Лекция генетика микроорганизмов.
Генетика микроорганизмов как наука. Преимущества микроорганизмов в генетических исследованиях.
Понятие о бактериальной хромосоме и синтезе белка.
3. Внехромосомные факторы наследственности. Плазмиды у бактерий.
4. Изменчивость микроорганизмов. Формы изменчивости.
5. Мутации.
6. Генетические рекомбинации у микроорганизмов.
Практическое использование генетики микроорга-низмов.
Литература:
1. Асонов Н.Р. Микробиология. - М.: Агропромиздат, 1989, с.77-93.
2. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология, 2-е изд. – М.: Колос, 1978, с.65-76.
1. Генетика микроорганизмов как наука. Преимущества микроорганизмов в генетических исследованиях.
Генетика микроорганизмов - наука об их наследственности и изменчивости начала развиваться в 40-х годах ХХ столетия.
Еще в 1928 году Ф.Гриффитс осуществил трансформацию (превращение) невирулентных пневмококков в вирулентные. Он заразил белых мышей смесью живых, но не образующих капсул невирулентных пневмококков с убитыми капсульными вирулентными пневмококками. В организме мышей бескапсульные пневмококки превратились в капсульные, вызвали их заболевание и смерть (схема опыта):
И только в 1944 году группа ученых О.Эйвери, К.Мак-Леод, М.Мак-Карти поставила опыт Гриффитса in vitro и доказала, что носителем вирулентных свойств является ДНК. Они добавили к культуре бескапсульных пневмококков ДНК, выделенную из капсульных пневмококков, в результате чего бескапсульные превратились в капсульные и стали вирулентными для мышей. В 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик определили структуру гена, основанную на двойной спирали ДНК. Строение ДНК всех живых существ оказалось одинаковым, поэтому для генетических исследований стали использовать микроорганизмы. Их преимущества: большая скорость размножения, наличие всего одной хромосомы и одного набора генов (гаплоидные), высокая чувствительность к мутагенным факторам, они удобны для создания и поддержания различных условий при изучении процессов обмена.
2.Понятие о бактериальной хромосоме и синтезе белка.
Основной генетической структурой прокариотной клетки является хромосома, представляющая собой громадную молекулу ДНК в виде двойной спирали, замкнутой в кольцо. Она является носителем наследственной информации микроорганизмов, благодаря которой они воспроизводят себе подобных по морфологическим свойствам в ряду поколений. Состоит из генов, которые располагаются линейно вдоль хромосомы. Хромосома кишечной палочки состоит из 2500-3000 генов. Геном вируса гепатита В содержит всего 4 гена. Каждый ген отвечает за синтез белка или пептида и состоит примерно из 1000 пар нуклеотидов. Понятие геном означает совокупность нуклеотидов, содержащихся в хромосоме бактерии, а генотип – совокупность всех генов. Фенотипом называется индивидуальное проявление генотипа в данных условиях внешней среды. Сходные по генотипу, микроорганизмы могут существенно различаться по фенотипу.
ДНК и и-РНК состоят из нуклеотидов, в состав которых входят азотистые основания: пуриновые (аденин, гуанин) и пиримидиновые (тимин и цитозин, в и-РНК вместо тимина есть урацил ), сахар дезоксирибоза в ДНК или же рибоза в и-РНК, а также остаток фосфорной кислоты, с помощью которого нуклеотиды соединяются в цепочку. Генетическая информация, содержащаяся в гене, определяется последовательностью азотистых оснований: аденина, гуанина, цитозина и тимина (А, Г, Ц, Т). Единицей информации является кодон или триплет, состоящий из трех нуклеотидов и кодирующий одну аминокислоту. Каждая аминокислота кодируется более, чем одним кодоном.
Таблица