Генетика микроорганизмов. (Лекция 4)

Июль 25, 2022

Главная
Биология
Генетика микроорганизмов. (Лекция 4)

Содержание

2. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ПРОКАРИОТ ПРЕДСТАВЛЕН НУКЛЕОИДОМ ПЛАЗМИДАМИ, ЭПИСОМАМИ, ТРАНСПОЗОНАМИ, ИНСЕРЦИОННЫМИ ВСТАВКАМИ (IS-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯМИ Insertion Sequence) ВНЕХРОМОСОМНЫМИ ФАКТОРАМИ:
3. ПЛАЗМИДЫ - ВНЕХРОМОСОМНЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ БАКТЕРИЙ. НЕБОЛЬШИЕ МОЛЕКУЛЫ ДНК, СПОСОБНЫЕ К АВТОНОМНОЙ РЕПЛИКАЦИИ. ПЛАЗМИДЫ ЛОКАЛИЗУЮТСЯ В
4. СВОБОДНЫЕ ПЛАЗМИДЫ СПОСОБНЫ К АВТОНОМНОЙ ОТ ХРОМОСОМЫ РЕПЛИКАЦИИ ТРАНСМИССИВНЫЕ ПЛАЗМИДЫ НЕТРАНСМИССИВНЫЕ ПЛАЗМИДЫ САМОСТОЯТЕЛЬНО ПЕРЕДАЮТСЯ ДРУГИМ ОСОБЯМ
5. ПРИОБРЕТЕНИЕ ИЛИ УТРАТА ПЛАЗМИДЫ ПРИВОДИТ К ПРИОБРЕТЕНИЮ ИЛИ УТРАТЕ ОДНОГО ИЛИ НЕСКОЛЬКИХ ПРИЗНАКОВ, В НЕКОТОРЫХ КЛЕТКАХ
6. R-ПЛАЗМИДА (ФАКТОР РЕЗИСТЕНТНОСТИ) - ДЕТЕРМИНИРОВАНИЕ СИНТЕЗА ФЕРМЕНТОВ, РАСЩЕПЛЯЮЩИХ АНТИБИОТИКИ, ТОРМОЖЕНИЕ ПЕРЕНОСА АНТИБИОТИКА ЧЕРЕЗ КЛЕТОЧНЫЕ МЕМБРАНЫ. СОСТОИТ
7. COL –ПЛАЗМИДЫ - КОНТРОЛИРУЮТ СИНТЕЗ БАКТЕРИОЦИНОВ, КОТОРЫЕ АКТИВНЫ В ОТНОШЕНИИ БЛИЗКОРОДСТВЕННЫХ ВИДОВ БАКТЕРИЙ. ХАРАКТЕРНО АВТОНОМНОЕ СОСТОЯНИЕ,
8. F-ПЛАЗМИДА (ФАКТОР ФЕРТИЛЬНОСТИ) – КОНТРОЛИРУЕТ СИНТЕЗ СЕКС-ПИЛИ, КОНЪЮГАЦИЮ И ПЕРЕНОС ГЕНОВ ХРОМОСОМЫ И НЕТРАНСМИССИВНЫХ ПЛАЗМИД ОТ
9. ИНСЕРЦИОННЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ (IS) – ЛИНЕЙНЫЕ ФРАГМЕНТЫ ДВУХЦЕПОЧЕЧНОЙ ДНК (ОТ 200 ДО 2000 П. Н.), СОДЕРЖАТ ТОЛЬКО
10. ТРАНСПОЗОНЫ – ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДНК (более 2000 п.н.), СОДЕРЖАТ КРОМЕ ГЕНОВ, ОТВЕТСТВЕННЫХ ЗА ТРАНСПОЗИЦИЮ, СТРУКТУРНЫЕ ГЕНЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ
11. ТРАНСПОЗОНЫ - КОНТРОЛИРУЮТ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ К АНТИБИОТИКАМ, ИОНАМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, СПОСОБНОСТЬ К КАТАБОЛИЗМУ ЛАКТОЗЫ, РАФФИНОЗЫ, ДЕГРАДАЦИИ ТОЛУОЛА,
12. ОСНОВНАЯ ФУНКЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА – КОНТРОЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ
13. ИЗМЕНЧИВОСТЬ - СВОЙСТВО ОРГАНИЗМОВ ПРИОБРЕТАТЬ НОВЫЕ ИЛИ УТРАЧИВАТЬ ИСХОДНЫЕ ПРИЗНАКИ. ИЗМЕНЧИВОСТЬ У БОЛЬШИНСТВА М/О ВЫРАЖЕНА В
14. В ТО ЖЕ ВРЕМЯ НЕКОТОРЫЕ ВИДЫ БАКТЕРИЙ (НАПРИМЕР, АРХЕБАКТЕРИИ) И ОТДЕЛЬНЫЕ ИХ ПРИЗНАКИ (ФОРМА, РАЗМЕРЫ, СТРУКТУРА
15. ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ МУТАЦИЯМИ ГЕНЕТИЧЕСКИМИ РЕКОМБИНАЦИЯМИ
16. МУТАЦИИ У БАКТЕРИЙ ГЕНОМНЫЕ ХРОМОСОМНЫЕ ГЕННЫЕ ЗАКЛЮЧАЮТСЯ В ИНТЕГРАЦИИ В ХРОМОСОМУ И ПЕРЕМЕЩЕНИИ ПО НЕЙ ТРАНСПОЗОНОВ,
17. СПОНТАННЫЕ МУТАЦИИ ОБУСЛОВЛЕНЫ ОШИБКАМИ РЕПЛИКАЦИИ ГЕНОМА В ПРОЦЕССЕ ДЕЛЕНИЯ ОСОБЕЙ И ОШИБКАМИ РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕННОГО ГЕНОМА, А
18. ИНДУЦИРОВАННЫЕ МУТАЦИИ ПОЯВЛЯЮТСЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ДЕЙСТВИЯ МУТАГЕНОВ, К КОТОРЫМ ОТНОСЯТСЯ УФ-ИЗЛУЧЕНИЕ, ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА, ВЕЩЕСТВА
19. СУДЬБА МУТАНТОВ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ИХ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬЮ И ОТБОРОМ. В СЕЛЕКТИВНОЙ СРЕДЕ МУТАНТЫ МОГУТ ПРИОБРЕСТИ ДОМИНИРУЮЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ В
20. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕКОМБИНАЦИИИ – ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ ГЕНОМОВ, СОДЕРЖАЩИХ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ОТ ДВУХ РОДИТЕЛЬСКИХ ФОРМ – БАКТЕРИИ-ДОНОРА (D)
21. ТРАНСФОРМАЦИЯ – ПРОЦЕСС ПЕРЕНОСА ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, ПРИ КОТОРОМ КЛЕТКА РЕЦИПИЕНТ ПОГЛОЩАЕТ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ В ФОРМЕ СВОБОДНОЙ
22. СПОСОБНОСТЬ ДНК ПРОНИКАТЬ В КЛЕТКУ РЕЦИПИЕНТА ЗАВИСИТ ОТ «СОСТОЯНИЯ»ДНК (ФРАГМЕНТИРОВАННАЯ МОЛЕКУЛА ДНК) И ОТ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
23. Процесс трансформации включает несколько фаз: адсорбция ДНК-донора на клетке-реципиенте проникновение ДНК внутрь клетки-реципиента соединение ДНК с
24. ТРАНСФОРМАЦИЯ D R
25. ТРАНСДУКЦИЕЙ НАЗЫВАЕТСЯ ПЕРЕНОС ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ИЗ ОДНОЙ КЛЕТКИ В ДРУГУЮ С ПОМОЩЬЮ БАКТЕРИОФАГОВ Этот способ генетического
26. Трансдукция оказывается возможной, если в процессе размножения фага одна из частиц случайно захватывает фрагмент бактериальной хромосомы.
27. ТРАНСДУКЦИЯ D R
28. КОНЪЮГАЦИЯ – ПРОЦЕСС ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ОТ ОДНОЙ КЛЕТКИ К ДРУГОЙ ПРИ ИХ НЕПОСРЕДСТВЕННОМ КОНТАКТЕ, ПРИ
29. ПРИ КОНЪЮГАЦИИ F+ КЛЕТКА ПРИСОЕДИНЯЕТСЯ К F- КЛЕТКЕ ПРИ ПОМОЩИ F ПИЛИ F ПЛАЗМИДА РЕПЛИЦИРУЕТСЯ ПО
30. КОНЪЮГАЦИЯ D R
31. КОНЪЮГАЦИЯ У БАКТЕРИЙ
32. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНОМА БАКТЕРИЙ ОСНОВАНЫ НА ПРИМЕНЕНИИ КОМПЛЕКСА ГЕНЕТИЧЕСКИХ, БИОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ, А ТАКЖЕ КУЛЬТУРАЛЬНОГО МЕТОДА
33. ПЦР – метод амплификации, т.е. получения большого числа копий нужного гена или его фрагмента в условиях
34. ПЦР ШИРОКО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ВИЧ-ИНФЕКЦИИ, ВИРУСНЫХ ГЕПАТИТОВ, КЛЕЩЕВОГО ЭНЦЕФАЛИТА, ТУБЕРКУЛЕЗА, ВЕНЕРИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ И Т.Д.
35. ВЫСОКИЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И СПЕЦИФИЧНОСТИ (ДО 1000 М/О В 1 МЛ); ВОЗМОЖНОСТЬ ОДНОВРЕМЕННОГО ВЫЯВЛЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ МИКРООРГАНИЗМОВ
36. РЕАКЦИОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НУЖНОЙ ДНК СОДЕРЖИТ: ИССЛЕДУЕМАЯ ДНК-МАТРИЦА, СУБСТРАТЫ РЕАКЦИИ-ДЕЗОКСИНУКЛЕОЗИДТРИФОСФАТЫ (DATP, DCTP, DGTP И TTP)
37. Цикл ПЦР включает 3 этапа: Денатурация – исходная смесь нагревается до 94°С, при этом нити ДНК
40. ЭТИ ЭТАПЫ ПОВТОРЯЮТСЯ МНОГОКРАТНО В ПРИБОРЕ – АМПЛИФИКАТОРЕ (ТЕРМОЦИКЛЕРЕ), ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ ПОЛУЧИТЬ ОГРОМНОЕ КОЛИЧЕСТВО КОПИЙ НУЖНОГО
41. THERMOCYCLER ДЛЯ ПОСТАНОВКИ ПЦР
42. Современный амплификатор Corbett
43. Амплифицированный фрагмент выявляют в процессе электрофореза в агарозном геле
45. Скачать презентацию

Слайд 2

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ПРОКАРИОТ
ПРЕДСТАВЛЕН
НУКЛЕОИДОМ
ПЛАЗМИДАМИ,
ЭПИСОМАМИ,
ТРАНСПОЗОНАМИ,

ИНСЕРЦИОННЫМИ
ВСТАВКАМИ
(IS-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯМИ
Insertion Sequence)

ВНЕХРОМОСОМНЫМИ
ФАКТОРАМИ:

Слайд 3

ПЛАЗМИДЫ - ВНЕХРОМОСОМНЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ
СТРУКТУРЫ БАКТЕРИЙ.
НЕБОЛЬШИЕ МОЛЕКУЛЫ ДНК,
СПОСОБНЫЕ К АВТОНОМНОЙ РЕПЛИКАЦИИ.
ПЛАЗМИДЫ

ЛОКАЛИЗУЮТСЯ В ЦИТОПЛАЗМЕ
БАКТЕРИИ

В СВОБОДНОМ ВИДЕ –
ПЛАЗМИДА

В СВЯЗАННОМ С
НУКЛЕОИДОМ ВИДЕ –
ЭПИСОМА

Слайд 4

СВОБОДНЫЕ ПЛАЗМИДЫ СПОСОБНЫ К
АВТОНОМНОЙ ОТ ХРОМОСОМЫ
РЕПЛИКАЦИИ
ТРАНСМИССИВНЫЕ
ПЛАЗМИДЫ
НЕТРАНСМИССИВНЫЕ
ПЛАЗМИДЫ
САМОСТОЯТЕЛЬНО
ПЕРЕДАЮТСЯ
ДРУГИМ ОСОБЯМ

С ПОМОЩЬЮ
КОНЪЮГАЦИИ

НЕ ИМЕЮТ
АППАРАТА ПЕРЕДАЧИ,
НО МОГУТ
ПЕРЕНОСИТЬСЯ С
ТРАНСМИССИВНЫМИ
ПЛАЗМИДАМИ ИЛИ
ПОСРЕДСТВОМ
ТРАНСДУКЦИИ

Слайд 5

ПРИОБРЕТЕНИЕ ИЛИ УТРАТА ПЛАЗМИДЫ
ПРИВОДИТ К ПРИОБРЕТЕНИЮ ИЛИ УТРАТЕ
ОДНОГО ИЛИ

НЕСКОЛЬКИХ ПРИЗНАКОВ,
В НЕКОТОРЫХ КЛЕТКАХ БАКТЕРИЙ МОЖЕТ
СОДЕРЖАТЬСЯ НЕСКОЛЬКО ТИПОВ ПЛАЗМИД

РАЗЛИЧАЮТ НЕСКОЛЬКО ВИДОВ ПЛАЗМИД:
R-ПЛАЗМИДА
COL –ПЛАЗМИДА
F-ПЛАЗМИДА
ПЛАЗМИДЫ ПАТОГЕННОСТИ
ПЛАЗМИДЫ БИОДЕГРАДАЦИИ

Слайд 6

R-ПЛАЗМИДА (ФАКТОР РЕЗИСТЕНТНОСТИ) -
ДЕТЕРМИНИРОВАНИЕ СИНТЕЗА ФЕРМЕНТОВ,
РАСЩЕПЛЯЮЩИХ АНТИБИОТИКИ,
ТОРМОЖЕНИЕ ПЕРЕНОСА

АНТИБИОТИКА ЧЕРЕЗ КЛЕТОЧНЫЕ МЕМБРАНЫ.
СОСТОИТ ИЗ 2 ОБЛАСТЕЙ: 1 - ЭТО ГЕНЫ,
КОНТРОЛИРУЮЩИЕ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ,
2 - ГЕНЫ, КОНТРОЛИРУЮЩИЕ
ПЕРЕНОС ПЛАЗМИДЫ В
ДРУГУЮ КЛЕТКУ.
ПЕРЕДАЧА ПЛАЗМИДЫ
ВЫХОДИТ ЗА ПРЕДЕЛЫ ВИДА.

Слайд 7

COL –ПЛАЗМИДЫ - КОНТРОЛИРУЮТ СИНТЕЗ
БАКТЕРИОЦИНОВ, КОТОРЫЕ АКТИВНЫ
В ОТНОШЕНИИ БЛИЗКОРОДСТВЕННЫХ

ВИДОВ БАКТЕРИЙ.
ХАРАКТЕРНО АВТОНОМНОЕ СОСТОЯНИЕ,
ПЕРЕДАЁТСЯ ПРИ КОНЪЮГАЦИИ
БЕЗ СЦЕПЛЕНИЯ С ХРОМОСОМОЙ

ПЛАЗМИДЫ ПАТОГЕННОСТИ -
КОНТРОЛЬ СИНТЕЗА
АДГЕЗИНОВ, ИНВАЗИНОВ, ТОКСИНОВ

ПЛАЗМИДЫ БИОДЕГРАДАЦИИ –
КОНТРОЛЬ УТИЛИЗАЦИИ НЕКОТОРЫХ
ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Слайд 8

F-ПЛАЗМИДА
(ФАКТОР ФЕРТИЛЬНОСТИ) –
КОНТРОЛИРУЕТ СИНТЕЗ СЕКС-ПИЛИ,
КОНЪЮГАЦИЮ И ПЕРЕНОС ГЕНОВ

ХРОМОСОМЫ И НЕТРАНСМИССИВНЫХ
ПЛАЗМИД ОТ ДОНОРА РЕЦИПИЕНТУ
МОЖЕТ НАХОДИТЬСЯ КАК В
АВТОНОМНОМ СОСТОЯНИИ, ТАК И В
СОСТОЯНИИ ИНТЕГРАЦИИ С ХРОМОСОМОЙ.
БАКТЕРИИ, ОБЛАДАЮЩИЕ F-ПЛАЗМИДОЙ,
ЯВЛЯЮТСЯ ДОНОРАМИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ
ИНФОРМАЦИИ И ОТНОСЯТСЯ К ТАК
НАЗЫВАЕМЫМ Hfr-ШТАММАМ
(High Frequency of Recombination)

Слайд 9

ИНСЕРЦИОННЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ (IS) –
ЛИНЕЙНЫЕ ФРАГМЕНТЫ
ДВУХЦЕПОЧЕЧНОЙ ДНК (ОТ 200 ДО

2000 П. Н.),
СОДЕРЖАТ ТОЛЬКО ГЕНЫ TNP,
КОДИРУЮЩИЕ СИНТЕЗ ФЕРМЕНТА ТРАНСПОЗАЗЫ,
НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ ИХ
ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (ТРАНСПОЗИЦИИ).
СПОСОБНЫ К ПЕРЕМЕЩЕНИЮ ИЗ
ХРОМОСОМНОГО ЛОКУСА В ДРУГОЙ,
ИЗ ХРОМОСОМЫ НА ПЛАЗМИДУ.
СПОНТАННОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
МОЖЕТ ВЫЗЫВАТЬ МУТАЦИИ В ИСХОДНОМ
ИЛИ НОВОМ УЧАСТКЕ ВНЕДРЕНИЯ.

Слайд 10

ТРАНСПОЗОНЫ –
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДНК (более 2000 п.н.),
СОДЕРЖАТ КРОМЕ ГЕНОВ, ОТВЕТСТВЕННЫХ

ЗА
ТРАНСПОЗИЦИЮ, СТРУКТУРНЫЕ ГЕНЫ,
ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ФУНКЦИИ, ОТВЕЧАЮЩИЕ ЗА
ПРОЯВЛЕНИЕ КАКОГО-ЛИБО ФЕНОТИПА.
И
ОГРАНИЧЕННЫЕ С ОБЕИХ
СТОРОН ИДЕНТИЧНЫМИ
IS-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯМИ, КОТОРЫЕ
ОБЕСПЕЧИВАЮТ ТРАНСПОЗОНАМ СПОСОБНОСТЬ
ПЕРЕМЕЩАТЬСЯ ИЗ ОДНОГО ЛОКУСА ХРОМОСОМЫ
В ДРУГИЕ, С ХРОМОСОМЫ НА ПЛАЗМИДЫ
И НАОБОРОТ

Слайд 11

ТРАНСПОЗОНЫ -
КОНТРОЛИРУЮТ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ
К АНТИБИОТИКАМ, ИОНАМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ,
СПОСОБНОСТЬ К КАТАБОЛИЗМУ
ЛАКТОЗЫ, РАФФИНОЗЫ,

ДЕГРАДАЦИИ ТОЛУОЛА,
СИНТЕЗ ЭНТЕРОТОКСИНОВ.

Слайд 12

ОСНОВНАЯ ФУНКЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО
АППАРАТА –
КОНТРОЛЬ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И
ИЗМЕНЧИВОСТИ

Слайд 13

ИЗМЕНЧИВОСТЬ - СВОЙСТВО ОРГАНИЗМОВ
ПРИОБРЕТАТЬ НОВЫЕ ИЛИ УТРАЧИВАТЬ
ИСХОДНЫЕ ПРИЗНАКИ.
ИЗМЕНЧИВОСТЬ У

БОЛЬШИНСТВА М/О
ВЫРАЖЕНА В БОЛЬШЕЙ
СТЕПЕНИ, ЧЕМ У ВЫСШИХ ОРГАНИЗМОВ,
ЧТО СВЯЗАНО:
С КОРОТКИМ ПЕРИОДОМ ГЕНЕРАЦИИ,
БОЛЬШЕЙ ЧАСТОТОЙ МУТАЦИЙ,
ГЕНЕТИЧЕСКИМ ОБМЕНОМ,
ВЫХОДЯЩИМ ЗА ПРЕДЕЛЫ ВИДА.

Слайд 14

В ТО ЖЕ ВРЕМЯ НЕКОТОРЫЕ ВИДЫ
БАКТЕРИЙ
(НАПРИМЕР, АРХЕБАКТЕРИИ)
И ОТДЕЛЬНЫЕ ИХ

ПРИЗНАКИ
(ФОРМА, РАЗМЕРЫ, СТРУКТУРА КЛЕТКИ,
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ И ПИТАНИЯ,
ПЕРИОД ГЕНЕРАЦИИ И ДР.)
МАЛО ИЗМЕНИЛИСЬ
В ПРОЦЕССЕ ЭВОЛЮЦИИ

Слайд 15

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ
ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ
МУТАЦИЯМИ
ГЕНЕТИЧЕСКИМИ
РЕКОМБИНАЦИЯМИ

Слайд 16

МУТАЦИИ У БАКТЕРИЙ
ГЕНОМНЫЕ
ХРОМОСОМНЫЕ
ГЕННЫЕ
ЗАКЛЮЧАЮТСЯ В ИНТЕГРАЦИИ В
ХРОМОСОМУ И ПЕРЕМЕЩЕНИИ
ПО НЕЙ

ТРАНСПОЗОНОВ,
ИНТЕГРАЦИИ И ДЕЗИНТЕГРАЦИИ
ПЛАЗМИД

ЯВЛЯЮТСЯ
ГЛАВНЫМ
МЕХАНИЗМОМ
ИЗМЕНЧИВОСТИ

Слайд 17

СПОНТАННЫЕ МУТАЦИИ ОБУСЛОВЛЕНЫ
ОШИБКАМИ РЕПЛИКАЦИИ ГЕНОМА В ПРОЦЕССЕ
ДЕЛЕНИЯ ОСОБЕЙ И

ОШИБКАМИ РЕПАРАЦИИ
ПОВРЕЖДЕННОГО ГЕНОМА,
А ТАКЖЕ ДЕЙСТВИЕМ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ.
ЧАСТОТА ИХ ПОСТОЯННА И НИЗКА (10 - 10 ).
В СВЯЗИ С КОРОТКИМ ПЕРИОДОМ ГЕНЕРАЦИИ
И МНОЖЕСТВЕННОСТЬЮ ПОПУЛЯЦИИ
МУТАЦИИ ЭТОГО ТИПА МНОГОЧИСЛЕННЫ

-7

-12

Слайд 18

ИНДУЦИРОВАННЫЕ МУТАЦИИ ПОЯВЛЯЮТСЯ
В РЕЗУЛЬТАТЕ ДЕЙСТВИЯ МУТАГЕНОВ,
К КОТОРЫМ ОТНОСЯТСЯ
УФ-ИЗЛУЧЕНИЕ,
ИОНИЗИРУЮЩЕЕ

ИЗЛУЧЕНИЕ,
ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА,
ВЕЩЕСТВА МУТАГЕНЫ,
КАНЦЕРОГЕНЫ.

Слайд 19

СУДЬБА МУТАНТОВ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ИХ
ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬЮ И ОТБОРОМ.
В СЕЛЕКТИВНОЙ СРЕДЕ МУТАНТЫ

МОГУТ
ПРИОБРЕСТИ ДОМИНИРУЮЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ В
ПОПУЛЯЦИИ,
В НЕСЕЛЕКТИВНОЙ СРЕДЕ
ОНИ ПОГИБАЮТ ИЛИ ЗАНИМАЮТ
НИЗКОЧАСТОТНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ.
МНОГОЧИСЛЕННЫЕ ПОПУЛЯЦИИ БАКТЕРИЙ
ОБЫЧНО СОДЕРЖАТ БОЛЬШОЕ КОЛИЧЕСТВО
САМЫХ РАЗНЫХ МУТАНТОВ,
ЧТО ОПРЕДЕЛЯЕТ ИХ ВЫРАЖЕННЫЙ
ПОЛИМОРФИЗМ.

Слайд 20

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕКОМБИНАЦИИИ –
ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ ГЕНОМОВ,
СОДЕРЖАЩИХ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ
МАТЕРИАЛ ОТ ДВУХ

РОДИТЕЛЬСКИХ
ФОРМ – БАКТЕРИИ-ДОНОРА (D) И
БАКТЕРИИ-РЕЦИПИЕНТА (R)

ТРАНСФОРМАЦИЯ

ТРАНСДУКЦИЯ

КОНЪЮГАЦИЯ

Слайд 21

ТРАНСФОРМАЦИЯ – ПРОЦЕСС ПЕРЕНОСА ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, ПРИ КОТОРОМ КЛЕТКА РЕЦИПИЕНТ ПОГЛОЩАЕТ

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ В ФОРМЕ СВОБОДНОЙ ДНК ОТ РАЗРУШЕННОЙ КЛЕТКИ, ПРИ ЭТОМ НЕ ТРЕБУЕТСЯ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО КОНТАКТА МЕЖДУ ДВУМЯ КЛЕТКАМИ.
Явление трансформации открыто Гриффитсом в 1928 г.: если в организм мыши ввести убитые нагреванием капсульные пневмококки, а потом живые, не образующие капсул, то последние приобретают способность образовывать капсулы, то есть подвергаются трансформации.

Слайд 22

СПОСОБНОСТЬ ДНК ПРОНИКАТЬ В КЛЕТКУ РЕЦИПИЕНТА ЗАВИСИТ
ОТ «СОСТОЯНИЯ»ДНК (ФРАГМЕНТИРОВАННАЯ МОЛЕКУЛА

ДНК)
И ОТ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КЛЕТКИ-РЕЦИПИЕНТА
КЛЕТКИ, СПОСОБНЫЕ ВОСПРИНИМАТЬ ДОНОРНУЮ ДНК, НАЗЫВАЮТСЯ КОМПЕТЕНТНЫМИ
В СОСТОЯНИИ КОМПЕТЕНТНОСТИ КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА БАКТЕРИЙ СТАНОВИТСЯ ПРОНИЦАЕМОЙ ДЛЯ ФРАГМЕНТОВ ДНК

Слайд 23

Процесс трансформации включает несколько фаз:
адсорбция ДНК-донора на клетке-реципиенте
проникновение ДНК внутрь клетки-реципиента
соединение

ДНК с гомологичным участком хромосомы реципиента с последующей рекомбинацией

Слайд 24

ТРАНСФОРМАЦИЯ
D
R

Слайд 25

ТРАНСДУКЦИЕЙ НАЗЫВАЕТСЯ ПЕРЕНОС ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ИЗ ОДНОЙ КЛЕТКИ В ДРУГУЮ С

ПОМОЩЬЮ БАКТЕРИОФАГОВ
Этот способ генетического обмена был открыт в 1952 г. Зиндером и Ледербергом

Слайд 26

Трансдукция оказывается возможной, если в процессе размножения фага одна из частиц

случайно захватывает фрагмент бактериальной хромосомы.
Когда такая фаговая частица заражает бактерию реципиент, бактериальная ДНК проникает в клетку вместе с фаговой ДНК.
Между трансдуцированной бактериальной ДНК и гомологичным участком бактериальной хромосомы может произойти обмен и, возникают рекомбинанты, несущие небольшую часть генетического материала клетки-донора.

Слайд 27

ТРАНСДУКЦИЯ
D
R

Слайд 28

КОНЪЮГАЦИЯ – ПРОЦЕСС ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ОТ ОДНОЙ КЛЕТКИ К ДРУГОЙ

ПРИ ИХ НЕПОСРЕДСТВЕННОМ КОНТАКТЕ,
ПРИ ЭТОМ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ НАПРАВЛЕННЫЙ ПЕРЕНОС ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ОТ КЛЕТКИ ДОНОРА В КЛЕТКУ РЕЦИПИЕНТА.
Конъюгация у бактерий была открыта Ледербергом и Татумом в 1946 г.

Слайд 29

ПРИ КОНЪЮГАЦИИ F+ КЛЕТКА ПРИСОЕДИНЯЕТСЯ К F- КЛЕТКЕ ПРИ ПОМОЩИ

F ПИЛИ
F ПЛАЗМИДА РЕПЛИЦИРУЕТСЯ ПО МЕХАНИЗМУ КАТЯЩЕГОСЯ КОЛЬЦА И ОДНА ЦЕПЬ ДНК ПЕРЕДАЕТСЯ ЧЕРЕЗ F-ПИЛИ В РЕЦИПИЕНТНУЮ КЛЕТКУ
НА ЭТОЙ ЦЕПИ В РЕЦИПИЕНТНОЙ КЛЕТКЕ СИНТЕЗИРУЕТСЯ ДРУГАЯ ЦЕПЬ ДНК И, ТАКИМ ОБРАЗОМ, В РЕЦИПИЕНТНОЙ КЛЕТКЕ ПОЯВЛЯЕТСЯ ТОЧНО ТАКАЯ ЖЕ ПЛАЗМИДА КАК В КЛЕТКЕ-ДОНОРЕ.
В РЕЗУЛЬТАТЕ КОНЪЮГАЦИИ ОБРАЗУЕТСЯ ДВЕ F+ КЛЕТКИ

Слайд 30

КОНЪЮГАЦИЯ
D
R

Слайд 31

КОНЪЮГАЦИЯ У БАКТЕРИЙ

Слайд 32

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНОМА БАКТЕРИЙ
ОСНОВАНЫ НА ПРИМЕНЕНИИ КОМПЛЕКСА
ГЕНЕТИЧЕСКИХ, БИОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ,
А ТАКЖЕ

КУЛЬТУРАЛЬНОГО МЕТОДА

Слайд 33

ПЦР – метод амплификации,
т.е. получения большого числа копий
нужного гена

или его фрагмента в условиях in vitro

В 1983 году Кэри Мюллис с сотрудниками разработал метод клонирования последовательностей ДНК in vitro.

ПОЛИМЕРАЗНАЯ ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ

Слайд 34

ПЦР ШИРОКО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ВИЧ-ИНФЕКЦИИ, ВИРУСНЫХ ГЕПАТИТОВ, КЛЕЩЕВОГО ЭНЦЕФАЛИТА,

ТУБЕРКУЛЕЗА, ВЕНЕРИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ И Т.Д.
ПЦР ПОЗВОЛЯЕТ ВЫЯВЛЯТЬ ЭТИОЛОГИЮ ИНФЕКЦИИ, ДАЖЕ ЕСЛИ В ПРОБЕ СОДЕРЖИТСЯ ВСЕГО НЕСКОЛЬКО МОЛЕКУЛ ДНК ВОЗБУДИТЕЛЯ.

Слайд 35

ВЫСОКИЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И СПЕЦИФИЧНОСТИ (ДО 1000 М/О В 1 МЛ);
ВОЗМОЖНОСТЬ

ОДНОВРЕМЕННОГО ВЫЯВЛЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ МИКРООРГАНИЗМОВ В ОДНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОБЕ, В ОТЛИЧИЕ ОТ БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ, ГДЕ ДЛЯ РАЗНЫХ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ РАЗНЫЕ СПОСОБЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ
ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗНООБРАЗНОГО КЛИНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Слайд 36

РЕАКЦИОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НУЖНОЙ ДНК СОДЕРЖИТ:
ИССЛЕДУЕМАЯ ДНК-МАТРИЦА,
СУБСТРАТЫ РЕАКЦИИ-ДЕЗОКСИНУКЛЕОЗИДТРИФОСФАТЫ

(DATP, DCTP, DGTP И TTP)
2 ПРАЙМЕРА - ИСКУССТВЕННО СИНТЕЗИРОВАННЫЕ КОРОТКИЕ ОДНОНИТЕВЫЕ ДНК (20-30 НУКЛЕОТИДОВ), СО СВОБОДНЫМ 3'-ОН-КОНЦОМ
ФЕРМЕНТ - ТЕРМОСТАБИЛЬНАЯ TAQ-ПОЛИМЕРАЗА
БУФЕР - РАСТВОРЫ СОЛЕЙ, СОДЕРЖАЩИЕ ИОНЫ Mg2+

Слайд 37

Цикл ПЦР включает 3 этапа:
Денатурация – исходная смесь нагревается до

94°С, при этом нити ДНК расходятся;
Отжиг – температура реакционной смеси снижается до 52°С и происходит комплементарное связывание праймеров с нитями матричной ДНК;
Полимеризация, в ходе которой Taq-полимераза катализирует удлинение праймеров (с 3'-конца) и синтез новых цепей ДНК. Температура смеси 72°С.

Слайд 38

Слайд 39

Слайд 40

ЭТИ ЭТАПЫ ПОВТОРЯЮТСЯ МНОГОКРАТНО В ПРИБОРЕ – АМПЛИФИКАТОРЕ (ТЕРМОЦИКЛЕРЕ), ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ

ПОЛУЧИТЬ ОГРОМНОЕ КОЛИЧЕСТВО КОПИЙ НУЖНОГО ФРАГМЕНТА ДНК.
ТАК, В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОВЕДЕНИЯ 20 ЦИКЛОВ ПЦР АНАЛИЗИРУЕМЫЙ УЧАСТОК ДНК АМПЛИФИЦИРУЕТСЯ БОЛЕЕ ЧЕМ В МИЛЛИОН РАЗ.

Слайд 41

THERMOCYCLER ДЛЯ ПОСТАНОВКИ ПЦР

Слайд 42

Современный амплификатор Corbett

Слайд 43

Генетика микроорганизмов. (Лекция 4)

Содержание

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ПРОКАРИОТ ПРЕДСТАВЛЕН НУКЛЕОИДОМ ПЛАЗМИДАМИ, ЭПИСОМАМИ, ТРАНСПОЗОНАМИ,

ПЛАЗМИДЫ - ВНЕХРОМОСОМНЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ БАКТЕРИЙ.НЕБОЛЬШИЕ МОЛЕКУЛЫ ДНК,СПОСОБНЫЕ К АВТОНОМНОЙ РЕПЛИКАЦИИ.ПЛАЗМИДЫ

СВОБОДНЫЕ ПЛАЗМИДЫ СПОСОБНЫ К АВТОНОМНОЙ ОТ ХРОМОСОМЫ РЕПЛИКАЦИИТРАНСМИССИВНЫЕПЛАЗМИДЫНЕТРАНСМИССИВНЫЕПЛАЗМИДЫСАМОСТОЯТЕЛЬНО ПЕРЕДАЮТСЯ ДРУГИМ ОСОБЯМ

ПРИОБРЕТЕНИЕ ИЛИ УТРАТА ПЛАЗМИДЫ ПРИВОДИТ К ПРИОБРЕТЕНИЮ ИЛИ УТРАТЕ ОДНОГО ИЛИ

R-ПЛАЗМИДА (ФАКТОР РЕЗИСТЕНТНОСТИ) - ДЕТЕРМИНИРОВАНИЕ СИНТЕЗА ФЕРМЕНТОВ, РАСЩЕПЛЯЮЩИХ АНТИБИОТИКИ, ТОРМОЖЕНИЕ ПЕРЕНОСА

COL –ПЛАЗМИДЫ - КОНТРОЛИРУЮТ СИНТЕЗ БАКТЕРИОЦИНОВ, КОТОРЫЕ АКТИВНЫ В ОТНОШЕНИИ БЛИЗКОРОДСТВЕННЫХ

F-ПЛАЗМИДА (ФАКТОР ФЕРТИЛЬНОСТИ) – КОНТРОЛИРУЕТ СИНТЕЗ СЕКС-ПИЛИ, КОНЪЮГАЦИЮ И ПЕРЕНОС ГЕНОВ

ИНСЕРЦИОННЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ (IS) – ЛИНЕЙНЫЕ ФРАГМЕНТЫ ДВУХЦЕПОЧЕЧНОЙ ДНК (ОТ 200 ДО

ТРАНСПОЗОНЫ – ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДНК (более 2000 п.н.), СОДЕРЖАТ КРОМЕ ГЕНОВ, ОТВЕТСТВЕННЫХ

ТРАНСПОЗОНЫ -КОНТРОЛИРУЮТ РЕЗИСТЕНТНОСТЬК АНТИБИОТИКАМ, ИОНАМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, СПОСОБНОСТЬ К КАТАБОЛИЗМУЛАКТОЗЫ, РАФФИНОЗЫ,

ОСНОВНАЯ ФУНКЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА – КОНТРОЛЬНАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ

ИЗМЕНЧИВОСТЬ - СВОЙСТВО ОРГАНИЗМОВ ПРИОБРЕТАТЬ НОВЫЕ ИЛИ УТРАЧИВАТЬИСХОДНЫЕ ПРИЗНАКИ. ИЗМЕНЧИВОСТЬ У

В ТО ЖЕ ВРЕМЯ НЕКОТОРЫЕ ВИДЫБАКТЕРИЙ (НАПРИМЕР, АРХЕБАКТЕРИИ) И ОТДЕЛЬНЫЕ ИХ

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯМУТАЦИЯМИГЕНЕТИЧЕСКИМИРЕКОМБИНАЦИЯМИ

МУТАЦИИ У БАКТЕРИЙГЕНОМНЫЕХРОМОСОМНЫЕГЕННЫЕЗАКЛЮЧАЮТСЯ В ИНТЕГРАЦИИ В ХРОМОСОМУ И ПЕРЕМЕЩЕНИИ ПО НЕЙ

СПОНТАННЫЕ МУТАЦИИ ОБУСЛОВЛЕНЫ ОШИБКАМИ РЕПЛИКАЦИИ ГЕНОМА В ПРОЦЕССЕ ДЕЛЕНИЯ ОСОБЕЙ И

ИНДУЦИРОВАННЫЕ МУТАЦИИ ПОЯВЛЯЮТСЯВ РЕЗУЛЬТАТЕ ДЕЙСТВИЯ МУТАГЕНОВ, К КОТОРЫМ ОТНОСЯТСЯ УФ-ИЗЛУЧЕНИЕ, ИОНИЗИРУЮЩЕЕ

СУДЬБА МУТАНТОВ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ИХ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬЮ И ОТБОРОМ. В СЕЛЕКТИВНОЙ СРЕДЕ МУТАНТЫ

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕКОМБИНАЦИИИ – ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ ГЕНОМОВ, СОДЕРЖАЩИХ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ОТ ДВУХ