КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Оформление протокола
Выписать основных представителей нормальной микрофлоры по латыни, нарисовать микропрепарат из зубного налета.
Тема: «Генетика бактерий» Цель: – ознакомить с особенностями генетического аппарата бактерий, механизмами рекомбинации, ролью генной инженерии в современной медицине и биотехнологии. Знать: – механизмы изменчивости бактерий, виды рекомбинаций; – значение конъюгативных плазмид в распространении антибиотикорезистентности и биологии бактерий. Уметь: – отличить модификационную изменчивость от мутационной; – оценить бактериоциногенность культур; – доказать плазмидную природу антибиотикорезистентности.
Генетический аппарат бактерий имеет ряд особенностей организации. Особенности генетического аппарата бактерий: 1) цитологические: - наследственный аппарат бактерий представлен нуклеоидом; - в отличие от ядра нуклеоид не имеет ядерной мембраны; - в нуклеоиде нет ядрышек; - в нуклеоиде одна хромосома; - в бактериальной клетке может быть дополнительное наследственное вещество – плазмида; - молекула ДНК хромосомы и плазмиды прикрепляются к ЦПМ. 2) молекулярные: - хромосома бактерий имеет кольцевую структуру; - хромосома бактерий — чистая двунитчатая ДНК, не содержит гистонов; - в ДНК бактерий повышенное содержание метиллированных (минорных) азотистых оснований, они выполняют защитную функцию гистонов; - ДНК бактерий содержит Is-последовательности, строение которых аналогично таким же участкам ДНК у высших организмов; - отмечается выраженная изменчивость нуклеотидного состава: соотношение гуанина и цитозина (Г/Ц-индекс) у бактерий имеет видовые отличия. Важное место в генетике бактерий занимают плазмиды – дополнительные, внехромосомные элементы наследственности. Плазмида, как и хромосома, представлена кольцевой молекулой двунитчатой ДНК, но ее размеры значительно меньше хромосомы. Плазмида содержит структурные гены, кодирующие тот или иной признак, гены автономной репликации, Is-последовательности. У некоторых плазмид есть гены, ответственные за ее трансмиссивность (перенос, передачу). Такие плазмиды называются трансмиссивными (конъюгативными). Основные свойства плазмид: 1. гены плазмид несут не обязательную для клетки информацию, а лишь сообщают ей селективные преимущества; без плазмид клетка существовать может, а без хромосомы нет; 2. плазмидная ДНК имеет значительно меньшую молекулярную массу, чем хромосомная; 3. плазмиды способны к автономной репликации, или их репликация находится под ослабленным контролем хромосомы; 4. для плазмид с низкой молекулярной массой характерно явление амплификации (многокопийности); 5. некоторые плазмиды (F-, R-факторы) способны находиться как в автономном, так и интегрированном с хромосомой состоянии; штаммы, у которых F-фактор интегрирован с хромосомой, – Hfr-штаммы; 6. молекула ДНК плазмид более подвержена воздействию физических и химических агентов, чем хромосомы; частота плазмидных мутаций выше, чем хромосомных; 7. некоторые физические (УФ, СВЧ и др.) и химические (акридиловые красители) агенты вызывают элиминацию (удаление, потерю) плазмид; 8. плазмиды могут содержать tra-гены и самостоятельно передаваться в процессе конъюгации, это конъюгативные плазмиды; частота передачи плазмидных генов выше, чем хромосомных; трансмиссивность (передача, перенос) плазмид может быть связана и с переносом их в клетки умеренными трансдуцирующими фагами; 9. в клетке могут находиться несколько разных плазмид, но некоторые плазмиды несовместимы между собой; по этому признаку различают группы несовместимости плазмид. Плазмиды могут детерминировать разные свойства бактерий. Различают: 1. R-плазмиды – кодируют лекарственную устойчивость. 2. F-плазмида – определяет пол бактерий. 3. Col-плазмиды – детерминируют синтез бактериоцинов. 4. Hly-плазмиды – кодируют синтез гемолизинов. 5. Ent-плазмида – детерминирует синтез энтеротоксина. 6. Плазмиды биодеградации – обусловливают расщепление сложных ароматических и других соединений, например, нефти, парафина, ПАВ и др. Плазмиды играют важную роль в процессах рекомбинации (обмена генетической информацией) у бактерий. У бактерий, как и у всех живых организмов, есть 2 типа изменчивости: фенотипическая и генотипическая. Фенотипическая изменчивость – это изменение только каких-либо внешних признаков, она не затрагивает генотип. Генотипическая изменчивость затрагивает не только фенотип, но и генотип. Она связана с изменениями генетического аппарата. Проявлениями фенотипической изменчивости у бактерий являются модификации: кратковременные (в пределах одного поколения) и длительные (сохраняются в поколениях). Отличия длительной модификации от мутации: 1. отсутствие изменений в структурных генах генотипа; 2. приобретение новых свойств большим числом особей в популяции; 3. «затухание» (исчезновение) признака в ряду поколений. Примером фенотипической изменчивости бактерий является диссоциация – расщепление признака – при изменении условий культивирования: переход S-форм с гладкими колониями в R-формы с шероховатыми колониями, потеря пигмента, появление неподвижных вариантов у подвижных бактерий и т. д. Генотипическая изменчивость бактерий связана с мутациями и рекомбинациями. Мутации у бактерий могут быть спонтанные и индуцированные известным мутагеном. По локализации различают: 1. генные – затрагивают один ген; 2. хромосомные – затрагивают группу генов; 3. плазмидные – затрагивают гены плазмид. Механизм мутаций Вам известен. Это: а) деления – потеря гена или участка ДНК; б) дупликация – удвоение генетического фрагмента; в) транспозиция – изменение положения гена; г) инверсия – переворот участка ДНК на 180°; д) вставка нового гена. Фенотипическое проявление мутаций чаще ведет к потере признака – прямая мутация или к его восстановлению – обратная мутация. Так как у бактерий одна хромосома, то частота фенотипических проявлений мутаций высока, а делеция большого участка хромосомы летальна для бактерий. Вторым механизмом генотипической изменчивости у бактерий являются рекомбинации. Особенности рекомбинаций у бактерий: 1. однонаправленность переноса генетической информации (от донора к реципиенту); 2. неодинаковое долевое участие генома донора и реципиента в образовании рекомбинанта (реципиентный геном полностью переходит к рекомбинанту, а от донора – только отдельные гены, плазмиды); 3. в результате рекомбинации образуется мерозигота (частичная зигота); 4. наличие нескольких механизмов рекомбинаций: конъюгация, трансформация, трансдукция, слияние протопластов.
|