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

45948. Конструкционные стали: классификация, маркировка, химический состав, механические и технологические свойства, применение 50.2 KB
  Конструкционные стали: классификация маркировка химический состав механические и технологические свойства применение. Широкое использование стали в промышленности обусловлено сочетанием комплекса механических физикохимических и технологических свойств. Сталью называются сплавы железа с углеродом и некоторыми другими элементами причем углерода в стали должно содержаться меньше 214 . Постоянными примесями в стали являются: кремний до 04 марганец до 08 сера до 005 фосфор до 005 и газы NOH и др.
45949. Инструментальные стали: классификация, маркировка, свойства, применение 24.34 KB
  Инструментальные стали: классификация маркировка свойства применение. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ. Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего измерительного инструмента и штампов холодного и горячего деформирования. Основные свойства которыми должны обладать инструментальны стали: износостойкость прочность при удовлетворительной вязкости теплостойкость прокаливаемость и хорошая обрабатываемость давлением и резанием.
45950. Статические и динамические испытания металлов: основные механические свойства и их определение 186.98 KB
  В этих испытаниях создаётся однородное напряжённое состояние по сечению образца причём доля нормальных напряжений является преобладающей поэтому эти испытания считаются жёсткими. Машины автоматически фиксируют величины приложенной нагрузки и изменение длины образца в виде диаграммы растяжения по которой производятся все необходимые расчеты. длинные образцы где F0 –площадь сечения рабочей части образца. При этом необходимо соблюдать важное условие: заготовки не должны нагреваться до температуры 150С иначе изменится структура и свойства...
45951. Сплавы на основе меди: классификация, маркировка, свойства, применение 21.83 KB
  По техническим свойствам медные сплавы делятся на деформируемыеГОСТ1817578 и литейные ГОСТ61383; по способности к закалке – термоупрочняемые и нетермоупрочняемые; по химическому составу на бронзы Cu другие элементы кроме Zn и латуни СuZn и другие элементы. Бронзы маркируются буквами Бр бронза и буквами и цифрами: буквы означают название элемента а цифры – его количество в сплаве в процентах. Бронзы имеют более высокие по сравнению с латунями прочностные антифрикционные коррозионостойкие свойства но являются более...
45952. Сплавы на основе алюминия: классификация, маркировка, свойства, применение 16.94 KB
  Сплавы на основе алюминия: классификация маркировка свойства применение. Единой цифровой маркировки алюминиевых сплавов не существует деформируемые литейные и спеченные сплавы маркируются поразному. Деформируемые сплавы имеют буквенную и буквенноцифровую маркировку причем выбор букв и цифр производится случайным образом: сплав lSiCuMg обозначается АВ авиаль сплав lMn обозначается АМц а сплав LMg обозначается АМг. Для группы сплавов первые цифры после букв обозначают соответственно: 1сплавы упрочняемые Сu и Mg...
45953. Теория и технология термической обработки стали: виды, применение 13.64 KB
  Основными видами термической обработки являются: отжиг закалка и отпуск. Отжиг бывает полный неполный диффузионый рекристаллизационный и нормализа Закалка. Закалкавид термической обработки заключающийся в нагреве изделий с контролируемой скоростью1000С час до температуры АС330500С выше линии окончания фазовых переходов GS диаграммы железо углерод выдержке при этойтемпературе для выравнивания температуры по сечению и осуществления фазовых переходов Fe3C Feα Feγ и быстром охлаждении в воде или масле. Закалка бывает обычная...
45954. Пластмассы: состав, структура, классификация, свойства, применение 13.75 KB
  Полиэтилен со степенью полимеризации 20 предет собой жидкость обладающая смазывающими сввами. Полиэтилен со степенью полимеризации 2000 предет собой твердый пластичныйупругий металл испмый для изгния пленок. К не полярным относятся: полиэтилен второпласты орг. Полиэтилен.
45955. Каучук и резина: строение, состав, свойства, методы получения, применение 14.01 KB
  Особенно важным и спецким сввом каучука явлся его эластть упругость – способть каучука восстанавливать свою первоначую форму после прекращения действия сил вызвавших деформацию. Резинами наз высоко молекулярный матл редко сетчатые стрры которые получают в резте вулканизации каучука с наполнителями. В состав входят: связующие в виде каучука естеств. сера в колве 13 которая служит для смешивания каучука наполнители в виде порошковой сожи материала ткани или другие волокнакапронмягчители – парафин стеориновая кислота...
45956. Химико-термическая обработка стали: виды, технология, оборудование, свойства, применение 187.39 KB
  ХТО –- процесс насыщения поверхности детали различными легирующими элементами с целью изменения состава структуры и свойств поверхностного слоя детали. Поверхность детали может насыщаться следующими элементами: углерод азотом хромом кремний алюминий бром. Цель: получить на поверхности детали высокую тв. достаточной вязкости и пластичности сердцевины деталикулачки эксцентрики.