5105

Генетика бактерий. Рекомбинации у бактерий и их особенности

Реферат

Биология и генетика

Генетика бактерий Особенности организации ядерного аппарата бактерий: морфологические биохимические. Состав бактериального генома: хромосома, плазмиды подвижные генетические элементы (IS-элементы, транспозоны, и...

Русский

2014-12-21

52 KB

97 чел.

Генетика бактерий

  1.  Особенности организации ядерного аппарата бактерий:
    •  морфологические;
    •  биохимические.
  2.  Состав бактериального генома:
    •  хромосома, плазмиды;
    •  подвижные генетические элементы (IS-элементы, транспозоны, интегроны), их функции.
  3.  Изменчивость бактерий:
    •  фенотипическая;
    •  генотипическая.
  4.  Рекомбинации у бактерий и их особенности:
    •  транспозиция;
    •  трансдукция;
    •  конъюгация.
  5.  Генодиагностика:
    •  рестрикционный анализ;
    •  риботипирование;
    •  секвенирование генома;
    •  молекулярная гибридизация;
    •  ПЦР;
    •  ДНК-чипы.
  6.  Классификация бактерий:
    •  филогенетическая;
    •  нумерическая;
    •  геносистематика.
    •  

1.Особенности морфологической организации ядерного аппарата бактерий: - не имеет ядерной мембраны, ядрышка, носит название нуклеоид;

- носителем генетической информации является ДНК. Если у эукариот ДНК-линейная, то у большинства бактерий - кольцевая, и одна нить фиксирована на цитоплазматической мембране. Если раскрутить ДНК, то длина будет в сотни раз превышать длину клетки. ДНК бактерий суперспирализована.

- бактериальная клетка содержит одну хромосому, т.е. бактерии являются гаплоидными организми.

2. Биохимические особенности.

- ДНК бактерий имеет тот же состав, что и ДНК эукариот.

- у бактерий в составе ДНК могут находиться минорные основания, наличие которых защищают ДНК от действия собственных эндонуклеаз.

- в геноме патогенных бактерий имеются участки ДНК, которые отличаются от основного генома составом Г-Ц пар нуклеотидных оснований. Эти участки ответственны за синтез факторов патогенности-острова патогенности.

- ДНК бактерий не содержит гистонов, а их роль выполнят полиамины.

Бактериальный геном представлен структурами, которые способны к автономной репликации. Таких структур две : хромосомы, в которых закодирована вся жизненно необходимая информация (в хромосоме бактерий содержится до 3 тыс. различных генов), и плазмиды.

Плазмиды - это ДНК, которые имеют кольцевую природу. Плазмиды в клетке могут находиться в одном из двух альтернативных состояний: в свободном или интегрированном с хромосомой.

В плазмидах закодирована дополнительная генетическая информация, которая не является жизненно необходимой для клетки, но наличие этой информации сообщает ей определенные селективные преимущества. В состав плазмид входят:

-структурные гены;

-гены, отвечающие за собственную репликацию плазмиды.

Некоторые плазмиды имеют гены, обеспечивающие трансмиссивность плазмиды - tra-гены.

По кодируемому признаку различают:

- R плазмиды- кодируют лекарственную устойчивость бактерий;

- F (sex) плазмиды - определяют способность клетки быть донором генетической информации;

- Col плазмида - кодирует синтез бактериоцинов;

- плазмиды, отвечающие за синтез факторов вирулентности (Ent-, Hly-)

и другие плазмиды.

В состав бактериального генома входят подвижные генетические элементы:

IS-элементы (insertion sequences), транспозоны и интегроны. Они обнаружены как в составе бактериальной хромосомы, так и в составе плазмид. Их репликация – составная часть репликации хромосомы и плазмиды.

IS-элементы - короткие (2000) нуклеотидные последовательности. Отличительной особенностью IS-элементов является наличие на концах инвертированных повторов, которые узнает транспозаза. Они не несут структурных генов; одинаковы у бактерий разных видов, родов, и даже считается, что они одинаковы у прокариот и у эукариот. IS-элементы могут перемещаться как по хромосоме, так и между хромосомами. Они содержат 2 гена:1-й кодирует синтез транспозазы; этот фермент обеспечивает процесс исключения IS элемента из хромосомы и его интеграцию в новой локус хромосомы . 2-й ген кодирует синтез репрессора, который регулирует весь процесс перемещения.

Транспозоны – это сегменты ДНК, обладающие теми же свойствами, что и IS-элемент, но имеющие структурные гены.

Интегроны – подвижные генетические элементы; они содержат ген, кодирующий устойчивость к антибиотикам. Интегроны являются системой захвата малых элементов ДНК, называемых генными кассетами посредством сайтспецифической рекомбинации и их экспрессии.

 Значение мобильных элементов.

Перемещаясь по ДНК клетки или между ДНК, они вызывают:

- инактивацию генов тех участков ДНК, куда они переместившись встраиваются;

- повреждения генетического материала;

- встраивание плазмиды в хромосому;

- распространение гена в популяции бактерий.

Бактериям как и всем живым существам свойственна изменчивость. Изменчивость у эукариот происходит по вертикали, у бактерий – и по вертикали, и по горизонтали.

Различают два вида изменчивости:

- фенотипическая и

-генотипическая.

Фенотипическая изменчивость проявляется в виде модификаций - это изменение свойств клетки под влиянием внешних воздействий.

Модификации могут быть длительными и кратковременными. Модификационные изменения касаются подавляющего большинства клеток популяции.

Генотипическая - это мутации или рекомбинации.

Мутации могут быть спонтанными и индуцированными.

Рекомбинация у бактерий рассматриваются как аналоги полового размножения.

Рекомбинации - это взаимодействие между двумя геномами, обладающими различными генотипами, которое приводит к образованию генома, сочетающего гены донора и реципиента. В процессе рекомбинации бактерий условно делят на клетки-доноры, которые передают генетический материал, и клетки-реципиенты, которые его принимают.

Особенности рекомбинаций у бактерий:

- отсутствует мейоз. Образуется не зигота, а меразигота.

- всегда направлена от донора к реципиенту.

- количество генетического материала у реципиента всегда больше одного.

Рекомбинант содержит всю генетическую информацию реципиента и часть генетической информации донора.

У эукариот механизм рекомбинации один – мейоз; у бактерий различают три вида рекомбинаций:

  1.  трансформация- это обмен генетической информации с помощью чистой ДНК.
  2.  трансдукция – этот способ переноса генетической информации с помощью фагов.
  3.  конъюгация – это способ передачи генетической информации, когда между двумя бактериями образуются цитоплазмические мостики. При конъюгации в клетку-реципиент может перейти почти весь геном.

Генетические методы применяются в практических целях как для обнаружения микроба в исследуемом материале без выделения чистой культуры, так и для определения таксономического положения микроба и проведения внутривидовой идентификации.

Секвенирование генома – определение последовательности пар нуклеотидов ДНК.

Рестрикционный анализ – этот метод основан на применении ферментов рестриктаз – это эндонуклеазы, которые расщепляют молекулу ДНК только в определённых местах. Если выделенную из конкретного материала ДНК обработать определенной рестриктазой, то это приведет к образованию строго определенного количества фрагментов ДНК фиксированных размеров.

Риботипирование – позволяет определить вид бактерий. Последовательность нуклеотидных оснований в оперонах, кодирующих рРНК, характеризуется наличием как консервативных участков, которые имеют сходное строение у различных бактерий, так и вариабельных последовательностей, которые родо- и видоспецифичны и являются маркерами при генетической идентификации. Молекулярная гибридизация – применяется в геносистематике. Этот метод позволяет выявить степень сходства различных ДНК.

ПЦР – целью является обнаружение генов или соответствующих нуклеотидных последовательностей, кодирующих либо видовую принадлежность, либо иной признак.

Метод ПЦР основан на принципе комплементарности и позволяет увеличивать (амплифицировать) количество исследуемого образца ДНК. Этот метод обладает чрезвычайно высокой чувствительностью и теоретически позволяет обнаружить в исследуемом материале даже единичные молекулы ДНК.

Разновидности ПЦР:

- ПЦР в режиме реального времени; даёт возможность определить количество фрагментов ДНК находящегося в материале, т.е. проводить количественный анализ;

- мультиплексная ПЦР – преимущество заключается в том, что в реакционную смесь можно вводить 2 – 4 и более пары праймеров. Они характерны для различных возбудителей.

- обратнотранскрипционная ПЦР – позволяет осуществить копирование РНК возбудителей.

ДНК – чипы являются новейшими технологиями гибридизационных методов молекулярно-генетического анализа. Они представляют собой носители известных олигонуклеотидов (менее 20 оснований каждый), комлементарных участкам исследуемого генома (или геномов) и занимающих определенный сайт (ячейку). При наличии в исследуемой пробе фрагментов искомой ДНК они гибридизуются (соединяются по принципу комплементарности) с нуклеотидными последовательностями, сидящими на чипе.

Классификация бактерий.

Основной таксономической единицей у бактерий является вид. Для обозначения вида у бактерий используется двойная (бинарная) номенклатура

Вид у бактерий- это совокупность родственных бактерий, которые обладают сходными биологическими свойствами и имеют общее происхождение. В настоящее время существует 3 подхода к классификации бактерий:

  1.  Рутинная классификация.

Она лежит в основе определителя бактерий под редакцией Берджи.

  1.  Нумерическая таксономия.
  2.  Геносистематика.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31091. МАКРОЭКОНОМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ 209.18 KB
  МАКРОЭКОНОМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ Прочитав эту главу вы узнаете: в какой зависимости находится потребление от дохода и что представляет собой предельная склонность к потреблению; что представляет собой функция потребления и как выглядит ее график; как определяется равновесный уровень национального дохода; как формируются сбережения и что представляют собой общие и индуцированные сбережения; почему в условиях равновесного состояния экономики общие сбережения должны равняться сумме автономных инвестиций и государственных...
31092. Макроэкономическое равновесие: теоретические подходы 140 KB
  Модель D S Важнейшим направлением в макроэкономической теории является изучение условий сбалансированного развития экономики. Равновесное состояние экономики анализируетсяс позицийполитической экономии и экономикс табл. Пропорции звеньев экономики можно представить как соотношение структурных компонентов экономики отраслей регионов факторов производства как соотношение экономических процессов например между спросом и предложением потреблением и сбережениями затратами и результатами и т. Таблица 2 Политическая экономия Экономикс...
31093. Основные проблемы макроэкономики 287.22 KB
  Более строгое определение инфляции учитывающее причины и некоторые следствия роста среднего уровня цен в экономике звучит так: инфляция дисбаланс спроса и предложения форма нарушения общего равновесия в экономике проявляющийся в росте цен и в обесценивании денег. Существует множество видов и типов инфляции. Однако чаще всего функционирование экономики в условиях такой инфляции носит депрессивный характер отсутствуют стимулы для развития предпринимательского сектора поскольку получаемые прибыли съедаются инфляцией. Гиперинфляция...
31094. Основные макроэкономические проблемы 43.5 KB
  Причины и виды безработицы Безработица является характерной чертой современной экономики. Существуют виды безработицы которые неизбежны и которые являются объектом государственного регулирования. Выделяют три основных вида безработицы: фрикционную структурную циклическую. Общее число фрикционных и структурных безработных определяют естественную норму безработицы 56 .
31095. Природа денег. Денежный рынок 30.5 KB
  Природа денег. Денежный рынок Относительно природы денег существуют следующие концепции денег: эмпирическая в которой деньгами называют все что способно выступить в роли платежного средства за товары и услуги; функциональная концепция когда к природе денег подходят через те функции которые они выполняют средства обмена средства накопления стоимости мера стоимостей всех товаров и другие функции. Марксистская концепция которая корнями уходит в классическую объясняет происхождение денег из внутреннего противоречия товара которое в свою...
31096. Основы теории управления 103.5 KB
  Основы теории управления 16. Сущность и природа управления Вся жизнь человека это бесконечная цепочка его деятельности которая разнообразна и многообразна. Сущность управления состоит в том что это специфический вид деятельности человека который возник как потребность и необходимое условие достижения результата в индивидуальной или совместной деятельности. Содержание управления отражает его функции во всей своей совокупности.
31097. Модели, методология и организация процесса принятия управленческих решений 91 KB
  Модели методология и организация процесса принятия управленческих решений Для изучения и освоения категории менеджмента управленческое решение рассмотрим следующие вопросы: что понимают под управленческим решением; почему решение называют управленческим и бывают ли решения неуправленческие; может ли решение приниматься вне целесообразной деятельности человека; можно ли принять управленческое решение без логической цепочки: цель  ситуация  проблема Ц  С  П; кто может быть лицом принимающим решение ЛПР. Управленческое...
31098. Экономические ресурсы предприятия 71 KB
  Фискальная политика государства. Таким образом экономическая политика государства сталкивается с известной дилеммой: длительный спад и безработица или рост цен при сохранении уровня занятости и выпуска. Содержание монетарной политики сводится к воздействию государства на экономическую конъюнктуру посредством изменения количества денег в обращении. Монетарная политика является важным элементом стабилизационной политики государства и сглаживания экономических колебаний циклов.
31099. Методы и модели разработки УР 68.97 KB
  Обобщенная классификация методов принятия управленческих решений В теории принятия управленческих решений используются разнообразные методы среди которых выделяют аналитические статистические математического программирования эвристические экспертные ситуационные и ряд других. В процессе принятия управленческих решений лицо принимающее решение может применять различные методы которые прямо или косвенно способствуют принятию оптимальных по различным критериям решений. Все методы принятия решений можно разделить на две группы:...