ГЕНЕТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ. ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА - Бактериальный геном состоит из репликонов - РЕПЛИКОНЫ – генетические элементы, способные. - презентация

1 ГЕНЕТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ

2 ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА - Бактериальный геном состоит из репликонов - РЕПЛИКОНЫ – генетические элементы, способные к самостоятельной репликации (воспроизведению)

3 Репликонами являются бактериальная хромосома и плазмиды

4 Наследственная информация хранится у бактерий в форме последовательности нуклеотидов ДНК, которые определяют последовательность аминокислот в белке Каждому белку соответствует свой ген, т.е. дискретный участок на ДНК, отличающийся числом и специфичностью последовательности нуклеотидов

5 Бактериальная хромосома представлена одной двухцепочечной молекулой ДНК кольцевой формы имеет гаплоидный набор генов

6 Подвижные генетические элементы - Вставочные (инсерционные) генетические элементы IS – элементы (insert – вставка, sequence – последовательность) – участки ДНК, способные перемещаться из одного участка репликона в другой или между репликонами

7 Транспозоны - участки ДНК, обладающие свойствами IS –элементов и имеющие структурные гены, обеспечивающие синтез веществ, обладающих специфическим биологическим свойством

8 Подвижные генетические элементы вызывают Инактивацию генов тех участков ДНК, куда они, переместившись, встраиваются («выключение» генов) Образование повреждений генетического материала (мутации) Слияние репликонов, т.е. встраивание плазмиды в хромосому

9 ПЛАЗМИДЫ Это двухцепочечные молекулы ДНК, которые кодируют не основные для жизнедеятельности бактерий функции Придают бактерии преимущества при попадании в неблагоприятные условия существования

10 ФУНКЦИИ ПЛАЗМИД Регуляторная – состоит в компенсации нарушений метаболизма ДНК клетки хозяина Кодирующая – состоит во внесении в бактериальную клетку новой информации, о которой судят по приобретённому признаку

11 КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАЗМИД Интегративные плазмиды (эписомы) – могут обратимо встраиваться в бактериальную хромосому и функционировать в виде единого репликона Трансмиссивные или конъюгативные плазмиды – способны передаваться из одной клетки в другую

12 РАЗЛИЧАЮТ F – плазмиды контролируют синтез половых пилей R – плазмиды содержат гены, детерминирующие синтез ферментов, разрушающих антибактериальные препараты Плазмиды патогенности контролируют вирулентные свойства бактерий Бактериоциногенные плазмиды

13 ЗНАЧЕНИЕ ПЛАЗМИД В ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ Генетическая инженерия сводится к генетическим рекомбинациям Метод рекомбинации in vitro заключается: 1 – в выделении или синтезе ДНК из отличающихся друг от друга организмов или клеток 2 – получении гибридных молекул ДНК 3 – введении рекомбинантных (гибридных) молекул в живые клетки 4 – в создании условий для экспрессии и секреции продуктов, кодируемых генами

14 Гены, кодирующие те или иные структуры выделяют с помощью ферментов рестрикции Полученный целевой ген с помощью ферментов лигаз сшивают с другим геном, который используется в качестве вектора (векторы - плазмиды, бактериофаги) Экспрессируемый ген в виде рекомбинантной ДНК встраивается в клетку, которая приобретает новое свойство – продуцировать несвойственное этой клетке вещество, кодируемое экспрессируемым геном

15 В качестве реципиентов чаще всего используют Escherichia coli, дрожжи, вирусы В медицине применяют полученные методом генетической инженерии вакцины против гепатита В; интерлейкины-1,-2,-3; инсулин; гормоны роста; интерфероны α, β, γ; фактор свёртываемости крови; многие антигены для диагностических целей

16

17

18 МОДИФИКАЦИИ Фенотипические изменения какого-либо признака или нескольких признаков микроорганизма Не сопровождаются изменениями первичной структуры ДНК и вскоре утрачиваются

19 ПРИМЕРЫ МОДИФИКАЦИЙ L-трансформация Включение «молчащих» генов некоторых микроорганизмов, в результате чего происходит смена их Аг в ходе инфекционного заболевания (напр., боррелии – возбудители возвратных тифов) Стафилококки только в присутствии пенициллина синтезируют фермент, разрушающий данный антибиотик

20 ДИССОЦИАЦИЯ Возникает вследствие образования 2-х форм бактериальных клеток, которые отличаются друг от друга по характеру образуемых ими колоний на твёрдой питательной среде

21 ХАРАКТЕРИСТИКА КОЛОНИЙ S - колонии (англ. smooth – гладкий) круглые, влажные, с блестящей гладкой поверхностью и ровными краями R – колонии (англ. rough - неровный, грубый) – неправильной формы, непрозрачные, сухие, с неровными краями и шероховатой поверхностью

22 ДИССОЦИАЦИЯ

23 ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

24 МУТАЦИИ Изменения в первичной структуре ДНК, которые выражаются в наследственно закреплённой утрате или изменении какого- либо признака (признаков)

25 КЛАССИФИКАЦИЯ МУТАЦИЙ По протяжённости изменений: ТОЧЕЧНЫЕ – повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов ПРОТЯЖЁННЫЕ (АБЕРРАЦИИ): делеции – выпадение пар нуклеотидов дупликации – добавление нуклеотидов транслокации – перемещение нуклеотидов инверсии – перестановка нуклеотидных пар

26 ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ Спонтанные мутации возникают самопроизвольно Индуцированные мутации происходят с гораздо большей частотой, возникают в результате воздействия мутагенов: - физических – УФ-лучи, γ-радиация - химических – аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований - биологических - транспозоны

27 РЕКОМБИНАЦИИ Форма обмена генетическим материалом между двумя отдельными бактериями

28 МЕХАНИЗМЫ РЕКОМБИНАЦИИ КОНЪЮГАЦИЯ – обмен генетическим материалом (хромосомным или плазмидным), осуществляется при непосредственном контакте клетки донора и реципиента. После образования между донором и реципиентом конъюгационного мостика одна нить ДНК-донора поступает по нему в клетку-реципиент

29 ТРАНСДУКЦИЯ – это передача генетической информации между бактериальными клетками с помощью умеренных трансдуцирующих фагов, которые могут переносить один или более генов

30

31 ТРАНСФОРМАЦИЯ – передача генетической информации в виде изолированных фрагментов ДНК при нахождении реципиентной клетки в среде, содержащей ДНК донора

32