Стоматологический факультет
Занятие № 1.3.3
ГЕНЕТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ
Цель занятия:
ознакомиться с особенностями генома бактериальной клетки; видами и основными механизмами изменчивости микроорганизмов; изучить причины возникновения антибиотикорезистентных штаммов; ознакомиться с практическим применением фенотипической и генотипической изменчивости
СТУДЕНТ ДОЛЖЕН ЗНАТЬ:
Особенности генома бактериальной клетки, его отличия от генома эукариот и вирусов.
Подвижные детерминанты наследственности – IS-элементы, транспозоны, их функции.
Плазмиды, их функции.
Фенотипическая и генотипическая изменчивость микроорганизмов (адаптации, мутации).
Механизмы передачи генетического материала у бактерий (конъюгация, трансформация, трансдукция).
Причины возникновения и циркуляции антибиотикорезистентных штаммов.
СТУДЕНТ ДОЛЖЕН УМЕТЬ:
интерпретировать результаты опытов по фенотипической и генотипической изменчивости микроорганизмов;
интерпретировать результат определения чувствительности бактерий к антибиотикам.
СТУДЕНТ ДОЛЖЕН ВЛАДЕТЬ:
навыками изучения научно-медицинской информации, отечественного и зарубежного опыта по генетике микроорганизмов, информацией о причинах возникновения, циркуляции антибиотикорезистентных микроорганизмов.
Работа № 1. Антибиотикоустойчивость бактерий
Цель: изучить методы определения антибиотикоустойчивости бактерий. Объяснить причины формирования и распространения лекарственной устойчивости бактерий.
Самостоятельная работа: оценить результаты антибиотикограммы 2-х штаммов золотистого стафилококка (метод бумажных дисков). Результаты внести в таблицу. Сделать вывод.
Опыт
Антибиотик |
Диаметр зоны задержки роста
|
|
S. aureus № 1 |
S. aureus № 2 |
|
1.
|
|
|
2.
|
|
|
3.
|
|
|
4.
|
|
|
5.
|
|
|
6.
|
|
|
|
|
|
|
Вывод: ___________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Работа № 2. Фенотипическая изменчивость бактерий
Цель: изучить явление фенотипической изменчивости протея (а) и чудесной палочки (б), возникшей при действии химических веществ.
Самостоятельная работа: а) оценить культуральные свойства протея на МПА и МПА с 0,1% раствором фенола как пример фенотипической изменчивости. Зарисовать, сделать вывод.
Результат:
МПА (посев
протея по Шукевичу)
МПА + 0,1% р-р фенола (посев
протея по Шукевичу)
МПА
(пересев
протея со среды с 0,1 % р-ром фенола)
б) оценить культуральные свойства чудесной палочки на МПА и сахарно-солевом агаре как пример фенотипической изменчивости. Зарисовать, сделать вывод.
Дано: опыт № 6
МПА чудесная
палочка (посев на скошенный агар)
Сахарно-солевой агар (посев
на скошенный агар)
МПА
(пересев
чудесной палочки с сахарно-солевого
агара)
Вывод: ______________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Работа № 3. Генотипическая изменчивость бактерий. Практическое значение. Аттенуация. Получение аттенуированных вакцин. Механизмы генетических рекомбинаций бактериальной ДНК. Генно-инженерные вакцины
Цель: сформировать представление о практическом применении генотипической изменчивости бактерий.
Самостоятельная работа: записать в таблицу методы получения аттенуированных и генно-инженерных вакцин, используя теоретическую справку. Сделать вывод.
Название вакцин
|
Методы получения |
Оспенная
|
|
БЦЖ
|
|
Туляремийная
|
|
Бруцеллезная
|
|
Против вируса желтой лихорадки
|
|
Антирабическая
|
|
Гриппозная
|
|
Сыпнотифозная
|
|
Полиомиелитная
|
|
Коревая
|
|
Краснушная
|
|
Паротитная
|
|
Сибиреязвенная СТИ
|
|
Чумная E.V.
|
|
Энджерикс В
|
|
Вывод: ___________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Подпись преподавателя__________________________________________
Самостоятельная работа студента во внеурочное время:
Особенности генома бактерий _________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Механизмы формирования резистентности бактерий к антимикробным препаратам
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Диссоциация бактерий – это ___________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Значение диссоциации – ______________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Аттенуация - это______________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Практическое применение аттенуации ___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Генетические рекомбинации - ________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Значение генетических рекомбинаций для микробной клетки ______________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Практическое применение генотипической изменчивости _______________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Генная инженерия – это ______________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Векторы (определение) и их практическое применение в генной инженерии
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Принципы получения генно-инженерных препаратов
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Подпись преподавателя ___________________________________________
Теоретическая справка
к работе № 2
Фенотипическая изменчивость бактерий
Фенотипические изменения какого-либо признака или нескольких признаков называют модификациями, они не находятся под контролем генома, не сопровождаются изменениями первичной структуры ДНК и вскоре, после прекращения действия фактора, вызвавшего эти изменения, утрачиваются. Модификации проявляются в мире бактерий довольно часто, они могут возникать в популяции любого вида.
У бактерий чаще наблюдаются морфологические модификации, приводящие к обратимым изменениям формы бактерий. Так, например, в старых культурах палочковидные бактерии изменяются до кокковидных, подвижные бактерии теряют подвижность на средах с формалином, пигментообразующие бактерии временно утрачивают синтез пигмента (Serratia marcescens). Биохимические модификации - основу составляют индуцибельный синтез ферментов, заключающийся в индукции и репрессии соответствующих структурных генов, контролируемых регуляторными генами. Так, например, кишечная палочка только в присутствии лактозы синтезирует ферменты, необходимые для ее ферментации. Стафилококки только в присутствии пенициллина синтезируют фермент, разрушающий данный антибиотик.
К модификациям относят включение «молчащих» генов (без их перестройки) некоторых микроорганизмов, в результате чего происходит смена их антигенов в ходе инфекционного заболевания.
Модификации могут возникать под непосредственным действием, а/б, например, пенициллина. Образующиеся при этом L-формы бактерий, лишенные клеточной стенки, могут сохраняться и даже размножаться внутри клеток хозяина и вновь реверсировать к исходной форме после прекращения действия пенициллина (бледная трепонема, микобактерии туберкулеза, гонококки). Механизмом адаптации под действием антимикробных препаратов может быть синтез новых ферментов, ранее не свойственных микроорганизму (при наличии в среде соответствующего субстрата);
б) замещение метаболитов антиметаболитами, имеющими структурное сходство с субстратом для действия лекарственного препарата.
Практическое значение фенотипической изменчивости
При выделении чистых культур протея, синегнойной палочки и др. использование метода Дригальского невозможно, т.к. они дают ползущий рост и затягивают колонии других микроорганизмов. Получить чистую культуру можно, добавляя в питательную среду химические вещества. Фенол оказывает на микробные клетки существенное влияние, характер которого зависит от его концентрации. Так, в небольших концентрациях при добавлении фенола к дифференциально-диагностическим средам, которые используются в микробиологической практике для посева испражнений ребенка при кишечных расстройствах различного происхождения, он способен оказывать влияние на некоторые признаки микробов, изменяя их свойства. В этом случае подавляется, например, роение («ползучий рост», как результат активной подвижности бактерий за счет жгутиков) вульгарного протея и облегчается выделение чистой культуры энтеропатогенных кишечных палочек или возбудителей дизентерии и сальмонеллезов.
Пигментообразование – это видовой признак. Интенсивность его образования зависит от состава питательной среды и способа культивирования микроорганизмов. Биологическая роль пигментов заключается в том, что они защищают бактерии от действия видимого света и УФ лучей. Многие пигменты проявляют антибиотические свойства. Между пигментацией и образованием вторичных метаболитов существует такая тесная корреляция, что при наличии пигментов можно с большой долей вероятности ожидать выделения антибиотиков и других БАВ.
Serratia marcescens (чудесная палочка) образует розово-красный, водонерастворимый пигмент – продигиозин, из которого получают иммуномодулятор – продигиозан (стимулирует активность фагоцитов, В-лимфоцитов, лейкопоэз и цитотоксические свойства моноцитов). Нарушение условий культивирования в промышленном производстве продигиозана может значительно снизить продукцию этого иммуномодулятора.