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

22416. Предел функции 329.5 KB
  Предел функции Предел функции в точке по Коши и по Гейне. Предел функции на бесконечности. Бесконечно малые и бесконечно большие функции и их свойства. Свойства предела функции.
22417. Україна у Другій Світовій війні та першому повоєнному десятиріччі (1939 – 1955 рр.) 49 KB
  Напередодні Другої світової війни населення Західної України становило близько 7 мли осіб. На всіх цих землях панувала іноземна адміністрація, яка проводила колонізаційну політику. Це викликало обурення українців, призводило до спротиву офіційним властям
22418. Сравнения функций. Свойства функций, непрерывных на отрезке 218.5 KB
  Если предел 1 равен 0 то функция fx называется бесконечно малой более высокого порядка чем gx при x  a а функция gx называется бесконечно малой более низкого порядка чем fx при x  a. Если предел 1 равен   то функция fx является бесконечно малой болей низкого порядка чем gx при x  a а gx функция является бесконечно малой более высокого порядка чем fx при x  a. Если предел 1 равен   то функция является бесконечно большой при x  a. Тогда по свойству бесконечно малых функция бесконечно малая при...
22419. Производная и дифференциал функции одной переменной 224 KB
  Производная и дифференциал функции одной переменной Приращение аргумента и приращение функции. Понятие функции дифференцируемой в точке. Дифференциал функции. Производная функции.
22420. Теоремы о дифференцируемых функциях. Производные и дифференциалы высших порядков 246.5 KB
  Производные и дифференциалы высших порядков Возрастание и убывание функции в точке. Точки экстремума функции. Линеаризация функции. Приближенное вычисление значений функции.
22421. Правила Лопиталя. Формула Тейлора 245 KB
  Формула Тейлора. Формула Тейлора с остаточным членом в форме Пеано. Формула Тейлора с остаточным членом в форме Лагранжа. Разложение основных элементарных функций по формуле Тейлора.
22422. Исследование функции с помощью производной 216 KB
  Исследование функции с помощью производной. Возрастание и убывание функции на промежутке. Точки экстремума функции. Нахождение наибольшего и наименьшего значения функции на отрезке.
22423. Неопределенный интеграл 126.5 KB
  Функция Fx называется первообразной функцией или просто первообразной для функции fx на интервале a b если функция Fx дифференцируема в любой точке x  a b и имеет производную F ' x равную fx т. Если F1x и F2x две первообразные функции fx на интервале a b то всюду на интервале a b F2x = F1x С где С некоторая постоянная. Пусть F1x и F2x две первообразные функции fx на a b. Если F1x первообразные функции fx на интервале a b то любая ее первообразная F2x имеет вид F2x =...
22424. Многочлены и рациональные дроби 259 KB
  Многочлены и рациональные дроби План Комплексные числа. Комплексносопряженные числа. Модуль и аргумент комплексного числа. Тригонометрические формы комплексного числа.