Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь

Учреждение образования

«Витебская ордена «Знак Почета» государственная академия ветеринарной медицины»

А.П. Медведев, А.А. Вербицкий, Ю.И. Шапиро

Генетика микроорганизмов

Утверждено редакционно-издательским советом академии в

качестве учебно-методического пособия для студентов факультета

ветеринарной медицины и слушателей ФПК

Витебск

2004

УДК 619:579.25 (07) ББК 48 я 7

М42

Рецензенты: Лазовский А.А., доктор сельскохозяйственных наук, профессор; Машеро В.А., кандидат ветеринарных наук, доцент.

А.П. Медведев, А.А. Вербицкий, Ю.И. Шапиро

М 42 Генетика микроорганизмов: Уч.- мет. пособие для студентов факультета ветеринарной медицины и слушателей Ф1Ж/ А.П. Мед­ведев, А.А. Вербицкий, Ю.И. Шапиро- Витебск: УО ВГАВМ, 2004. -108 с.

Учебно-методическое пособие написано в соответствии с программой по ветеринарной микробиологии, вирусологии и иммунологии по специально­сти С 020200 «Ветеринарная медицина». Содержит сведения об истории разви­тия генетики, структурно-функциональной организации клеток эукариотического и прокариотического типов, химическом составе и структуре вирусов.

В пособии в доступной форме представлено строение и функциониро­вание генома бактерий, показана сущность фенотипической и генотипической изменчивости микроорганизмов, подчеркнуты особенности генетики вирусов, расшифрован механизм синтеза белка, описаны методы молекулярно-генетического анализа.

Рассмотрено и рекомендовано к печати учебно-методическим советом УО «Витебская ордена «Знак Почета» государственная ака­демия ветеринарной медицины» 21 июня 2004 г. (протокол № 12)

УДК 619:579.25 (07) ББК 48 я 7

© А.П. Медведев, А.А. Вербицкий,

Ю.И. Шапиро, 2004 © УО «Витебская ордена «Знак Почета»

государственная академия ветеринарной

медицины», 2004

Оглавление

Введение.

1. Генетика и история ее развития.

2. Наследственность и изменчивость.

3. Клетка – элементарная единица живого.

4. Клеточная теория.

5. Типы клеточной организации.

6. Структурно-функциональная организация клеток эукариотического и прокариотического типов.

7.1. Строение и функционирование клетки растений.

7.2. Строение и функционирование клетки животных.

7.3. Строение и функционирование бактериальной клетки.

7. Химический состав и структура вирусов.

8. Материальные основы наследственности

9.1.Нуклеиновые кислоты – молекулярные носители наследственности.

9. Строение и функционирование генома бактерий.

10. Биологический синтез белка.

11. Изменчивость бактерий.

11.1 Фенотипическая изменчивость.

11.2. Генотипическая изменчивость.

12. Особенности генетики вирусов.

13. Методы молекулярно-генетического анализа.

14. Понятие о биотехнологии и генной инженерии.

ВВЕДЕНИЕ

Геологией доказано, что возраст Земли составляет 4,5-4,6 млрд лет. По мнению ученых, около 3,8 млрд лет тому назад жизнь стала основным фактором круговорота углерода на планете. Первыми появились организмы, которые современная наука называет прокариотами. Это одноклеточные существа, по сравнению с многоклеточными организмами, отличающиеся простотой строения и функций. К ним относят бактерий и сине-зеленые водоросли. С эволюцией названных микро-существ, связывают появление механизма фотосинтеза и организмов эукариотического типа.

Представителей живой природы условно можно разделить на существа, относящиеся к макро- и микромиру. К макромиру относятся животные всех видов: птицы, насекомые, гельминты и т. д., к микромиру – бактерии, вирусы, рикетсии, микоплазмы, грибы, простейшие, прионы, нуклеиновые кислоты (инфекционные ДНК и РНК). Бактерии, грибы, простейшие являются одноклеточными представителями микромира и к ним применим термин «микроорганизмы», так как они представляют собой самостоятельные, способные к автономному существованию организмы.

Вирусы, прионы, нуклеиновые кислоты (инфекционные ДНК и РНК), не являются организмами в полном смысле этого слова в связи с тем, что не имеют органелл, не обладают собственным метаболизмом, используют для своей жизнедеятельности ресурсы клеток животных, человека, растений.

Объединяющим термином для всех форм микромира является термин «микробы».

На нашей планете обитает огромное количество микробов, исчисляемое астрономическими цифрами. В процессе своей жизнедеятельности микробы оказывают существенное влияние на неживую и живую природу. Известно, что бактерии обеспечивают круговорот веществ и энергии в природе, плодородие почв, поддержание газового состава и т. д.

Многие микробы болезнетворные для человека, животных, птиц, насекомых, растений.

Мир микробов изучает микробиология – наука о микробах. Она делится на ряд отделов и дисциплин. Вследствие процесса дифференциации, постепенного обособления узких областей изучения и познания микробов родилась генетика микроорганизмов – наука, изучающая их наследственность и изменчивость.

Необходимо отметить, что учебная программа для высших учебных заведений по специальности «Ветеринарная медицина» мало уделяет внимания вопросам изучения генетики микроорганизмов. В учебниках по микробиологии и иммунологии, а также в учебниках по генетике недостаточно всесторонне и полно освещены аспекты генетики микробов.

Микробная клетка является своего рода биофабрикой, синтезирующей огромное число биологически активных соединений. Она продуцирует более 2500 белков, ферментов, полисахаридов, липидов, витаминов и других веществ. В этой связи в производственных условиях применяют актиномицеты и грибы для получения антибиотиков, дрожжи – кормового белка, бациллы – для синтеза ферментов, клостридии – для сбраживания сахаров в ацетон, этанол, молочно-кислые бактерии – в пищевой промышленности и т. д.

Из многих патогенных микроорганизмов селекционированы штаммы, предназначенные для изготовления вакцин, гипериммунных сывороток, иммуноглобулинов, диагностических препаратов. Многие микробы используют для получения рекомбинантных штаммов – продуцентов гармонов, интерферонов, иммуностимуляторов.

Сознательное, целенаправленное и эффективное использование микробов для практических нужд в ветеринарии, медицине и других областях человеческой деятельности немыслимо без знаний их генетики.

В представленной книге мы попытались обобщить и сконцентрировать доступный литературный материал по генетике микробов и личный опыт преподавания генетики, микробиологии и иммунологии.

Полагаем, что книга будет представлять интерес для специалистов биологического профиля: микробиологов, иммунологов, работников биопредприятий, сотрудников исследовательских институтов, преподавателей, студентов ВУЗов и техникумов.

Книга предлагается в качестве учебного пособия при изучении генетики микроорганизмов.