Вопрос 2. Внехромосомные факторы наследственности: плазмиды, транспозоны, is-последовательности.

Плазмиды– двухцепочечные молекулы ДНК, несут 40-50 генов, которые не являются жизненно важными для бактерии, но обусловливают признаки, позволяющие лучше приспособиться к условиям обитания.

Плазмиды могут быть:

А) автономными, т.е располагаться в цитоплазме,

Б) интегрированными, т.е встраиваться в хромосому (в этом случае их называют эписомы).

Среди фенотипических признаков, сообщаемых бактерии плазмидами выделяют:

1. устойчивость к антибиотикам,

2. образование бактериоцинов,

3. продукция факторов патогенности,

4. способность к синтезу антибиотиков,

5. расщепление сложных органических веществ.

Наиболее изученыплазмиды:

1. F- плазмида + половой фактор – контролирует синтез половых ворсинок,

2. R-плазмида (resistance- противодействие) – обусловливает синтез ферментов, разрушающих антибиотики, в результате бактериальная клетка становится устойчивой к лекарственным препаратам

3. Col-плазмиды обусловливают синтез бактериоцинов ( белки, задерживающие рост других штаммов бактерий того же вида). Бактерии, несущие такие плазмиды, обладают преимуществом при заселении биотопа.

4. Плазмиды патогенности – определяют синтез энтеротоксинов или ферментов патогенности

5. Плазмиды биодеградации – несут информацию об утилизации органических соединений, которые бактерии используют в качестве источника углерода и энергии.

IS-последовательности (вставочные или инсерционные)– простейший тип мигрирующих элементов, способны перемещаться как целое из одного локуса в другой, содержат только гены, необходимые для собственного перемещения, не способны реплицироваться самостоятельно.

IS-последовательности выполняют следующие функции:

1. координация взаимодействия плазмид, транспозонов и генома для обеспечения репродукции бактерий,

2. регуляция активности генов генома,

3. индукция мутаций.

Транспозоны – подвижные генетические элементы, содержат фрагмент ДНК, несущий специфические гены и 2-IS-элемента, которые могут перемещаться в одном и том же или противоположных направлениях и вызывать мутации.

Транспозоны обусловливают:

- Устойчивость к антибиотикам,

- Токсинообразование,

- Наличие дополнительных ферментов метаболизма.

Они не способны к самостоятельной репликации и размножаются только в составе бактериальной хромосомы.

Транспозоны – самоинтегрирующиеся элементы и встраиваются в ДНК почти случайно. Могут встраиваться в плазмиды, перепрыгивать с плазмиды на хромосому бактерии. Они способны распространяться среди различных видов бактерий.

Вопрос 3. Модификации. R-s-диссоциации. Мутации. Мутагены. Репарации.

Модификации – фенотипически ненаследуемые изменения какого-либо признака микроорганизма. Они выражаются в изменении формы и размеров микробной клетки, морфологии колоний, биохимических и антигенных признаков. Модификации определяются условиями окружающей среды. Различают модификации:

• кратковременные (сохраняются только в первых поколениях),

• длительные (сохраняются в потомстве в течение многих поколений.

R-S-диссоциация – форма изменчивости бактерий, которая возникает спонтанно, при этом образуются 2 вида бактериальных клеток, которые отличаются по характеру образуемых колоний на твердой питательной среде:

1. R- колонии имеют неровные края, шероховатую поверхность,

2. S-колонии – форма круглая, поверхность гладкая.

Процесс диссоциации обычно протекает в одном направлении: от S- кR-. Обратный переход наблюдается реже. Мутации, которые приводят к R-S-диссоциации, относятся к инсерционным. Биологическое значение этого процесса состоит в приобретении бактериями определенных селективных преимуществ, обеспечивающих их существование в организме человека или во внешней среде.

Мутации– изменения в первичной структуре ДНК, которые выражаются в наследственно закрепленной утрате или изменении какого-либо признака.

По происхождению мутации делят на спонтанные (происходят сами) и индуцированные (происходят под действием какого-либо фактора).

По количеству мутировавших генов: генные и хромосомные. Генные затрагивают один ген, хромосомные – несколько генов.

По фенотипическим проявлениям: нейтральные, условно-летальные и летальные.

Мутагены – факторы, вызывающие мутации. Различают:

1. физические мутагены – ультрафиолетовые лучи, ионизирующие излучения, магнитные поля, температуру,

2. химические – пероксидазы, акридиновые красители, азотная кислота,

3. биологические – фаги, антибиотики, фитонциды.

Репарации – восстановление клеточного генома. Репарация поврежденной ДНК осуществляется ферментами, образование которых контролируется специальными генами.

Этапы репарации:

1. установление места повреждения ДНК,

2. «вырезание» поврежденного фрагмента,

3. синтез фрагмента по матрице сохранившейся нити ДНК,

4. встраивание синтезированного фрагмента в молекулу поврежденной нити ДНК.