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

1644. Роль внешних факторов и состояние организма матери в возникновении болезней беременных животных 20.48 KB
  Маточное кровотечение. Кровотечения из матки из-за повреждения кровеносных сосудов бывают у коров, кобыл, коз, редко у животных других видов. Внематочная беременность.
1645. Санитарно-гигиенические требования к приготовлению сред и компонентов 19.34 KB
  Все компоненты для приготовления разбавителей должны быть химически чистыми, проверенными на токсичность и соответствовать ГОСТу, указанному в инструкции по искусственному осеменению.
1646. Серозный и катаральный маститы: причины, особенности течения, диагностика и профилактика 20.65 KB
  Серозное воспаление вымени характеризуется гиперемией, большим выпотом серозного экссудата и эмиграцией лейкоцитов, преимущественно в междольковую ткань. Характеризуется перерождением железистого и покровного эпителия, его отторжением.
1647. Слабые и бурные схватки и потуги как причина патологических родов 19.78 KB
  Сильные потуги. Причиной бурных потуг могут быть неправильное расположение плода, его уродливость, раннее отхождение околоплодных вод. Слабые схватки и потуги.
1648. Сперма и её видовые особенности 19.51 KB
  Сперма – смесь спермиев (половых клеток самца) и плазмы(сыворотки). Сыворотка спермы – секрет придатков семенников и придаточных половых желез.
1649. Сперматогенез. Физиологическое значение придатков семенников, мошонки, придатков половых желез 20.39 KB
  По достижении животным половой зрелости в семеннике его происходят сложные процессы, сводящиеся к созреванию и формированию спермиев — сперматогенезу.
1650. Спермии, их строение, скорость и виды движения спермиев. Энергетика спермиев 21.39 KB
  Строение В спермии с/х. животных различают головку, шейку, тело и хвост. Скорость и виды движения спермиев. Энергетика спермиев.
1651. Способы определения концентрации спермиев в эякуляте: подсчет в счетной камере при помощи ФЭК по стандартам 20.59 KB
  Концентрацию спермиев определяют с помощью фотоэлектроколориметров (ФЭК), калибровочную кривую для которых составляют по результатам подсчета спермиев в камере Горяева.
1652. Способы искусственного осеменения кобыл 20.49 KB
  При осеменении кобыл сперму вводят в матку (маточный метод осеменения). В практике применяют два способа введения спермы: мануальный и визуальный.