Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
lektsia_7.doc
Скачиваний:
7
Добавлен:
27.09.2019
Размер:
136.7 Кб
Скачать

Тема: Генетика микроорганизмов

Понятие о генотипе и фенотипе

Ген – наследственный фактор, единица наследственного материала – определенный участок молекулы ДНК у высших организмов (РНК у ряда вирусов), ответственный за синтез определенного белка.

Генотип - совокупность всех генов организма, его наследственная материальная основа.

Фенотип - совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся на основе взаимодействия генотипа с условиями внешней среды.

Генетический материал у бактерий содержится в нуклеоиде (бактериальной хромосоме) и в внехромосомных генетических элементах — плазмидах и мигрирующих генетических элементах.

ДНК

  • нуклеоид (бактериальная хромосома)

жизненно важные признаки

  • внехромосомные генетические элементы

не жизненно важные признаки

Внехромосомные факторы наследственности

автономные – являются репликоном

    • плазмиды

неавтономные - реплицируются только в составе репликона (нуклеоида или плазмиды)

    • IS-последовательности

    • транспозоны

    • умеренные и дефектные фаги

Внехромосомные молекулы ДНК (инсерционные элементы, плазмиды, транспозоны) не являются жизненно важными для бактерий, но придают им новые свойства.

Инсерционные элементы (IS) (от англ. insertion sequence) — простейший тип генетических элементов, мигрирующих от одной бактериальной хромосомы к другой, или между хромосомой и плазмидой. IS-элементы несут только один ген, кодирующий белок транспозазу, с помощью которой IS-элементы встраиваются в различные участки хромосомы. Содержат только гены, необходимые для собственной миграции. Фенотипических признаков не кодируют, самостоятельно не реплицируются.

Свойства is-последовательностей

  1. Небольшие размеры – 800-1400 пар нуклеотидов.

  2. В свободном состоянии не существуют.

  3. Способны перемещаться по геному. При этом первичный элемент остается на месте, а копия встраивается в мишень.

Функции IS-элементов:

  1. координация взаимодействия внехромосомных факторов наследственности между собой и с бактериальной хромосомой для обеспечения их рекомбинации

  2. регуляторная (регуляция транскрипции генов путём их «включения/выключения»)

  3. индукция мутаций (инверсии, дупликации на протяжении 5-9 пар нуклеотидов) координация взаимодействия плазмид, умеренных фагов, транспозонов.

Транспозоны — нуклеотидные последовательности, способные менять место своей локализации в молекуле ДНК и мигрировать из одной молекулы ДНК в другую.

Свойства транспозонов

  1. Относительно большие генетические элементы. Состоят из 2000-25000 пар нуклеотидов.

  2. Могут находиться в свободном состоянии в виде кольцевой молекулы.

  3. Могут мигрировать с одного репликона на другой.

  4. Окружены с обоих сторон (фланкированы) последовательностями ДНК, напоминающими IS-последовательности.

  5. Могут нести информацию о синтезе бактериальных токсинов и ферментов, модифицирующих антибиотики.

Могут проникать в хромосому клеток животных сходно с провирусами.

Умеренные и дефектные фаги

Встраиваясь в бактериальную хромосому, умеренные или дефектные фаги вызывают лизогенизацию бактерий, которые могут приобретать новые признаки. Изменчивость лизогенных бактерий может быть связана:

  • с приобретением генов, переносимых фагами от их предыдущих хозяев;

  • с экспрессией «молчащих» генов бактерий-реципиентов. Фаговая ДНК, встраиваясь вблизи поврежденного промотора, заменяет его. При этом синтезируются определенные продукты, например протоксины дифтерийных бактерий.

Плазмиды — кольцевидные молекулы ДНК, способные к саморепликации. Их возможные состояния:

  1. автономное (в цитоплазме);

  2. интегрированное (в нуклеоиде).

Конъюгативные плазмиды способны к самопереносу из одной клетки в другую. Неконъюгативные плазмиды способны к переносу с помощью конътативных плазмид и бактериофагов.

Функции плазмид:

  • регуляторная – компенсирует нарушение функции ДНК нуклеоида

  • кодирующая – вносит в генотип новую информацию

Категории плазмид

Кодируемое свойство

F-плазмида (половой фактор или фактор фертильности)

Способность к переносу плазмидных и хромосомных генов при конъюгации бактерий через половые ворсинки

R-плазмида (фактор множественной лекарственной устойчивости)

Придает бактериям устойчивость к нескольким антибиотикам и другим лекарственным веществам

Плазмиды бактериоциногении

Кодируют синтез бактериоцинов (особых белков), вызывающих гибель близкородственных бактерий. Например, бактериоцины E.coli вызывают гибель патогенных энтеробактерий.

Ent-плазмида

Синтез энтеротоксинов

Hly-плазмида

Синтез гемолизинов

К-88, К-99

Кодируют синтез поверхностных антигенов у бактерий

Биодеградативные плазмиды

Разрушение различных органических и неорганических соединений

F-плазмида, или половой фактор. Контролирует синтез половых ворсинок (sex или F-pili), которые способствуют эффективному спариванию бактерий-доноров с реципиентными клетками при конъюгации. F-плазмида реплицируется в независимом от хромосомы состоянии и передается при конъюгации в клетки бактерий-реципиентов.

Перенос генетического материала (ДНК) детерминируется tra-опероном F-плазмиды (от англ. transfer — перенос), обеспечивающим конъюгативность. F-плазмиды содержат только tra-оперон, в их составе нет никаких других генов.

F-плазмида может встраиваться в бактериальную хромосому и находиться с ней в интегрированном состоянии.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]