- •Билет 1.
- •Билет 2.
- •Билет 3.
- •Билет 6.
- •Билет 7.
- •Биологическое значение сверхспирализации днк
- •Билет 8.
- •Некоторые общие закономерности горизонтального переноса у прокариот:
- •Билет 15.
- •Секвенирование по Сэнгеру
- •Высокопроизводительное секвенирование
- •Молекулярно-генетические методы исследования микрофлоры
- •Билет 20.
Билеты по микробиологии
Билет 1.
Реализация генетической информации у прокариот: транскрипция, трансляция. Оперонная структура.
Принципиально важным свойством генетической информации является ее способность к переносу (передаче) как в пределах одной клетки, так и от родительской клетки к дочерним либо между клетками разных индивидуумов в процессах клеточного деления и размножения организмов. Что касается направлений внутриклеточного переноса генетической информации, то в случае ДНК-содержащих организмов они связаны с процессами репликации молекул ДНК, т.е. с копированием информации, либо с синтезом молекул РНК (транскрипцией) и образованием полипептидов (трансляцией). Как известно, каждый из указанных процессов осуществляется на основе принципов матричности и комплементарности.
Сложившиеся представления о переносе генетической информации по схеме ДНК → РНК → белок принято называть "центральной догмой" молекулярной биологии. Наряду с этим (наиболее распространенным) направлением переноса, который иногда обозначают как "общий перенос", известна и другая форма реализации генетической информации ("специализированный перенос"), обнаруженная у РНК-содержащих вирусов. В этом случае наблюдается процесс, получивший название обратной транскрипции, при котором первичный генетический материал (вирусная РНК), проникший в клетку-хозяина, служит матрицей для синтеза комплементарной ДНК с помощью фермента обратной транскриптазы (ревертазы), кодируемой вирусным геномом. В дальнейшем возможна реализация информации синтезированной вирусной ДНК в обычном направлении. Следовательно, специализированный перенос генетической информации осуществляется по схеме РНК → ДНК → РНК → белок.
Транскрипция является первым этапом общего переноса генетической информации и представляет собой процесс биосинтеза молекул РНК по программе ДНК. Принципиальный смысл этого процесса состоит в том, что информация структурного гена (либо нескольких расположенных рядом генов), записанная в форме нуклеотидной последовательности кодирующей нити ДНК в ориентации 3'→ 5', переписывается (транскрибируется) в нуклеотидную последовательность молекулы РНК, синтезируемой в направлении 5' → 3' на основе комплементарного соответствия дезоксирибонуклеотидов матричной нити ДНК рибонуклеотидам РНК (А-У, Г-Ц, Т-А, Ц-Г).
Транскрипция подразделяется на три основные стадии — инициацию (начало синтеза РНК), элонгацию (удлинение полинуклеотидной цепочки) и терминацию (окончание процесса).
Трансляция как очередной этап реализации генетической информации заключается в синтезе полипептида на рибосоме, при котором в качестве матрицы используется молекула мРНК (считывание информации в направлении 5' → 3'). В клетках прокариот, не имеющих настоящего ядра с оболочкой, хромосомный генетический материал (ДНК) практически находится в цитоплазме, что определяет непрерывный характер взаимосвязи процессов транскрипции и трансляции. Иными словами, образовавшийся лидирующий 5'-конец молекулы мРНК, синтез которой еще не завершен, уже способен вступать в контакт с рибосомой, инициируя синтез полипептида, т.е. транскрипция и трансляция идут одновременно.
Как и в случае транскрипции, процесс трансляции можно условно подразделить на три основные стадии — инициацию, элонгацию и терминацию.
Для инициации трансляции принципиально важное значение имеет специфичность структурной организации группы идентичных рибосом (полирибосомы, или полисомы), которая может участвовать в синтезе первичной структуры определенной белковой молекулы (полипептида), кодируемой соответствующей мРНК.
В процессе трансляции участвуют также молекулы тРНК, функции которых состоят в транспортировке аминокислот из цитозоля (цитоплазматического раствора) к рибосомам.
Одной из особенностей трансляции у прокариот является включение в пептидную цепь в качестве первой аминокислоты модифицированного метионина - формилметионина, с которого начинаются все вновь синтезированные пептиды. Даже в том случае, когда роль стартового кодона выполняет кодом ГУГ, в обычных условиях шифрующий валин, в первом положении пептида оказывается формилметионин. Стартовый кодон АУГ или ГУГ следует за лидерным участком, который экранируется рибосомой в момент инициации трансляции.
Соединение рибосомы с мРНК обусловлено комплементарным взаимодействием нуклеотидов одной из рРНК с нуклеотидной последовательностью лидера мРНК.
Эта последовательность (Шайна-Дальгарно) располагается на расстоянии 4-7 оснований перед кодоном АУГ и обнаруживается повсеместно в лидерных участках у прокариот.
При соединении 5'-конца мРНК с малой субчастицей рибосомы стартовый кодон обычно оказывается почти в середине экранированного рибосомой фрагмента мРНК, в области, соответствующей ее П-участку.
Оперон — функциональная единица генома у прокариот, в состав которой входятцистроны (гены, единицы транскрипции), кодирующие совместно или последовательно работающие белки и объединенные под одним (или несколькими) промоторами. Такая функциональная организация позволяет эффективнее регулировать транскрипцию этих генов.
Концепцию оперона для прокариот предложили в 1961 году французские ученые Жакоб и Моно, за что получили Нобелевскую премию в 1965 году.
Опероны по количеству цистронов делят на моно-, олиго- и полицистронные, содержащие, соответственно, только один, несколько или много цистронов (генов).
Характерным примером оперонной организации генома прокариот является лактозный оперон, триптофановый, пиримидиновый и bgl опероны уEscherichia coli
Начинается и заканчивается оперон регуляторными областями — промотором в начале и терминатором в конце, кроме этого, каждый отдельный цистрон может иметь в своей структуре собственный промотор и/или терминатор.
Пути передачи инфекции и механизмы заражения. Виды инфекций в зависимости от источника инфекции.
Пусковым элементом эпидемиологического процесса является источник инфекции.
Источник инфекции – это экологическая система, в которой возбудитель нашел естественную среду обитания, где он способен размножаться и выделяться в окружающую среду в жизнеспособном состоянии. Инфекции, источником которых является только человек, называются антропонозными (например, брюшной тиф), а если источником являются животные – зоонозными (например, бруцеллез). Инфекции, источником которых является окружающая среда, называются сапронозными.
Механизм передачи (заражения) – способ перемещения возбудителя от источника инфекции в восприимчивый организм.
Механизм передачи включает 3 этапа:
- выведение возбудителя из источника инфекции;
- пребывание возбудителя в объектах окружающей среды, которые называются факторами передачи;
- проникновение возбудителя в чувствительный организм.
Различают следующие механизмы передачи:
- фекально-оральный;
- аэрогенный (респираторный);
- кровяной;
- контактный;
- вертикальный (трансплацентарный).
Факторы передачи обеспечивают путь передачи возбудителя в чувствительный механизм, т.е. третий этап механизма передачи (МП).
Для фекально-орального МП возможны водный, пищевой (алиментарный) и контактно-бытовой (через предметы перехода).
Для аэрогенного – воздушно-капельный и воздушно-пылевой.
Для кровяного – через укусы кровососущих членистоногих (трансмиссивный).
Для контактного – контактно-бытовой и контактно-половой.
Для вертикального – трансплацентарный.
Инфекции в зависимости от механизма передачи подразделяются на:
-
Инфекции с фекально-оральным механизмом;
-
Респираторные инфекции;
-
Инфекции с кровяным механизмом передачи;
-
Инфекции наружных покровов;
-
Инфекции, передаваемые половым путем.