19. Микроорганизмы как объект генетических исследований.

Ответ. Микроорганизмы, используемые в качестве модельных генетических объектов, отличаются относительной простотой их организации. Большинство используемых в генетических экспериментах микроорганизмов являются одноклеточными. Структурная организация вирусов и фагов еще проще – лишены клеточной организации. Простота организации как-бы сокращает путь от гена до проявления, контролируемого этим геном признака. Таким образом, фенотипическое проявление многих генов оказалось возможным изучать на биохимическом уровне по проявлению активности отдельных ферментов. Микроорганизмы быстро размножаются и их легко культивировать в лабораторных условиях на искусственных питательных средах. На плотной питательной среде можно получить от одной исходной клетки колонию генотипически однородных клеток, а затем размножить их до большого количества, что необходимо для биохимического и молекулярного анализа. У микроорганизмов достаточно легко получать самые разнообразные мутации. Гаплоидность многих микроорганизмов обеспечивает проявление рецессивных мутаций, которые у диплоидных организмов могут быть «замаскированы» присутствием нормальной аллели. В генетических экспериментах на микроорганизмах широко используются ауксотрофные мутации. Клетки большинства микроорганизмов способны синтезировать необходимые им для нормальной жизнедеятельности аминокислоты, азотистые основания, витамины из неорганических соединений в присутствии источника энергии (чаще всего глюкозы). Такие клетки называют прототрофными, или клетками дикого типа. Штаммы дикого типа можно выращивать на минимальной питательной среде с относительно простым составом. Такая среда содержит набор неорганических соединений в определенной комбинации и источник энергии в виде углевода. Клетка, утратившая в результате мутации способность к биосинтезу того или иного соединения, называется ауксотрофной. Клетки ауксотрофных штаммов, в отличие от клеток дикого типа, не способны расти на минимальной питательной среде. Однако если в минимальную среду добавить вещество, синтез которого утрачен в результате мутации, способность мутантных клеток к росту восстанавливается. Минимальная среда с необходимыми для роста ауксотрофов питательными добавками получила название селективной среды. Селективные среды позволяют отбирать определенный класс мутантов. Значительно ускоряет работу по генетической идентификации отдельных колоний метод «отпечатков» колоний, предложенный Д. Ледербергом. С помощью этого метода можно за один прием переносить на чашки Петри с разными селективными средами до сотни отдельных колоний. Селективные среды с успехом применяются при проведении генетического анализа. Они позволяют полностью исключить рост родительских штаммов и отбирать только рекомбинантные клетки, даже если рекомбинация между маркерами происходит с низкой частотой. Использование селективных сред позволяет выделить одну рекомбинантную клетку среди 107–108 родительских клеток. Высокая чувствительность этого метода позволила повысить разрешающую способность генетического анализа и проводить тонкое генетическое картирование, т.е. определять местоположение мутантных сайтов внутри гена.