32. Мутации

Изменения последовательности азотистых оснований в ДНК.

Виды:

Выпадение (делеция) или вставка (инсерция) одного или нескольких оснований со сдвигом рамки считывания.

Замена пар оснований (транзиция) – без сдвига рамки (пурин на пурин, пиримидин на пиримидин).

Дупликация.

Дислокация.

Инверсия.

Причины мутации:

Внутренние. Мутации, обусловленные внутренними ошибками, называют спонтанными, их частота 1/10000000 азотистых оснований.

Ошибки ДНК-полимеразы – 1 ошибка на 10 тысяч прочитанных нуклеотидов (1/10000).

Недостаточность механизма репарации, т.е. исправления ошибок. Система ферментов репараз в норме исправляет почти все ошибки ДНК-полимеразы.

Внешние, обусловлены воздействием внешних факторов, физических и химических, повышают вероятность частоты мутаций в десятки и сотни тысяч раз. Излучения, соли азотистой кислоты, акридиновые красители – эти факторы называют мутагенными, а вещества – мутагенами. Такой вид мутаций называется индуцированными.

Мутации могут быть летальными, сублетальными и нейтральными. Популяции микробов содержат многие миллиарды особей, среди которых имеются клетки с различными нейтральными мутациями, т.е. никак себя не проявляют.Однако при воздействии селективного фактора, например антибиотика, ранее нейтральные мутации становятся жизненно необходимыми, полезными, поэтому в новых условиях выживают и размножаются только те особи, которые имеют определенные мутации. Устойчивые к стрептомицину бактерии имели точковую мутацию в гене одного из рибосомальных белков. В исходной популяции этот признак остается нейтральным. Но если воздействовать на культуру стрептомицином, то выживают и размножаются потомки этих мутантов, остальные погибнут.

Таким образом, используя для лечения антибиотики, особенно в неправильных дозировках, человек сам селекционирует штаммы бактерий с лекарственной устойчивостью.

Классификация мутаций.

По происхождению:

Спонтанные.

Индуцированные (химическими, физическими, биологическими факторами)

По уровню:

На молекулярном уровне – замена пар оснований, выпадение или всьавка пар оснований.

На генном и геномном уровне – делеция, инверсия, дупликация, дислокация.

На клеточном уровне – с приобретением признака, с утратой признака (прямые и обратные).

На уровне популяций.

По функции:

Летельные

Сублетальные

Нейтральные

По фенотипу:

Морфологические

Функциональные (резистегтность, ауксотрофность.

33. Генетические рекомбинации

Рекомбинации - Наследственная изменчивость, обусловленная обменом участками ДНК между микроорганизмами, один из которых является донором, а другой – реципиентом. Виды рекомбинаций: Трансформация, конъюгация, трансдукция.

Трансформация – превращение.

Мезанизм Трансформации.

Трансформация – это передача участка ДНК от донора к реципиенту и из раствора без посредника. К поглощению ДНК способны не все, а только подготовленные «компетентные» клетки. Сосотояние компетентности вызывает специальный белок – ФК, который накапливается в среде при определенных условиях. Стадии трансформации: Адсорбция 2-хцепочечного франмента ДНК донора к поверхности компетентной клетки. Связывание ДНК донора с ФК, раскручивание ДНК. Проникновение ДНК внутрь клетки (у Гр+ проникает 1 нить ДНК, у Гр - обе нити). Рекомбинация ДНК донора с гомогенным участком ДНК реципиента. С помощью рекомбинации передается небольшая группа генов (от 1 до5)

Конъюгация. Процесс передачи генетической информации от клетки донора к клетке реципиенту с помощью плазмид называют конъюгацией. Конъюгация у бактерий открыта в 1946 Лезенбургом и Тейтумом. В 1952 Хейс и Лезенберг показали, что перенос информации происходит в одном направлении от клетки, зараженной плазмидой (F+) к незараженной (F-).

F+ плазмида представляет собой кольцевую молекулу ДНК, включающую 22 гена, среди которых имеются гены, обеспечивающие синтез Fпили и групп tra-генов, обеспечивающие конъюгативную передачу плазмид. Tra-гены объединены в т.н. сегмент RTF (resistance transfer factor).

Механизм передачи плазмиды. Синтез F-пили, образование конъюгационного мостика, перенос одной нити плазмиды в клетку-донор, репликация плазмиды, замыкание в кольцо.

Открытие Hfr-плазмид – встроенных в хромосому бактериальной клетки – Кавали, 1950, Хейс, 1953. Окончательная расшифровка механизма конъюгации Врльшаи и Якоб, 1957. Плазмида Hfr способна переносить в клетку-реципиент всю цепь ДНК донораза 100 минут. На основании этого эксперимента была построена генетическая карта кишечной палочки.

Виды плазмид:

Плазмиды резистентности.R-плазмиды.

Плазмиды бактериоциногенности (col) – продукция антибиотиков.

Плазмиды вирулентности (Ent) токсины.HLY гемолизин.

Плазмиды метаболичесокй активности.

По механизму распространения:

Конъюгативные – содержат tra-перон

Неконъюгативные – утратившие tra-оперон.

Трансдукция.

Перенос фрагмента ДНК донора реципиенту (Цингер, 1951, Ледербери) умеренным дефектным бактерифагом.

Неспецифическая трансдукция – бактериофаг встраивается в любой участок ДНК бактерии и переносит случайный признак.

Специфическая – переносятся только специфические гены. Гены galи bio.

34. Распространение микробов в природе

Объект	Характер загрязнения	Санитарно-показательные бактерии
Вода	Фекальное	Бактерии группы кишечных палочек (Е. соП, Citrobacter freundii, Enterobacter aerogenes) Str.faecalis
Почва	»	Те же бактерии и клостридии (С1. perfringens, С1. sporogenes и др.)
	Разлагающиеся отбросы	Термофильные бактерии, Proteus vulgaris
Пищевые продукты	Фекальное	Бактерии группы кишечных пало­чек, Str. Faecalis, Proteus vilgaris
	Орально-капельное	Staph. aureus
Предметы обихода	Фекальное	Бактерии группы кишечных пало­чек, Str. Faecalis, Proteus vilgaris
	Орально-капельное	Staph. aureus
Воздух	»	Staph. Aureus, Str. Pyogenes.

Санитарно-показательные микроорганизмы

Патогенные микроорганизмы попадают в почву, воду, воздух, на пищевые продукты из выделений больных людей и животных, а также выделений бактерии - и вирусоносителей.

Непосредственно обнаружить патогенные микробы в объектах внешней среды чрезвычайно трудно ввиду их малой концентрации. Кроме того, их наличие, как правило, не удается зафиксировать в межэпидемическом периоде. Выявлению патогенных микроорганизмов препятствуют также сапрофитные микроорганизмы, обитающие во внешней среде в большом количестве. Поэтому делались попытки найти косвенные показатели загрязнения внешней среды патогенными микроорганизмами. Для этих целей оказалось возможным использовать микроорганизмы, постоянно обитающие в организме человека и животных (толстом отделе кишечника и верхнем отделе дыхательных путей). Такие микроорганизмы были названы санитарно-показательными. В основном они являются комменсалами и только при изменении условий проявляют условно-патогенные свойства.

Санитарно-показательные микроорганизмы должны удовлетворять следующим требованиям:

постоянно обитать в естественных полостях организма человека или животного и в большом количестве выделяться во внешнюю среду;

продолжительность выживания во внешней среде санитарно-показательных микроорганизмов должна быть такой же или несколько большей, чем соответствующих патогенных микробов;

быть более устойчивыми к воздействию физических и химических факторов внешней среды, чем патогенные микроорганизмы;

не должны размножаться во внешней среде; должны легко выделяться из объектов внешней среды, не подавляться сапрофитами;

при попадании во внешнюю среду не должны быстро изменять свои биологические свойства.

Из постоянных обитателей толстого отдела кишечника в качестве санитарно-показательных микроорганизмов приняты следующие: бактерии группы кишечных палочек, энтерококки, сульфатредуцирующие анаэробы (преимущественно Cl. perfringens), бактерии рода Proteus, кишечные бактериофаги; из постоянных обитателей слизистых оболочек верхнего отдела дыхательных путей стрептококки (зеленящий стрептококк Streptococcus viridans и гемолитический стрептококк Streptococcus haemolyticus); стафилококки гноеродный, или золотистый Staphylococcus pyogenes (aureus).