, Макклауд, Маккарди. Они установили, что трансформачия связана с ДНК убитых нагреванием клеток. В процессе трансформации выделяют стадии - проникновение ДНК внутрь клетки реципиента; встраивание ДНК в гомологичный участок ДНК реципиента. Для трансформации можно использовать как хромосомную так и плазмидную ДНК.
  2.  Коньюгация - перенос ДНК от клетки донора в клетку реципиента при непосредственном контакте клеток. Была описана в 1946 Ледербергом и Тейтемом. Способность коньюгации обусловлена наличием в клетке - донаре F - фактора. При коньюгации между клеткой донором и клеткой реципиентом образуется коньюгационный мостик при участии F - пилей.
  3.  Трансдукция - передача ДНК от клетки донора в клетку реципиенов с помощью бактериофагов. Бактериофаги размножаясь в клетке доноре захватывают часть ДНК донора и передают клетке реципиенту. Была описана Джошуа. Различают два типа трансдукции: неспецифическая или общая трансдукция (бактериофаг способен переносить любые клетки); специфицеская трансдукция (бактериофаг переносит только определенные клетки)

Методы рекомбинации широко используются в генной и генетической инженерии. При конструировании генетически измененных или генетически модифицированных организмов. С этой целью используют рекомбинантную ДНК.

Этапы конструирования рекомбинантной ДНК:

  1.  Подбор вектора (молекулы ДНК, способной переносить нужные клетки в клетку реципиент). Чаще всего в качестве вектора используются плазмиды
  2.  Выделение ДНК - выделение интересующих генов из ДНК клетки донораы
  3.  Созданние рекомбинантной молекулы

- рестрикция ДНК с помощью ферментов рестриктаз

- лигирование (сшивка) фрагменлтов с помощью ферментов лигаз

4. Введение рекомбинантной молекулы в клетку реципиента; чеще всего используют трансформацию

5. Отбор и идентификация рекомбинантов


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76426. Виды соединений звеньев САУ 50.49 KB
  Соединение звеньев в САУ может выполняться в 3-х основных формах: последовательная, параллельная и соединение с обратной связью. Последовательное соединение звеньев (a)
76427. Правила преобразования структурных схем 90.16 KB
  Критерий правильности упрощения схемы заключается в равенстве входных и выходных сигналов упрощаемого участка до и после преобразования. Перенос сумматора через сумматор: а до преобразования; б после преобразования. Перенос узла через сумматор: а до преобразования; б после преобразования.
76428. Условия устойчивости линейных систем автоматического управления 93.58 KB
  Изменение регулируемой величины при произвольном внешнем воздействии представляет собой решение уравнения 3.22 первое слагаемое вынужденная составляющая имеющая тот же характер что и правая часть уравнения 3. Она определяется как частное решение неоднородного дифференциального уравнения 3.21 с правой частью: Второе слагаемое свободная переходная составляющая которая определяется общим решением однородного дифференциального уравнения 3.
76429. Критерий устойчивости Гурвица 61.79 KB
  Поэтому большее распространение получил алгебраический критерий устойчивости сформулированный в 1895 году математиком А. Критерий устойчивости сводится к тому что при должны быть больше нуля все определителей Гурвица получаемых из квадратной матрицы коэффициентов. Условия нахождения системы на границе устойчивости можно получить приравнивая нулю последний определитель: при положительности всех остальных определителей.
76430. Критерий устойчивости Михайлова 37.19 KB
  Критерий устойчивости Михайлова. 21: чтобы замкнутая система была устойчивой необходимо и достаточно чтобы годограф характеристического многочлена замкнутой системы годограф Михайлова начинался на положительной части действительной оси и проходил последовательно в положительном направлении исключая точку начала координат n квадрантов комплексной плоскости где n – порядок характеристического уравнения. Графическое изображение годографов Михайлова для устойчивых и неустойчивых систем Практический пример Пусть характеристическое уравнение...
76431. КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ НАЙКВИСТА 155.49 KB
  Предварительно должна быть определена устойчивость исследуемой системы в разомкнутом состоянии. Для неустойчивой разомкнутой системы нужно выяснить какое число корней ее характеристического полинома имеет положительные вещественные части. В одноконтурной системе составленной из последовательно соединенных звеньев корни характеристических полиномов этих звеньев являются одновременно корнями характеристического полинома разомкнутой системы. Если какоелибо звено в прямой цепи системы охвачено обратной связью то нужно определить корни...
76432. Структурные схемы систем автоматического управления 160.04 KB
  Структурная схема Структурная схема САУ схема САУ это изображение системы регулирования в виде совокупности динамических звеньев с указанием связей между ними. Структурная схема САУ может быть составлена на основе известных уравнений системы и наоборот уравнения системы могут быть получены из структурной схемы. Наименование Обозначение на структурной схеме Звено с одним входом Звено с двумя входами Узел разветвление Наименование Обозначение на структурной схеме Cумматор Элемент сравненияаналог сумматора Простейшие сочетания...
76433. Статические и астатические системы управления 21.21 KB
  В зависимости от принципа и закона функционирования ЗУ задающего программу изменения выходной величины различают основные виды САУ: системы стабилизации программные следящие и самонастраивающиеся системы среди которых можно выделить экстремальные оптимальные и адаптивные системы. обеспечивается неизменное значение управляемой величины при всех видах возмущений...
76434. Критерий управляемости САУ 24.47 KB
  Очевидно что эта система является неуправляемой так как управляющее воздействие влияет не на все переменные состояния переменная состояния не поддается управлению. Пусть описание САУ представлено в терминах пространства состояния САУ будет управляемой тогда и только тогда если матрица управляемости имеет ранг . порядок вектора состояния .