21. Матеріальні основи спадковості м.О. Генотип і фенотип. Види мінливості. Неспадкова мінливість

Генетичний апарат прокаріотів побудовано з двоспіральної нитки ДНК, яка замкнута в кільце. ДНК складається з пуринових та піримідинових нуклеїнових основ. Між ланцюгами існують ковалентні та водневі зв»язки. Кількість А=Т, Г=Ц

Хромосома у функціональному відношенні поділяється на фрагменти-гени( елементарні одиниці спадковості, що контролюють синтез специфічного поліпептидного ланцюга. Кожен ген складається з триплетів, які кодують одну АК.

Сукупність генів нуклеоїда та поза хромосомних факторів зумовлюють генотип бактеріальної клітини. Фенотип-індивідуальний вияв генотипу в конкретних умовах існування.

Мінливість м.о поділяється на спадкову, що спричиняється мутаціями і генетичними рекомбінаціями генів та не спадкову, зумовлену неоднорідністю умов розвитку особин одного генотипу.

Не спадкова(модифікації) – мінливість, що виникла під впливом факторів навколишнього середовища і не діє на генетичний апарат.Вона зумовлюється адаптаційними механізмами бактеріальної клітини, її здатністю призвичаюватись до умов довкілля за рахунок активації генів, які перебувають у «німому» стані.

Морфологічні ознаки змінюються внаслідок старіння клітини, під впливом пеніциліну, лізоциму г+ та г- бактерії можуть втрачати свою клітинну стінку, перетворюючись у Lфоми.

Модифікаційні зміни нетривалі , характеризують ступінь пристосування бактерій до нових умов існування, вни є нормою реакції клітини, засвідчують здатність генотипу реагувати на змінені умови навколишнього середовища.

22. Спадкова мінливість. Мутації, їх різновиди. Мутагени фізичні, хім., біологічні.Генетичні рекомбінації: трансформація. Трансдукція, конюгація

При спадковій(генотипній) мінливості м.о. різноманітні ознаки бактерій успадковуються та передаються нащадкам. Вона може розвиватися внаслідок мутації та рекомбінації.

Мутації- зміна послідовності нуклеотидів гена, що змінюють його структуру, а відповідно й функціонування. Послідовність нуклеотидів може змінитись при зміні однієї пари основ іншу внаслідок помилки під час реплікації або при розриві ДНК з наступним випадінням чи інверсією фрагменту, який лежить між точками розриву, або внаслідок вставки якогось нового фрагменту.

За своїми проявами мутації поділяються на морфологічні, фізіологічні, біохімічні та інші залежно від виду ознаки, яка змінилася внаслідок мутації.

За своїм походженням мутації поділяються на спонтанні та індуковані. Спонтанні виникають без втручань експериментатора за оптимальних умов існування мікробів. Індуковані виникають під впливом дії на клітину встановлених мутагенних факторів.За локалізацією мутації поділяються на нуклеоїдні(в нуклеоїді) та цитоплазматичні(в плазмідах); за кількістю генів на генні та хромосомні, за величиною хромосомні(інверсії, дуплікації, делеції, дислокації) та точкові(інверції)

Мутагени збільшують частоту мутаційного процесу. До хімічних мутагенів відносять азотисту кислоту, яка дезамінує аденін. До біологічних мутагенів належать перекис водню, що утворюється при метаболізі всередині клітини, лікарські препарати. До фізичних: ультрафіолетове випромінення, іонізуюче опромінення.

Генетичні рекомбінації-особливі феномени спадкової мінливості м.о., які не пов»язані з мутаційним процесом. Рекомбінати, що при цьому виникають, успадковують деякі ознаки обох батьківських клітин, бо відбувається експресія гена реципієнта та частини генома донора.

Види рекомбінацій:

1)Трансформація-процес гібридизації внаслідок переносу генетичних детермінант від бактерії до бактерії за допомогою ізольованої ДНК

2) при кон’югації внаслідок фізичного контакту між бактеріями-донорами та бактеріями-реципієнтами відбувається передача генетичного матеріалу через особливі вирости-секс-пілі

3)трансдукція-явище обміну генетичною інформацією у бактерій шляхом переносу фагами фрагментів ДНК від кл-донора до кл-реципієнта

23. Позахромосомні фактори спадковості бактерій. Плазміди, їх основні генетичні функції. Мігруючі елементи. Роль мутацій, рекомбінацій в селекції та еволюції мікробів. Основні фактори еволюції

Генетична інформація клтини може бути закодована генами, які знаходяться у позахромосомному стані, тобто генами відмежованими від хромосоми , але здатними до тривалого підтримання та відтворення в такій формі. Позахромосомні елементи спадковості представлено плазмідами. Плазміди-це кільцеві молекули ДНК. Вони можуть існувати в цитоплазмі у вільному стані або бути інтегрованими з клітинною хромосомою. Плазміди містять у своєму складі tra-оперон, який забезпечує їхню здатність до передачі і гени, які кодують якусь ознаку. Їх назив. Трансмісивними, якщо вони самостійно передаються іншими клітинами за доп. кон’югації і не трансмісивними, коли не мають власного апарату передачі.

Плазміди виконують регуляторну та кодуючи функції. Регуляторний ефект їхз полягає в здатності представляти власні реплікони при порушенні функціонування клітинних генів; кодуючи роль-у внесенні в кл нових ознак, які надають їй переваг при взаємодії з організмом хазяїна.

До мігруючих елементів належать:

1) Транспозони-нуклеотидні послідовності, які крім генів, що відповідають за транспозицію можуть нести гени, кодуючі інші функції. Вони можуть існувати самостійно у вигляді кільцевох молекули ДНК, не здатної до реплікації, або бути включеними до бактеріальних геномів або плазмід. Властивістю транспозонів є здатність транспозона до міграції з одного репліко на до іншого. За рах цього вони вик регулюючу, кодуючи ф-ї, здатні індукувати генні мутації

2) Is-послідовності, не несуть інших генів, крім шенів, що відповідають за їх переміщення у різні ділянки бактеріальної ДНК. Вони вик координуючу роль, пов»язуючи між союою всі елементи спадковості клітини, регуляторну функцію, а також здатні індукувати мутації типу делеції чи інверсії

Основні фактори еволюції: мутації, рекомбінації( створили невичерпне джерело різноманітних комбінацій генів, які природа використовує в процесі еволюції). Завдяки мутаціям та рекомбінаціям весь час підтримується гетерогенність популяцій усіх таксономічних груп організмів, забезпечується невпинний еволюційний процес

24. Значення генетики у розвитку загальної і медичної мікробіології, вірусології, молекулярної біології. Мікробіологічні основи генної інженерії. Одержання спадково змінених організмів. Досягнення генної інженерії, викор. генно-інженерних препаратів у медицині

За допомогою генетичних методів добуто спеціальні культури м.о., що використовуються в технології виготовлення харчових продуктів, виробництві анатоксинів, вакцин, антибіотиків, вітамінів.

Як мутагенні фактори вкорист. уф-випромінення, рентгенівське і гамма. В результаті багаторазового діяння мутагенів і ступінчастого відбору добуто найпродуктивніші мутанти м.о, що застосовують у виробництві антибіотиків. Метод генетичних рекомбінацій патогенних-непатогенних видів бактерій дає змогу мати високо імуногенні вакцинні штами.

Генна інженерія-сукупність експериментальних методів, за допомогою яких переносять гени від одного організму до іншого.

Генна інженерія надала можливість одержати інсулін, простагландин, інтерферон, інтерлейкін,гормони, різноманітні ферменти, численні хімічно чисті вуглеводи.

Медична наука також стоїть на порозі генної хірургії, що дасть можливість вмонтовувати гени, які відповідають за синтез фермента, недостатність котрого спостерігається при вродженній недостатності.

Широкі перспективи відкриває генна інженерія на шляху створення високоефективних засобів специфічної профілактики інфекційних захворювань.

Отже‘ мікробіологічна наука дозволяє створити струнку систему взаємопов’язаних галузей біотехнології, які мають унікальну перевагу-вони засновані на функціонуванні природних систем, які підпорядковуються інтересам людини.