СЕЛЕКЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

ГЕНЕТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ

1. Генетика микроорганизмов

2. Генетические рекомбинации у бактерий

3. Селекция микроорганизмов

4. Инфекционный процесс

5. Микробный паразитизм

Бактерии как модель для генетических исследованийотличают:

1) относительная простота строения генома;

2) гаплоидность, исключающая явление доминантности;

3) половая дифференциация в виде донорских и реципиентных клеток;

4) наличие обособленных и интегрированных фрагментов ДНК (плазмид);

5) легкость культивирования;

6) возможность получения популяций из миллиардов микробных клеток.

Геном бактерии – совокупность генов бактериальной клетки, определяющий ее свойства и признаки (генотип). Фенотип бактерии, контролируемый геномом, – результат взаимодействий между бактерией и окружающей средой.

Мутация – изменение первичной структуры ДНК, проявляющееся наследственно закрепленной утратой или изменением признака.

По происхождению:

1. Спонтанные («дикие»). Обратные мутации (реверсии) возвращают спонтанно мутировавашую клетку к исходному генетическому состоянию.

2. Индуцированные мутации. Факторы, вызывающие мутации, – мутагены:

а) физические;

б) химические.

Типы мутаций:

1. Модификация оснований.
2. Вставка (делеция).
3. Деформации спирали ДНК.
4. «Молчащие» мутации.
5. Миссенс-мутации.
6. Нонсенс-мутации.

Репарация ДНК – восстановление исходной структуры ДНК. Совокупность ферментов, катализирующих коррекцию повреждений ДНК, – система репарации.

Первичная мутация может быть компенсирована вторичной мутацией, которая произошла внутри мутировавшего гена (интрагенная мутация) или в другом гене (экстрагенная мутация). Изменения, устраняющие проявление мутации, не исправляя нарушения в ДНК, – супрессия.

Генетические рекомбинации у бактерий

Процесс рекомбинации ге­нов из ДНК двух разных клеток образуется рекомбинантная хромосома – генетическая рекомбинация, а клетки, образующиеся в результате этого процесса – рекомбинанты.

Происхождение переносимого участка ДНК: 1) участок хромосомы бактериальной клетки-донора, 2) ДНК фага, 3) сконструирован методом генной инженерии.

Способы переноса генетического материала: 1) от одной клетки к другой при их физическом контакте, 2) перенос участков ДНК фагами, 3) плазмидами.

Способы переноса генетической информации: трансформация, конъюгация и трансдукция.

Трансформация

Трансформация– это перенос чужеродной ДНК от одних штаммов или видов бактерий другим. Штамм, в который переносится генетическая инфор­мация, – реципиент,штамм, из которого переносится ДНК в реципиент, – доно­р. Открыта в опытах Ф. Гриффита со штаммами пнев­мококка S- и R-формы. О. Эвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти (1944 г.) установили хи­мическую природу трансформирующего вещества пневмококков – ДНК.

Клетки, которые воспринимают трансформирующую ДНК, – компетентные.

Особенности компетентных клеток:

1) уменьше­ние удельной массы,

2) увеличение количества мезосом,

3) снижение активности биосинтетических процессов,

4) повышенная чувствительностью к действию видимого света.

По характеру расположения переносимых признаков различают сцепленнуюи несцепленную трансформацию,а такжегомо-игетеротрансформацию.

Трансформацию у бактерий используют для проведения гибридологического анализа различных мутаций, для установления филогенети­ческого родства донора и реципиента, в селекции микроорганизмов.

КОНЪЮГАЦИЯ

Конъюгация– это однонаправленный перенос генетического материала от донорной к реципиентной клетке при их непосредственном физическом контакте. Донор – мужская клетка F⁺,ре­ципиент – женская клетка F^–.

Половая дифференциация бактерий обусловлена половым фактором (F-фактор) – двунитевая ДНК кольцевой структуры, которая обусловливает наличие F-пилей, которыми мужская клетка прикрепляется к женской. Перенос генов половым фактором –сексдукция.

Конъюгация осуществляется между штаммами одного вида – внутривидовая, разными видами одного рода – межвидовая, между видами разных родов – межродовая.

Трансдукция

Трансдукция – это перенос фагом фрагментов ДНК от одних бактериальных клеток к другим. Различают общую и специфическую, а также сцепленнуюи несцепленнуютрансдукцию

Переносимый при трансдукции фрагмент ДНК может:

1)сегрегировать и вследствие этого образуется подобная исходной клетка;

2) в результате кроссинговера включатьсяв хромосому;

3) фрагмент ДНК может не включаться в геном клетки-реципиента, а передаваться по наследству только по одной линии клеток. Это абортивная трансдукция. .

Трансдукцию используют для картирования бактерий, в гибридологическом анализе признаков микробов.

Лизогения

Взаимодействие, при котором фаг не раз­рушает бактерию, а делает способной продуцировать фаги вследствие присутствия в их геноме интегрированном фаговой ДНК – лизогения. В лизогенных бактериях фаг находится в состоянии профага. Различают вирулентные и умеренныебактериофаги.

Приобретение новых свойств бактериаль­ной клеткой в результате лизогенизации называется лизогенной (или фаговой) конверсией.

СЕЛЕКЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Задача селекции микроорганизмов – получение полезных для народного хозяйства форм микробов.

Методы селекции:

1) Использование естественного отбора.

2) Индуцированный мутагенез.

3) Использование популяционной.

4) Слияние протопластов.

5) Метод генной инженерии.