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

75189. Сравнительно-исторический метод. Техника сравнения языков 40 KB
  Техника сравнения языков. На основе метода была создана и продолжает создаваться генеалогическая классификация языков устанавливающая родственные языки. Сравнивают ряд языков у которых схожие окончания глаголов настоящего времени изъявительного наклонения. Закон Гримма показал почему слова родственных языков отличны друг от друга.
75190. Германская группа 19.15 KB
  Северногерманская скандинавская подгруппа 1 Датский; письменность на основе латинского алфавита; служил литературным языком и для Норвегии до конца XIX в. 2 Шведский; письменность на основе латинского алфавита. 3 Норвежский; письменность на основе латинского алфавита первоначально датская так как литературным языком норвежцев до конца XIX в. 4 Исландский; письменность на основе латинского алфавита; письменные памятники с XIII в.
75191. Техника сравнения языков. Сравнительно-исторический метод 43.5 KB
  Техника сравнения языков Этот метод очень важен. На его основе бала создана генеалогическая классификация языков. Объединение языков в семьи группы подгруппы основывается на нем. устанавливает родственные связи языков.
75192. Системы грамматических категорий, форм 21.64 KB
  Во многих языках существует 3 рода и они никак не связаны с животным миром. В тюркских языках тоже нет деления на роды. Основным падежом особенно в индоевропейских языках является именительный или абсолютный. В индоевроп языках процесс исчезновения падежной системы происходил с древнейших времен процесс синкретизма объединение нескольких значений в одно.