Кафедра микробиологии вирусологии и иммунологии Каз НМУ Факультет

Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии Каз. НМУ Факультет «Общая медицина» Лекция 4 Генетика микроорганизмов.

Генетика – это наука о наследственности и изменчивости. Ген – это фрагмент молекулы ДНК, контролирующий синтез одного белка. Вся сумма генов микроба называется генотип. Вся сумма внешних признаков микроба называется фенотип. Генетический материал у бактерий сконцентрирован в 2 структурах: нуклеоид плазмиды

Нуклеоид - кольцевая молекула ДНК, двунитчатая расположенная в цитоплазме, содержит жизненно важную генетическую информацию бактерий. Это прототип ядра эукариот, но не ограниченный ядерной мембраной.

Плазмиды– внехромосомный фактор наследственности Свойства: • Это необязательные структуры • Имеют кольцевое строение • Чаще до 30 копий на клетку • Репликация происходит независимо от хромосомы • Трансмиссивность – передача свойств бактерии с помощью плазмид другим бактериям • Могут элиминировать (исчезать), мутировать, рекомбинировать, интегрировать (соединяться с хромосомой, образуя эписомы).

Значение плазмид • Контролируют у бактерий обмен • • генетическим материалом. Контролируют синтез факторов патогенности, создают благоприятные возможности для размножения патогенных бактерий в естественных условиях – сохраняют эти виды в природе. Биологическое средство самозащиты бактерий от химических и других агентов.

Классификация плазмид • F-фактор – половой фактор • R-плазмида – резистентность к антибиотикам • Col – плазмида -синтез колицинов • Еnt – плазмида - энтеротоксины

Изменчивость микроорганизмов – изменение свойств под влиянием различных факторов Изменчивость микроорганизмов Генотипическая (наследуемая) Фенотипическая (не наследуемая) Морфологические Культуральные свойства Биохимические свойства мутации трансдукция Генетические Рекомбинации конъюгация диссоциации трансформация

МОДИФИКАЦИИ • Фенотипические изменения какого-либо признака или нескольких признаков микроорганизма. Они не сопровождаются изменениями первичной структуры ДНК и вскоре утрачиваются. Возникают как адаптивные реакции микробных клеток на изменяющиеся условия окружающей среды.

Мутация - изменения в первичной структуре ДНК, выражающиеся в наследственно закрепленной утрате или изменении какого-либо признака По происхождению: ―спонтанные – редкие (1 на 10 млрд. клеток) ―индуцированные – под влиянием мутагенов (УФО, а/б, )

По протяженности: Генные (точечные) - утрачивается или изменяется один ген Хромосомные (крупные) – утрачиваются или изменяются несколько генов По влиянию на жизнеспособность бактерий: Летальные - полная утрата способности синтезировать жизненно важные ферменты Нейтральные - утраченное свойство не препятствует размножению микробов Условно-летальные- изменение, но не утрата функции клетки

Все мутации происходят в результате ошибок синтеза молекулы ДНК • Делеция – выпадение (гена или его участка) • Инверсия – поворот участка ДНК на 180 0 • Дупликация – повторение определенного участка ДНК или гена • Транспозиция – перемещение генов

Генетические рекомбинации – обмен генами между бактериями, в котором участвует 2 клетки: донор (отдающий) и реципиент (принимающий) • Конъюгация – через половые пили генетический • • материал передается в другую бактериальную клетку и встраивается в ее хромосому Трансформация – передача генетического материала от донора к реципиенту при помощи изолированной ДНК Трансдукция - передача генетического материала от донора к реципиенту при помощи умеренного фага (неспецифическая, абортивная)

Трансформация -спонтанная -индуцированная. Трансдукция -неспецифическая -абортивная

• Некоторые бактериофаги, находясь в бактериальной клетке, встраивают в свою ДНК небольшие участки ДНК клеткихозяина, а затем переносят их в клетки –реципиенты. В ДНК реципиента встраивается ДНК донора и фага.

• Абортивная трансдукция – перенесенная фагом часть ДНК донора не встраивается в хромосому реципиента, а остается в цитоплазме реципиента и функционирует самостоятельно. При делении клетокреципиентов этот участок ДНК остается в первой дочерней клетке, т. е. наследуется однолинейно.

• Неспецифическая трансдукция фаг является неопределенного материала. • Специфическая переносчиком генетического трансдукция перенос фагом определенных генов.

• Конъюгация это перенос генетического материала от клетки донора к клетке реципиента при их контакте. Доноры – клетки, обладающие половым фактором – F-фактор (fertility – плодовитый). Это плазмида, контролирующая синтез у клеток-доноров половых ворсинок.

Диссоциация • Одна из форм изменчивости. • R-колонии (rough – неровный) – неровные края, шероховатая поверхность колоний. • S (smooth – гладкий) – круглая форма, гладкая поверхность. В процессе диссоциации S R, иногда наоборот.

• При этом меняются биохимические, антигенные, патогенные свойства бактерий, устойчивость к физическим и химическим факторам окружающей среды. Обеспечивает выживание бактерий.

Практическое значение генетики • Создана новая отрасль биологии – генная • • инженерия. На модели бактерий изучаются молекулярные основы наследственности, изменчивости. Селекция, отбор микробов – продуцентов антибиотиков.

• Получение вакцинных аттенуированных штаммов. • Выявление измененных форм микробов – улучшение диагностики. • Картирование хромосомы бактерий.