Основы генетики бактерий Лекция 8 Вопросы

Основы генетики бактерий Лекция № 8

Вопросы 1. Общее понятие генетики микроорганизмов. История развития 2. Факторы наследственности. Строение. 3. Генотип и фенотип бактерий.

Вопросы 4. Формы изменчивости микроорганизмов Ø Модификация Ø Диссоциация Ø Генотипическая изменчивость ü Мутации и мутагены ü Пути рекомбинации

Генетика м/о Учение о закономерностях наследственности и изменчивости микроорганизмов

История развития Три этапы 1. Мономорфический 2. Плеоморфический 3. Современный

Мономорфический • Первые попытки систематизировать микроорганизмы • Ф. Кон, Р. Кох – «мо обладают стабильными признаками и свойствами» • Создана основа для научной систематики мо

Плеоморфический • К. Негли, Г. Бухарин – «микробы – плеоморфны, палочки в кокки или спирохеты, вызывая брожение или гниение или инфекционные болезни

Плеоморфический Пересмотр догмы мономорфистов и накопление материала по изменчивости микробов • Фриз, Бейеринк – привели доказательства внезапной внутривидовой наследственной изменчивости

Современный этап развития генетики м/о • Систематизация сведений о наследственности и изменчивости м/о • Бактерии и вирусы – основная модель изучения обще генетических законов

Бактерии – уникальные генетические объекты 1. Гаплоидность 2. Нет детерминантности 3. Высокая скорость размножения (за 6 час – много миллиардные популяции)

Бактерии – уникальные генетические объекты 4. Высокая разрешающая способность методов генетического анализа (мутанты обнаруживаются с частотой 10 -9 и ниже) 5. Половая дифференциация (доноры и реципиенты) 6. Наличие внехромосомных детерминант

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ Способность при размножении передавать потомству те же или схожие признаки Видовые признаки закодированы ГЕНЕТИЧЕСКОМ МАТЕРИАЛЕ

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДНК Материальная основа наследственности

ДНК в бактериальной клетке содержится 1. В бактериальной хромосоме (нуклеоиде) 2. Вне хромосомных детерминантах • Плазмиды • Транспозомы • Is - последовательности

Хромосомные факторы наследственности 1. Простые структуры (нет аллелей, один набор генов) 2. Молекула ДНК замкнута в кольцо 3. Суперспирализирована 4. Большая молекулярная масса (E. coli нуклеоид – 3*109 Д)

Классификация изменчивости 1. По диапазону • Внутривидовая • Видообразующая

Внутривидовая изменчивость • Часто встречается • Сохраняются основные видовые признаки микробов • Пример: изменение чувствительности микробов к лекарственным веществам

Видообразующая изменчивость • Чрезвычайно редко встречается • Происходит глубокие изменения наследственной структуры (генотипа) • Пример: изменение обмена веществ

Классификация изменчивости 2. По пути изменчивости • Без изменения генотипа (ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ) • Изменение генотипа (ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ) • Промежуточная (ДИССОЦИАЦИЯ)

ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ изменчивость • Смена фенотипа происходит без изменения генотипа • Возврат к исходному состоянию (утрачивается «новый фенотип»

ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ изменчивость • МОДИФИКАЦИЯ – Это адаптационная реакция отдельных микробных клеток в ответ на измененные условия окружающей среды

МЕХАНИЗМ МОДИФИКАЦИЯ ФАКТОРЫ: Химические, физические, биологические Включают «Молчащие» гены

МОДИФИКАЦИЯ – Лабильная (кратковременная) – Стабильные (длительные), обуславливаются плазмидами

Диссоциация • Своеобразная форма изменчивости • РАЩЕПЛЕНИЕ • Внутривидовая изменчивость • R – S диссоциация

Диссоциация • В однородной популяции появляются различные по биологическим свойствам микроорганизмы • образуются две формы колоний

Диссоциация • smooth – гладкие • rou gh – шероховатые R S Колонии

Диссоциация R – колонии S – колонии морфология Типичная Мелкие, кокковидные капсула + + подвижность -

Диссоциация S – колонии R – колонии Ферментативные свойства Малоактивны Активны Ag свойства Ag неспецифичные Специфические Ag + Вирулентность -

Диссоциация S – колонии R – колонии Чувствительность к фагу Не чувствительны Чувствительны К фагоцитозу Не чувствительны Чувствительны Период выделения из организма При острой стадии При хронической стадии

Механизм диссоциации Интеграция в хромосому Rплазмид, транспозон Рекомбинация • Нарушение синтеза боковых цепей ЛПС клеточной стенки

Биологическое значение S-R диссоциации • М/О благоприятно существуют как в организме животного , так и во внешней среде • Усложняет лабораторную диагностику (идентификацию) бактерий

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ изменчивость • Смена фенотипа связана с изменением генотипа • Передача по наследству • Нет возврата к исходному фенотипу

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ изменчивость • Играют важную роль в эволюции микробов • Обуславливает формирование новых видов и вариантов мо

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ изменчивость • Мутация • Рекомбинация

Мутация • Стойкие наследственные изменения свойств микробов, связанные с реорганизацией нуклеотидов в молекуле ДНК

Классификация мутаций • По происхождению • По характеру изменений в первичной структуре ДНК • По конечному результату (фенотипу) • По направлению изменений

По происхождению • Спонтанные – естественные • Индуцированные

Спонтанные • – естественные, появляются под влиянием разнообразных причин (ошибка в работе фермента ДНК-полимеразы во время удвоения ДНК)

Индуцированные • Получаются в эксперименте, под влиянием мутагенов

По характеру изменений в первичной структуре ДНК • Генные • Хромосомные ü Делеции üИнверсии üДупликации