рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Мутации у бактерий

Мутации у бактерий - Лекция, раздел Биотехнологии, Лекции № 6 Генетика микроорганизмов-1 Мутации– Это Изменения В Последовательности Отдельных Ну...

Мутации– это изменения в последовательности отдельных нуклеотидов ДНК, которые ведут к таким проявлениям, как изменения морфологии бактериальной клетки, возникновение потребностей в факторах роста, например в аминокислотах, витаминах, т. е. ауксотрофности; к устойчивости к антибиотикам, изменению чувствительности к температуре, снижению вирулентности (аттенуация) и т. д.

По протяженности изменений повреждения ДНК различают мутации точечные, когда повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов, и протяженные или аберрации. В последнем случае могут наблюдаться выпадения нескольких пар нуклеотидов, которые называются делецией, добавление нуклеотидных пар, т. е. дупликации, перемещения фрагментов хромосомы, транслокации и перестановки нуклеотидных пар – инверсии.

Мутации могут быть спонтанными, т. е. возникающими самопроизвольно, без воздействия извне, и индуцированными.

Точечные спонтанные мутации возникают результате возникновения ошибок при репликации ДНК, что связано с таутомерным перемещением электронов в азотистых основаниях.

Тимин, например, обычно находится в кетоформе, в которой он способен образовывать водородные связи с аденином. Но если тимин во время связывания оснований при репликации ДНК переходит в фенольную форму, то он спаривается с гуанином, в результате в новой молекуле ДНК на месте, где раньше стояла пара А–Т, появляется пара Г–Ц.

Спонтанные хромосомные аберрации возникают вследствие перемещения подвижных генетических элементов.

Индуцированные мутации появляются влиянием внешних факторов, которые называются мутагенами. Мутагены бывают физическими (УФ-лучи, гамма-радиация), химическими (аналоги пуриновых и пири­товых оснований, азотистая кислота и ее аналоги, и другие соединения) и биологическими – транспозоны.

На бактериях, подвергнутых УФ-облучению, было показано, что повреждения, вызванные облучением в бактериальных ДНК, могут частично исправляться благодаря наличию репарационных систем. У различных бактерий имеется несколько типов репарационных систем. Один тип репарации протекает на свету, он связан с деятельностью фотореактивирующегося фермента, который расщепляет тиминовый димер. При темновой репарации дефектные участки цепи ДНК удаляются, и образовавшаяся брешь достраивается при помощи ДНК-полимеразы на матрице со­хранившейся цепи и соединяется с цепью лигазой.

Мутация, приводящая к потере функции, называется прямой мутацией. У мутантов может произойти восстановление исходных свойств, т. е. реверсия(reverse – обратный, англ.) Если происходит восстановление ис­ходного генотипа, то мутация, восстанавли­вающая генотип и фенотип, называется об­ратной или прямой реверсией. Если мутация восстанавливает фенотип, не восстанавли­вая генотип, то такая мутация называется супрессорной. Супрессорные мутации могут возникать как в пределах того самого гена, в котором произошла первичная мутация, так в других генах или могут быть связаны с мута­циями в тРНК.

По фенотипическим последствиям мутации подразделяются на нейтральные, условно-летальные и летальные.

Нейтральныемутациифенотипически не проявляются какими-либо изменениями признаков.

Мутации, которые приводят к изменению, но не к утрате функциональной активности фермента, называют условно-летальными. В зависимости от условий окружающей среды микроорганизмы могут сохранять свою жизнеспособность или, наоборот, утрачивают её.

Летальные мутациихарактеризуются полной утратой способности синтезировать жизненно важный для бактериальной клетки фермент или ферменты. Мутации проявляются в фенотипе в виде утраты или изменения морфологических и биохимических признаков. Например, жгутиков, пилей, капсулы клеточной стенки, утраты синтезировать определенные аминокислоты (ауксоторофы), возникновение устойчивости к лекарственным или дезинфицирующим препаратам.

R- S– диссоциации

Своеобразной формой изменчивости являются R– S-диссоциации бактерий. Уже в 20-е годы стало известно о явлениях, которые называют диссоциацией. При выращивании пневмококков, вызывающих воспаление легких, было обнаружено, что их колонии на питательном агаре изменяют свой облик. Поначалу круглые и блестящие – S-формы (от английского слова smooth– гладкий) они становились через некоторое время шероховатыми и сморщенными по краям – R-формы (от английского слова rough- шероховатый). Клетки из колоний Rотличались от клеток из колоний Sещё и тем, что были значительно менее вирулентны, иначе говоря, их способность вызывать заболевание стала значительно слабее. Между этими двумя типами существуют переходные, нестойкие, чаще О-М-формы. В процессе диссоциации изменчивость может затрагивать такие свойства микроба, как ферментативную активность, потребность в определённых аминокислотах, факторах роста и биологических свойств.

Весьма важным обстоятельством является то, что у болезнетворных микробов под влиянием различных факторов изменяется степень их патогенности. Этой изменчивостью впервые воспользовался Л. Пастер. В 1881г. он получил впервые вакцину против сибирской язвы путём длительного выращивания микроба при повышенной температуре 42-43 °С.

Вирусы, как и бактерии, также обладают способностью под действием раз­личных факторов утрачивать полностью или частично свою вирулент­ность, сохраняя при этом свои иммуногенные свойства. Мутации, которые приводят к S-R-диссоциациям, относятся к инсерционным, поскольку они возникают после встраивания плазмид, транспозонов и Is-последовательно­стей, а также умеренных фагов в бактериальную хромо­сому.

Так, у дифтерийных бактерий S-R-диссоциация связана с их лизогенизацией соответствующими бактериофагами. При этом R– формы образуют экзотоксин.

Биологическое значение S-R-диссоциаций состоит в приобретении бактериями определённых селективных преимуществ, обеспечивающих их существование в организме человека или во внешней среде. S – формы более устойчивы к фагоцитозу макрофагами, бактерицидному действию сыворотки крови. R – формы обладают большей устойчивостью к факторам внешней среды. Вместе с тем S – R-диссоциация усложняет бактериологическую диагностику ряда инфекционных заболеваний.

Рекомбинации у бактерий

У бактерий известны три способа передачи признаков (рекомбинаций): конъюгация; трансдукция; трансформация.

В результате этих трех процессор ДНК переносится из бактерии-донора в бактерию-реципиент. Эти процессы отличаются друг от друга способом транспортировки ДНК. После переноса ДНК в клетке-реципиенте происходит рекомбинация. При этом ДНК донора встраивается в ДНК бактерии-реципиента. Клетку, в которой произошла рекомбинация, называют рекомбинантом. Передача плазмидных генов происходит путем трансдукциииконъюгации.

Рекомбинационный процесс у бактерий имеет свои особенности. Это в первую очередь определяется способом их размножения и закономерностями передачи генетического материала. Известно, что генетические рекомбинации у клеток эукариотов совершаются в ходе процессов, сопровождающих половое размножение путем реципрокного (взаимного) обмена фрагментами хромосом. При таком обмене генетическим материалом из двух рекомбинирующих родительских хромосом образуются две рекомбинантные хромосомы. Применительно к клеткам это означает, что в результате рекомбинаций возникают две рекомбинантные особи.

Генетическая рекомбинация– это взаимо­действие между двумя геномами, т. е. между двумя ДНК, обладающими различными ге­нотипами, которое приводит к образованию рекомбинантной ДНК, формированию до­чернего генома, сочетающего гены обоих родителей.

Прокариотам несвойственно половое размножение.

Отсутствие полового размножения и мейоза, в процессе которых у высших организ­мов происходит рекомбинация, гаплоидный набор генов и определяют особенности ре­комбинации у бактерий.

Существуют специальные гены (rec-гены), детерминирующие рекомбинационную способность клеток-реципиентов.

В процессе реком­бинации бактерии условно делятся на клет­ки-доноры, которые передают генетический материал, и клетки-реципиенты, которые воспринимают его. В клетку-реципиент проникает не вся, а только часть хромо­сомы клетки-донора, что приводит к фор­мированию неполной зиготымерозиготы. В результате рекомбинации в мерозиготе об­разуется только один рекомбинант, генотип которого представлен в основном генотипом реципиента, с включенным в него фрагмен­том хромосомы донора. Реципроктные рекомбинанты не образуются.

По молекулярному механизму генетичес­кая рекомбинация у бактерий делится на три вида: гомологичную, сайт-специфическую и незаконную.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Лекции № 6 Генетика микроорганизмов-1

Кафедра микробиологии иммунологии и вирусологии... Лекции Генетика микроорганизмов... История...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Мутации у бактерий

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Лекция обсуждена на
кафедральном совещании « »____________ 2009 г   д.м.н. Т.В. Таран   Ставрополь, 2009 Всякое живое существо по большинству своих

Изменчивость бактерий
Различают два вида изменчивости – фенотипическую и генотипическую. Фенотипическая изменчивость – модификации

Гомологичная рекомбинация
При гомологичной рекомбинации в процессе раз­рыва и воссоединения ДНК происходит обмен меж­ду участками ДНК, обладающими высокой степенью гомологии. Гомологичная рекомбинация происхо­дит через обра

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги