Позахромосомні фактори спадковості бактерій. Плазміди, їх основні генетичні функції. Мігруючі елементи. Роль мутації, рекомбінації і селекції в еволюції мікробів

Генотипова мінливість. Мутації, їх різновиди. Мутагени фізичні, хімічні, біологічні. Генетичні рекомбінації: трансформація, трансдукція, кон’югація.

Спадкова (генотипова) мінливість у бактерій настає в результаті зміни генетичних структур.

Закон гомологічних рядів спадкової мінливості сформулював видатний російський генетик і селекціонер М.І. Вавилов. За цим законом, генетично близькі види і роди характеризуються подібними рядами спадкової мінливості з такою правильністю, що, вивчивши ряд форм у межах одного виду або роду, можна передбачити наявність форм із подібним поєднанням ознак у межах близьких видів або родів. Генетичною основою цього закону є те, що ступінь історичної спорідненості організмів прямо пропорційний кількості їхніх спільних генів.

Спадкова мінливість може бути комбінативною і мутаційною.

Комбінативна мінливість пов'язана із виникненням різних комбінацій алельних генів (рекомбінацій).

Трнсформація – передача генетичного матеріалу від донора реципієнту за допомогою ізольованої ДНК

Трнсдукція – перенесення бактеріофагом генетичного матеріалу від бактерії-донора до бактерії-реципієнта.

Трансдукція: неспецифічна (можливе перенесення будь-якого маркера або кількох маркерів) і абортивна (внесений фагом фрагмент нуклеоїду не включається в нуклеоїд реципієнта)

Конюгація – передача генетичного матеріалу від однієї клітини іншії безпосереднім контактом (редукований статевий процес)

Мутації – стійкі спадкові зміни (морфологічні, культуральні, біохімічні) властивостей мікроорганізму, не пов’язані з рекомбінаційним процесом.

Мутації: нуклеоїдні (спадкові зміни відбуваються в нуклеоїді) і цитоплазматичні (виникають у ДНК цитоплазми); великі (випадання великої ділянки гена) і малі.

Біологічні мутагени: бактерії, а також гельмінти, актиноміцети, рослинні екстракти, живі вакцини, продукти окислення ліпідів.Мутагенну активність вірусів відкрито генетиком Шапіро

Фізичними мутагенами називаються будь-які фізичні дії на живі організми, які виявляють або прямий вплив на ДНК або вірусну РНК, або опосередкований вплив через системи реплікації, репарації, рекомбінації

Пр: іонізуюче випромінювання, радіоактивний розпад, ультрафіолетове випромінювання, альфа-і бета-випромінювання радіоактивних речовин і нейтронне випромінювання.

Хімічні мутагени: різні алкілуючі з'єднання, деякі антибіотики, деякі харчові добавки, лікарські препарати, продукти переробки нафти й органічні розчинники.

До позахромосомних факторів спадковості відносять плазміди, транспонози та IS-елементи.

1.Плазміди- незалежні генетичні елементи, що містять додаткові гени.Є незалежними репліконами, їх ДНК замкнена у кільце.Не об'єднані з бактеріальною хромосомою.При поділі бактерії розділяються між дочірніми клітинами випадково.

Ф-ції плазмід:регулюють власну реплікацію та кількість утворюваних копій,виконують ряд інших функцій: стійкість до антибіотиків даної бактерійної популяції(R-плазміди), несуть гени вірулентності або токсинів(Ent-плазміди), детермінують синтез гемолізину і обумовлюють вірулентність деяких бактервй(Hly-плазміди, несуть гени синтезу білків, спрямованих проти інших бактерій(Col-плазміди), зумовлюють наявність у бактерій F-пілів та їх здатність обмінюватись генетичним матеріалом шляхом кон'югації(F-плазміди).

Будова:складаються з модулів:основного реплікону і генів,які забезпечують перебіг реплікації.

2.Транспозони(мігруючі елементи): мобільні елементи ДНК, які пересуваються всередині хромосоми або в позахромосомну ДНК але в межах однієї клітини.Деякі,можуть переміщатися в інші клітини в процесі,що схожують на кон'югацію.

Ф-ції: впливають на геном хазяїна, оскільки вбудовуються всередину генів або у близько прилеглі ділянки, порушуючи генну структуру чи підпорядковуючи експресію цих генів новим регуляторним елементам.Викликають багато хромосомних мутацій.

Мутація-раптова стрибкоподібна зміна генотипу в організмі, що передається спадково, внаслідок чого виникають організми-мутанти. Доля мутантних організмів залежить від ступеня збереження їх життєздатності. Мутації у мо пов'язані з набуттям лікарської стійкості, надають їм селективних переваг в умовах повсюдного застосування антибіотиків та інших хіміопрепаратів.

Рекомбінації:

-трансформація-явище передачі генетичної інформації бактерії-реципієнта за допомогою ізольованої дезоксирибонуклеїнової кислоти бактерії-донора.Спричинює появу у трансформрваної клітини та її потомства нових ознак,характериних для донорської клітини.

-трансдукція-перенесення спадкового матеріалу від клітини-донора до клітини- реціпієнта за допомогою помірного бактеріофага.Якщо ДНК донора не включається в хромосому реціпієнта, то при поділі клітин така ДНК передається тільки одній дочірній клітині(абортивна трансдукція),а якщо ДНК донора включається у зромосому реціпієнта-всім дочірнім клітинам.

-кон'югація-передача хромосомного матеріалу клітини-донора клітині-реципієнту в процесі прямого контакту.

26. Значення генетики у розвитку загальної і медичної мікробіології, вірусології, молекулярної біології. Мікробіологічні основи генної інженерії. Схема одержання генних структур і спадково змінених організмів. Досягнення генної інженерії, використання генноінженених препаратів у медицині.

Дата добавления: 2015-05-26