Генетический аппарат бактерий представлен бактериальной хромосомой, внехромосомными факторами наследственности – плазмидами, а также входящими в их состав мобильными генетическими элементами. Жизненно важная генетическая информация бактерий сосредоточена в располагающейся непосредственно в цитоплазме единственной хромосоме, что позволяет отнести бактерии к гаплоидным организмам. Возможны некоторые исключения, например, Vibrio cholerae содержит две кольцевидные хромосомы

Несмотря на весьма значительную разницу в сложности организации фенотипа прокариот и эукариотических организмов, различие в количестве генов не велико. Для объяснения этого феномена в последнее время получила развитие концепция сетевых взаимодействий: дело не в различии в количестве генов, а в сложности генетических сетевых взаимодействий.

Бактериальная «хромосома», как правило, представлена одной двухцепочечной молекулой ДНК, спирализованной и свернутой в кольцо, в одной точке прикрепленное к ЦПМ; кодирует жизненно важные для бактериальной клетки функции. Размеры бактериальной хромосомы у различных представителей царства Prokaryotae варьируют от

3 х 108 до 2,5 х 109 Д.

Одну кольцевую «хромосому» имеет также ряд других бактерий: Shigella spp, Salmonella spp, P. aeruginosa, B. subtilis. Однако такое строение генома не является универсальным. У некоторых бактерий, в частности у V. cholerae, L. interrogans, Brucella spp., имеется две кольцевых хромосомы. У ряда других бактерий (Borrelia burgdorferi, Streptomyces spp.) обнаружены линейные хромосомы

Плазмиды – это внехромосомные факторы наследственности, представляющие собой небольшие кольцевые двухцепочечные суперскрученные ковалентнозамкнутые молекулы ДНК, которые располагаются в цитоплазме и способны к автономной репликации. В плазмидах закодирована информация, необходимая для репликации плазмид в бактериях, а также информация о дополнительных признаках, сообщающих бактериям преимущества в тех или иных условиях обитания и в стрессовых ситуациях. В одной клетке может быть несколько плазмид, совокупность которых называют плазмотипом.

Плазмиды могут интегрировать в бактериальную хромосому, тогда их называют эписомами. Репликация плазмид начинается со связывания с итероном (место старта репликации) инициирующего репликацию белка.

Плазмиды классифицируют на несколько групп в зависимости от:

Ø 1 Размера: большие, средние, малые (космиды).

Ø2 Способности вызывать конъюгацию бактерий:

Ø-----конъюгативные, которые имеют относительно большие размеры и содержат информацию, необходимую для автономной репликации и переноса ДНК реципиенту;

Ø-----неконъюгативные, которые не способны запускать конъюгацию; они могут передаваться реципиенту при наличии в клетке конъюгативных плазмид.

Ø3 Способности к репликации в одной клетке: совместимые и несовместимые.

Ø4 Кодируемого фенотипического эффекта:

a)Фертильности – F-плазмиды.

б) Бактериоциногении – Сol-плазмиды (ColE1, ColE2). Кодируют продукцию бактериоцинов – антибиотикоподобных веществ, обладающих бактерицидным действием в отношении близкородственных видов микроорганизмов. Обуславливают устойчивость или множественную устойчивость к антибиотикам, солям 10 тяжелых металлов, УФ излучению

Как правило, являются конъюгативными. Состоят из двух участков:

·фактора переноса устойчивости, или RTF, содержащего гены репликации

ипереноса в клетку реципиента;

·R-детерминанты, содержащей гены или транспозоны резистентности.

Плазмиды участвуют в генетических перестройках, обеспечивают горизонтальный перенос генов, используют в качестве векторов в генной инженерии.

Различают два класса подвижных элементов: транспозоны и рет­ротранспозоны. Та­кая классификация основана на механиз­мах, с помощью которых перемещаются подвижные элементы.

Транспозоны перемещаются с участием комплекса белков, обеспечиваю­щего активность фермента транспозазы, которая узнает элемент и обеспечивает его перенос на новое место. Транспозоны ограничены с двух сторон ин­вертированными по­вторами, то есть последовательностями, направленными навстречу друг другу. Инвертированные повторы сближаются и точно отрезаются от соседних участков ДНК хозяина.

Вырезанный транспозон внедряется в район вносимого транспозазой разрыва в молекуле-мишени и сшивается с ДНК хо­зяина в новом месте. Подвижность элементов становится возможной благодаря активно­сти ферментов, кото­рые способны точно вырезать элемент из хромосомы для того, чтобы затем вставить его в другое место генома.

Брешь в ДНК, оставляемая после вырезания транспозона, может зале­чиваться с участием гомологичного участка, например сестринской молекулы ДНК.

Рет­ротранспозоны не умеют вырезаться из хромосомы, как это делают транспозоны. Механизм их перемещения осно­ван на реакции обратной транскрипции - синтеза нити ДНК на РНК. Химическая реакция протекает так же, как при об­разо­вании нити комплементарной ДНК на ДНК-матрице при репликации двух­нитевой молекулы ДНК. Обратная транскрипция была обнаружена при изуче­нии ретровирусов, содержащих РНК. Фермент, осуществляющий реак­цию синтеза ДНК на РНК, называют об­ратной транскриптазой или ревертазой. Ревертаза ведет синтез нити ДНК на РНК и осуществляет синтез второй ком­плементарной нити ДНК, а РНК-матрица распадается и удаляется. Двухнитевая ДНК синтезируется в цитоплазме, а затем перемещается в ядро и может встро­иться в геном, образуя провирус. Находясь в хромосоме, провирус наследуется в ряду поколений как обычный ген.

Ретротранспозоны распро­странены у эукариот, населяя геномы дрожжей, растений, насекомых, позво­ночных и человека. Процесс синтеза ДНК при размноже­нии ретротранспозона с участием ревертазы происходит в вирусоподобных частицах. Но частицы неинфекционные, т. к. большая часть ретротранспозонов не содержит гена, кото­рый кодирует белок оболочки вирусной частицы, обеспечивающей ее выход из клетки и способность к заражению других клеток. Ретротранспозоны пред­ставляют собой внутригеномные, неинфекционные эле­менты, способные к самовоспроизведению и "подзаражению" того же генома. Другой класс ретротранспозонов не несет длинных концевых по­второв. Механизм внедрения осуществляется с помощью об­ратной транскрипции. К числу таких рет­ротранспозонов относятся представители семейства L1, насе­ляющие геном человека.

13. Гиперчувствительность замедленного типа. Кожно-аллергические пробы и их использование в диагностике некоторых инфекционных заболеваний.

К аллергическим реак­циям относят два типа реагирования на чужеродное вещество: гиперчувствительность немедленного типа (ГНТ) и гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ). К ГНТ относятся аллергические реакции, проявляющиеся уже че­рез 20—30 мин после повторной встречи с антигеном, а к ГЗТ — реакции, возникающие не ранее чем через 24—48 ч. Механизм и кли­нические проявления ГНТ и ГЗТ различны. ГНТ связана с вы­работкой антител, а ГЗТ — с клеточными реакциями.

ГЗТ впервые описана Р. Кохом (1890). Эта форма проявления не связана с антителами, опосредована клеточными механизма­ми с участием Т-лимфоцитов. К ГЗТ относятся следующие фор­мы проявления: туберкулиновая реакция, замедленная аллергия к белкам, контактная аллергия.

В отличие от реакций I, II и III типов реакции IV типа не свя­заны с антителами, а обусловлены клеточными реакциями, прежде всего Т-лимфоцитами. Реакции замедленного типа могут возникать при сенсибилизации организма:

1. Микроорганизмами и микробными антигенами (бактериальны­ми, грибковыми, протозойными, вирусными); 2. Гельминтами; 3. Природными и искусственно синтезированными гаптенами (лекарственные препараты, красители); 4. Некоторыми белками.

Следовательно, реакция замедленного типа может вызывать­ся практически всеми антигенами. Но наиболее ярко она про­является на введение полисахаридов, низкомолекулярных пеп­тидов, т. е. малоиммуногенных антигенов. При этом реакцию вызывают малые дозы антигенов и лучше всего при внутрикожном введении.

Механизм аллергической реакции этого типа состоит в сен­сибилизации Т-лимфоцитов- хелперов антигеном. Сенсибилизация лимфоцитов вызывает выделение медиаторов, в частности интерлейкина-2, которые активируют макрофаги и тем самым вов­лекают их в процесс разрушения антигена, вызвавшего сенсибилизацию лимфоцитов. Цитотоксичность проявляют также и сами Т-лимфоциты. О роли лимфоцитов в возникновении аллер­гий клеточного типа свидетельствуют возможность передачи ал­лергии от сенсибилизированного животного несенсибилизированному с помощью введения лимфоцитов, а также подавление реакции при помощи антилимфоцитарной сыворотки.

Морфологическая картина при аллергиях клеточного типа но­сит воспалительный характер, обусловленный реакцией лимфо­цитов и макрофагов на образующийся комплекс антигена с сен­сибилизированными лимфоцитами.

Аллергические реакции клеточного типа проявляются в виде туберкулиновой реакции, замедленной аллергии к белкам, кон­тактной аллергии.

Туберкулиновая реакция возникает через 5—6 ч после внутрикожного введения сенсибилизированным туберкулезной палоч­кой животным или человеку туберкулина, т. е. антигенов тубер­кулезной палочки. Выражается реакция в виде покраснения, при­пухлости, уплотнения на месте введения туберкулина. Сопровож­дается иногда повышением температуры тела, лимфопенией. Раз­витие реакции достигает максимума через 24—48 ч. Туберкули­новая реакция используется с диагностической целью для вы­явления заболеваний туберкулезом или контактов организма с туберкулезной палочкой.

Замедленная аллергия возникает при сенсибилизации малы­ми дозами белковых антигенов с адъювантом, а также конъю-гатами белков с гаптенами. В этих случаях аллергическая реак­ция возникает не раньше чем через 5 дней и длится 2—3 нед. Видимо, здесь играют роль замедленное действие конъюгированных белков на лимфоидную ткань и сенсибилизация Т-лимфо-цитов.

Контактная аллергия возникает, если антигенами являются низкомолекулярные органические и неорганические вещества, которые в организме соединяются с белками, образуя конъюга-ты. Конъюгированные соединения, выполняя роль гаптенов, вы­зывают сенсибилизацию. Контактная аллергия может возникать при длительном контакте с