2.Изменчивость генома бактерий

Изменения генома бактерий, а следовательно свойств бактерий, могут происходить в результате мутаций и рекомбинаций.

а) Мутации у бактерий

Мутации – это изменения в последовательности нуклеотидов ДНК, которые приводят к появлению дефектных, т.е. не свойственных микробу белков или к отсутствию их синтеза.

Фенотипические изменения в форме мутаций могут быть связаны с морфологией бактериальной клетки, появляется потребность в факторах роста, т.е. ауксотрофность; в устойчивости к антибиотикам; изменяется чувствительность к t⁰; снижается вирулентность (аттенуация).

Мутации бывают спонтанными, возникающими самопроизвольно, без воздействия из вне, и индуцированными. Спонтанные мутации появляются в результате ошибок репликации (повторения) ДНК и вследствие перемещения подвижных генетических элементов в популяции бактерий. Индуцированные мутации возникают под влиянием мутагенов-факторов воздействия, это физические (УФ-лучи, радиация), химические и биологические (транспозоны).

Мутации бывают точковыми, когда повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов, и протяженными, т.н. аберрации, когда выпадает несколько пар нуклеотидов. Это явление выпадения нескольких пар нуклеотидов называется делецией; добавление нуклеотидных пар-дупликация.

б) Рекомбинации у бактерий

Генетическая рекомбинация – это взаимодействие между двумя геномами, т.е. ДНК, обладающими различными генотипами; оно приводит к образованию рекомбинаций ДНК, дочернего генома с генами обоих родителей.

В процессе рекомбинации бактерии условно делятся на клетки – доноры, которые передают клеткам - реципиентам генетический материал. В клетку реципиент проникает не вся, а только часть хромосомы клетки – донора, один или несколько генов. Образуется только один рекомбинант, генотип которого представлен в основном генотипом реципиента с включениями одного или нескольких генов донора.

Рекомбинация гомологичная, если участки ДНК обладают высокой степенью гомологии. Есть еще сайт - специфическая рекомбинация, она происходит в определенных участках – сайтах генома и не требует высокой степени гомологии ДНК; имеет место при включении плазмиды в хромосому бактерии.

Рекомбинация – конечный этап передачи и обмена генетического материала между бактериями, осуществляется конъюгацией, трансдукцией и трансформацией.

Конъюгация – передача генетического материала от клетки – донора в клетку – реципиент при контакте клеток.

Трансдукция – это передача бактериальной ДНК посредством бактериофага. В процессе репликации фага внутри бактерий фрагмент бактериальной ДНК проникает в фаговую частицу и переносится в бактерию – реципиент во время фаговой инфекции.

в) Трансформация – передача генетической информации через выделенную из клетки – донора ДНК, в природе может происходить самопроизвольно у некоторых видов бактерий (чаще гр+) – суть её в том, что выделенная из погибших клеток ДНК захватывается реципиентными клетками. Трансформация широко применяется в генной инженерии.