Genetika bakterija i virusa. Genetski materijal bakterija genetika bakterija i virusa

Genetika bakterija i virusa. Genetski materijal bakterija genetika bakterija i virusa
22.08.2020

Genetika mikroorganizama poput nauke

Napomena 1.

Otprilike krajem od 30 dolara - 26. vijeka od 20. stoljeća vjerovalo se da mikroorganizmi nemaju nuklearni uređaj. Stoga su pažljivo proučavana pitanja nasljednosti i varijabilnosti mikroorganizama.

Samo sa izumom elektronskog mikroskopa moguće je razmotriti podmorska struktura ćelije u opštem i mikroorganizmu posebno.

Od početka 40 $ -S-u, genetski naučnici obraćaju pažnju na mikroorganizme. Bakterije, mikroskopske gljive i virusi postaju predmeti genetskih studija. Formirana je nova grana mikrobiologije - genetika mikroorganizama.

Genetika mikroorganizama je dio zajedničke genetike u kojoj tema studija služi mikroorganizmima (bakterije, viruse, mikroskopske gljive) i karakteristike njihove nasljednosti i varijabilnosti.

Karakteristična karakteristika mikroorganizama je haploidni set hromosoma ili ručne DNK molekule. To se čini da se manifestuju u prvoj generaciji potomka.

Početak mikrobioloških genetskih studija

Zbog proučavanja podizborničke strukture ćelija mikroorganizmi, bilo je moguće pronaći odgovore na mnoga pitanja genetike. Američka genetika O.T. Avery, K. Mac-Lodoz i M. McCarthy, provode eksperimente na pneumokocima, dobili su prve dokaze da je materijalni nosač nasljednosti DNK molekul. Studije kalupa za kruh omogućile su formulisati položaj da jedan genski programira sintezu jednog polipeptidnog lanca (jedno-hodalica).

Ali mikroorganizmi sa stanovišta genetike posebno su intenzivno intenzivno istraženi nakon američkih mikrobiologa S. Luria i M. Delbrokom na primjeru crijevnog štapa dokazane su svestranošću obrazaca procesa mutacije. Dokazali su da se bakterije pokoravaju mutacijskim obrascima.

U nauci se pojavio novi princip proučavanja varijabilnosti u bakterijama - Klonalnom analizom. Leži u temeljnom proučavanju potomstva jedne ćelije. Ova ćelija postaje klon.

Učenje bakterija

Kao rezultat mukotrpnog istraživanja, američki genetičari J. i E. Lederberg uspjeli su dokazati da mutacije bakterija se pojavljuju bez obzira na uvjete njihovog uzgoja. Razvili su metodu otiska prsta, što je omogućilo vrlo lako pojednostaviti izbor mikroorganizama sa željenim svojstvima za daljnja istraživanja. Dokazali su da se velika populacija ćelija mutacije bakterija pojavljuju neuređene - spontano.

U 1946. godini dokazano je da su bakterije takođe svojstvene seksualnom procesu, pojavama konjgacije hromosoma i rekombinacije gena, prenos genetskih informacija iz jedne bakterijske ćelije u drugu sa slučajem bakteriofaza.

Vjeruje se da u prstenu molekula nukleinskih kiselina ćelija prokariotske "informacije za čitanje" ovise o mjestu početka čitanja. Ovisno o tome koji je počeo nukleotid, ovaj proces je sinteza određenog proteina.

Studiranje pedera

Proučavanje karakteristika odnosa između "bakterije - bakteriofage", američka genetika otkrila je fenomen transdukcije (genski prenos između bakterijskih ćelija uz pomoć fagera) i otkrivene rekombinacije u fage. To je omogućilo proučavanje pitanja nasljednosti na nivou molekula (molekularni nivo organizacije materije).

Njemački mikrobiolozi su istraživali molekulu RNA. Za svaku od grupa mikroorganizama razvijena je metoda istraživanja.

Genetika gljiva i algi

Donje gljive i alge imaju seksualni proces pomalo se razlikuju od seksualnog procesa drugih organizama. Zahvaljujući njihovoj studiji pojavila se nova metoda - analiza bilježnice. Istraživanje ovih organizama, naučnici su razvili metodologiju za kombiniranje jezgra genetskih različitih sojeva mikroorganizama. Sve ove metode kasnije mogu služiti za uklanjanje organizama s određenim kvalitetima, za razvoj novih generacija antibiotika i biološki aktivnih tvari, kao i za borbu protiv mnogih vrsta biljnih bolesti, životinja i, naravno, osobi.

Napomena 2.

Ali genetski inženjerski problemi zahtijevaju oprezan pristup studiji i primjeni informacija primljenih u praksi. Napokon, nije jasno da posljedice genetski modificiranih organizama u prirodi i u ljudskom tijelu mogu dovesti do posljedica genetski modificiranih organizama.

Predavanje br. 6. Genetika bakterija i virusa.

Molekularna biologija koja studira temeljne temelje života uglavnom je brainchild mikrobiologije. Koristi viruse i bakterije kao glavne predmete studija, a glavni smjer je molekularna genetika zasnovana na genetici bakterija i fagira.

Bakterije - pogodan materijal za genetiku. Odlikuju se:

Relativna lakoća genoma (kromosome nukleotidni spojevi);

- haploid (jedan set gena), isključujući dominaciju znakova;

- razni integrirani u kromosomi i odvojeni fragmenti DNA;

Spol diferencijacija u obliku donatora i ćelija primatelja;

Jednostavnost kultivacije, brzina akumulacije biomase.

Opće ideje o genetici.

Gena-jedinstvena strukturna jedinica nasljednosti, nosača i čuvara života. On ima tri temeljne funkcije.

1.Kontinuitet nasljednosti- Osigurana mehanizmom replikacijaDNK.

2.Upravljanje strukturama i funkcijama tijela - pruža se uz pomoć jednog genetski kodČetiri baze (Adeninin, T-Tin, G-Guanin, Civotosin). Triplet kod jer kodon- Funkcionalna jedinica kodiranje aminokiseline sastoji se od tri osnove (slova).

3.Evolucija organizama -hvala mutacije i genetski rekombinacije.

U visokoj specijalizovanom planu, gen je najčešće strukturalna jedinica DNK, lokacija kodona u kojoj određuje primarnu strukturu odgovarajućeg polipeptidnog lanca (proteina). Hromosom se sastoji od posebnih funkcionalnih jedinica opero.

Glavne faze razvoja (komplikacija) genetskog sustava mogu se zastupati kao sljedeća shema:

Šifra  Gene  Opero  Genom virusa i plazmida  Cromosome cijene (nukleoid)  hromosom eukariote (kernel).

Genetski materijal bakterija.

1.Nuklearne konstrukcije bakterije- Kromatinske priče ili nukleide (hromosomski DNK). U bakterijama jedan zatvoreni kromosom u obliku prstena (do 4 hiljade pojedinačnih gena). Gaploidna bakterijska ćelija i udvostručuje kromosom (replikacija DNK) praćena je divizijom ćelije. Vegetativna replikacija hromosom (i plazmida) DNK određuje prijenos genetskih informacija na vertikalu - iz matične ćelije - do podružnice. Prijenos genetskih informacija vodoravno obavlja razne mehanizme - kao rezultat konjugacija, transdukcija, transformacija, zavođenje.

2. Thenchromomic DNK molekule zastupljen plazmidi migriraju genetske elemente i transpozije i inerviranje (umetnuto) iliJeste.- Sekvence.

Plazmidni ekstrahromosomski genetski materijal (DNK), jednostavno uređen u poređenju sa virusima organizma koji enduduju bakterije dodatna korisna svojstva. Prema molekulijskoj težini plazmida, znatno manje hromozomalni DNK sadrži od 40 do 50 gena.

Njih izbor Određeno značajnim razlikama od virusa.

1. Njihova staništa su samo bakterije (među virusima, osim virusa bakterija bakteriofaga, postoje virusi biljaka i životinja).

2. Roletne koegzistiraju bakterijama, visi ih dodatna svojstva. U virusima, ta svojstva mogu biti samo u umjerenim fagima sa zakupom bakterija, najčešće virusi uzrokuju negativne posljedice, lizu ćelije.

3. DNK predstavlja dvostruki DNK.

4. Roletne su "goli" genomi koji nemaju školjku, njihova replikacija ne zahtijeva sintezu strukturnih proteina i samopotpune procese.

Plazmiči se mogu širiti okomito (sa ćelijskim podjelom) i vodoravno, prije svega prijenosom konjugacije. Ovisno o prisutnosti ili nepostojanju mehanizma samokontrole (kontroliraju ga gene tragora); bračni i ne-konjugativni plazmidi. Plasmids se mogu izgraditi u bakterijama kromosoma integrativni plazmidi ili biti u obliku zasebne strukture - autonomnih plazmida ( eppisoma).

Klasifikacija I. biološka uloga PLASMID.

Funkcionalna klasifikacija plazmida Na osnovu svojstava sa kojima osnažuju bakterije. Među njima je sposobnost proizvodnje egzostoksina i enzima, otpornost na lijekove, sintezu bakteriocinnesa.

1.Flazmidi - donatorske funkcije, induciraju podjelu (od plodnosti - plodnosti). Integrisani f - plazmid-HFR plazmidi (visoka frekvencija rekomatiranja).

2.R- Plasmids (otpor) - otpornost na lijekove.

3.Kolizična sinteza Coli štapova (bakteriocinnes) - faktori konkurencije obližnjih bakterija (antonizma). U ovom objektu se zasniva kola kolazitet sojeva.

4.Hly-plazmidi - sinteza hemolizina.

5. Indeksirajte plazmidnu sintezu enterotoksina.

6.Koksije plazmidnu toksinizaciju.

Korporativni plazmidi nisu u stanju dosljedno koegzistirati, što ih je omogućilo kombinirati ih prema stupnju srodstva u nekompatibilnoj nekompatibilnosti).

Biološka uloga plazmida je raznolika, uključujući:

Kontrola genetske razmjene bakterija;

Nadgledanje sinteze patogenih faktora;

Poboljšanje zaštite bakterija.

Bakterije za stanište plazmida, plazmide za Nich-prenosive dodatne genome sa setovima gena pogoduje očuvanju bakterija u prirodi.

Migrajući genetski elementi - Odvojeni DNK odjeljci sposobni za određivanje prenosa između hromosoma ili kromosoma i plazmida koristeći enzim rekombinacije transpozi. Najjednostavniji tip su sekvence umetanja (Jeste.- Elementi) ili umetnite elementeNoseći samo jedan transposise gen po kojima se elementi mogu integrirati u različite dijelove kromosoma. Njihove funkcije koordiniraju interakciju plazmida, umjerenih fagira, transposona i reforme gena za osiguravanje reprodukcije, regulacije genskih aktivnosti, indukciju mutacija. Veličina su elemenata ne prelazi 1500 pari baza.

Transposoni (Tn.- Elementi) Uključuje do 25 hiljada parova nukleotida, sadrže fragment DNK koji nose određene gene, a dva su elementi. Svaki transpooni sadrži gene koji uvode karakteristike važne za bakterije, kao i plazmide (višestruki otpor na antibiotike, toksično stvaranje itd.). Transsoonsoni - samoizgrađeni fragmenti DNK mogu se ugraditi i premjestiti među hromosomima, plazmidu, temperamentne fage, tj. Posjeduje potencijalnu sposobnost širenja među raznim vrstama bakterija.

Koncept genotipa i fenotipa.

Genotip-Čitava kombinacija gena dostupnih u tijelu.

Fenotip- skup implementiranih (i.e. vanjskih) genetski determinističkih znakova, I.E. Pojedinac (pod određenim uvjetima vanjskog okruženja) manifestacija genotipa. Uz promjenu uvjetima postojanja, fenotip bakterija se mijenja kada se genotip sačuva.

Varijabilnost u bakterijama može biti vanjski ( modifikacija) i genotipični ( mutacije, rekombinacija).

Privremene, nasljedne fiksne promjene koje su nastale kao adaptivne reakcije bakterija na promjenama u okolišu modifikacije(češće - morfološke i biohemijske modifikacije). Nakon eliminacije, uzroci bakterija se obnavljaju originalnom fenotipu.

Standardna manifestacija modifikacije - distribucija homogenog stanovništva u dva ili više od dvije vrste disocijacija. Primjer je priroda rasta na prehrambenim sredinama: s- (glatke) kolonije, r- (hrapave) kolonije, kolonije M- (mukoidne, sluznice), D- (DWarf) kolonije. Disocijacija je obično u smjeru S R. disocijacija prati promjene u biohemijskom, morfološkom, antigenom i virulentnim svojstvima patogena.

Mutacije- Pomicanje promjena nasljeđuju. Možda postoje spontani i inducirani, geni (promjene u jednom genu) i kromosom (promjene dva ili više dva dijela hromosoma).

Istovremeno, bakterije ima različite mehanizme. mUTACIJE REPARACIJE, Uključujući upotrebu enzima, endonukleasta, ligasa, DNK polimeraze.

Genetski rekombinacija-varijabilnost povezana s razmjenom genetskih informacija. Genetski rekombini mogu se izvesti transformacija, transdukcija, konjugacija, fuzija protoplasta.

1. Transformacija - hvatanje i apsorpcija fragmenata tuđe DNK i obrazovanja na ovoj osnovi rekombinantnog rekombinanta.

2. Transdukcija - prenos genetskog materijala po fagima (umjerena transportukcija specifična za fageami).

3. Konjunkcija - sa direktnim kontaktom ćelije. Kontrolirano od strane TRA (Transfer) Open. Glavna uloga Igrajte konjugativne f-plazmide.

Genetika virusa.

Virusni gen sadrži ili RNA ili DNK (RNA i DNK virusi, respektivno). Eliminirajte pozitivne (+) RNA, koji ima matricu i odgovarajuće zarazne svojstva i negativne (-) RNA, što ne pokazuje zarazne nekretnine, što za reprodukciju guste prepisati(okrenite) u + RNA. Mehanizmi reprodukcije različitih virusa vrlo su složeni i značajno se razlikuju. Njihove glavne sheme opcije su prikazane u nastavku.

1. Virive (matrica) + RNA  komplementarna -rnaka (u ribosomima)  Virion + RNA.

2. - RNA  virusna (informativna) + RNA  - RNA (formirana na genom zaražene ćelije).

3. Jednokrevetna DNK: + DNK  + DNK -FNK  + DNA -DNA + DNK  + DNK.

4. Retrovirul Jednokrevetna RNA: RNA  DNK (provirus)  RNA.

5. Boce DNK: DNK se odvaja i formiranje navoja na svakom DNK komplementarnom nitima.

GENUOFUND virusa kreiran je i punjen iz četiri glavna izvora:

dvije interne (mutacije, rekombinacije) i dva vanjska (uključivanje u gen genetskog materijala ćelije domaćina, protok gena iz drugih virusnih populacija).

Nadopuniti- Funkcionalna interakcija dva neispravna virusa, doprinoseći njihovoj replikaciji i horizontalnom prenosu.

Fenotipsko miješanje- Prilikom infekcije ćelija iz obližnjih virusa s formiranjem virina sa hibridnim kapsidima kodiranim genomima dva virusa.

Varijabilnost stanovništva Virusi su povezani sa dva višestruki procesa - mutacije i odabir povezani sa vanjskim okruženjem kao indukcijnj mutacije i stabilizirajući faktor odabira. Heterogenost virusnog stanovništva je adaptivni je genetski mehanizam koji promovira plastičnost (stabilnost, prilagodljivost) populacije, faktor evolucije i očuvanja vrsta u vanjskom okruženju.

GENUOFUND virusnog stanovništva održava se na štetu nekoliko mehanizama:

Obnavljanje varijabilnosti zbog mutacija;

Rezervacija mehanizama (mogućnost prelaska bilo kakve, čak i negativne mutacije na sljedeću proizvodnju) - dopunjavanje, rekombinacija;

Mehanizmi pufera (formiranje neispravnih virusnih čestica, imunoloških kompleksa itd.), Koji doprinose očuvanju virusa u promjeni vanjskih uvjeta.

    Fenomen nasljednosti povezana je sa specifičnostima molekula DNK, koji programiraju procese pojedinog razvoja bakterija. Na najvišim biljnim i životinjskim organizmima, sve genetske informacije su položene u kernelu koji sadrži kompletan set hromosoma. Analog jezgre u bakterijama predstavljen je nukleotidom koji se sastoji od jednog položenog ili odjavljenog DNK molekula. Genetski materijal bakterija predstavljen je DNK-om, u kojim se molekulima kodiraju informacije o strukturi ćelijskih proteina.

    Molekula kreveta DNK hromosom bakterija crevnih štapa sastoji se od 1,7x107 nukleotidnih parova. Njegova molekularna težina je otprilike 3% suve mase bakterijske ćelije. Gene nasljednosti je gen koji predstavlja DNK dionica u kojem je šifriran slijed aminokiselina u polipeptidnom lancu, što karakterizira zasebnu osobinu pojedinca. Za razliku od biljaka i životinjskih bakterija uglavnom su haploid - sadrže jedan set gena i kombiniraju funkcije gamete i pojedinca.

Sastav nukleotidne bakterije

    Sinteza svakog enzima, ili tačnije lanac polipeptida koji se nadzire zasebnim genomom genom. Ako genom bakterije ne sadrži gen ovog enzima, ovaj enzim se ne može sintetizovati. DNK je dugačak polimer - polinukleotid. Svaki nukleotid sastoji se od baze azota - adenin, guanin, citozin ili timin i ostatak šećerne deoksiribozne i fosfatne grupe, sa kojim su nukleotidi međusobno povezani.

Genetski kod

  • Genetski kod je poseban slijed nukleotida na određenom dijelu DNK. Slijed osnova u DNK karakterizira strukturna jedinica - kodon, koji kodiraju svaku od 20 aminokiselina uključenih u protein.

Genotip

  • Genotip je kompleks gena, zasigurno prenošen pojedincima sa majčinom ćelijom. Kompleks vanjskih i unutrašnjih znakova bakterija, poput oblika, dimenzija, slikanje, hemijskog sastava, biohemijskih i mikroskopskih karakteristika odgovaraju fenotipu, odnosno vanjske manifestacije genotipa.

Prepisivanje

  • Proces sinteze proteina kodiranog DNK molekula vrši se u nekoliko koraka i zahtijeva sudjelovanje tri vrste RNA:

  • Informacije (matrica) - i-RNA, Transport - T-RNA, Ribosomal - P-RNA. Informacije RNA formira se odredbama specifičnog enzima RNA polimeraze na matrici DNK molekula. U ovom slučaju, genetski podaci određeni vrstom nukleotidne sekvence alternacije kopiraju se u molekulu i RNA.

Ribosomes bakterije

  • Informacije RNA šalje se u ribosome u citoplazmi, koji su ribonukleproproteide koji sadrže 63% RNA i 37% proteina.

  • Ribosomi bakterije sadrže tri vrste ribosomalnih RNA 5s, 16s, 26s. Pored RNA, subunit Ribosomi imaju pojedinačne proteine. Pretpostavlja se da proteini obavljaju funkcije formiranja konstrukcije ribosome i centara za obvezujuće aktivirane aminokiseline, a također osiguravaju da je matrica tačna.

Emitovati

    Prijevod četverosokog slova (A, T, G, C) jezika nukleinskog kiseline (DNK i RNA) na jezik proteina naziva se emitovanje. Provedba nasljednih informacija javlja se pod određenim uvjetima vanjskog okruženja. Razlike u okruženjima izriču se njihov utisak na razvoj pojedinca bakterija. Stoga se razvoj bakterija mora smatrati posljedica akcija dva najvažnija faktora - akcije genotipa, efekte faktora vanjskog okruženja.

Heteromorfizam

  • Pod utjecajem fizičkih, hemijskih i bioloških utjecaja, neki mikroorganizmi mogu promijeniti svoje morfološke znakove, uzimajući oblike velikih kuglica, zadebljanih niti, flavoidnih formacija, grana itd. Fenomen morfoloških promjena u mikrobama N.F. Hamaley nazvao je heteromorfizam .

Disocijacija

    Heteromorfizam se lako pojavljuje pod utjecajem litijumskih soli, kao i na fage, kofeina, sulfanimamida, antibiotika, raznim zračenjem, akcijama magnetnih polja i drugih faktora. Svaka promjena morfoloških karakteristika obično prati promjenu i fiziološka svojstva. Na primjer, prilikom sjetnje u tijesnom hranjivom mediju čistoj kulturi formirani su kolonije dvije glavne vrste: glatki - S -Forms i grubi R-obrasci. Ova vrsta varijabilnosti je imenovana disocijacija.

Genetska varijabilnost mikroorganizama

  • Varijabilnost bakterija utječe na njihovu potrebu za metabolitima. Pod utjecajem antibiotika, hemikalija, ultraljubičastog zračenja, neki mikrobi imaju potrebu za vitaminima, aminokiselinama, faktorima rasta, koji nisu potrebni početni sojevi.

  • Stoga su, za razliku od početnih prototrofa, ovi se mikroorganizmi pretvaraju u Auxotrofs.

Santerceence fenotipska varijabilnost

  • Pod djelovanjem nekih tvari, enzimska svojstva bakterija mogu se razlikovati. Još važnija stvar je da je pod utjecajem različitih faktora stupanj patogenosti u patogenim mikrobima mijenja.

  • Varijabilnost mikroorganizama koja proizlaze iz faktora vanjskog ili unutrašnjeg okruženja koja nije popraćena promjenom u strukturi genotipa zvana nerešena fenotipska varijabilnost.

Prigušenje

  • U procesu smanjenja stupnja patogenosti mikroorganizama - prigušenje, dogode nasljedne genotipske promjene u hemijskom sastavu bakterija. Mycobacteria tuberculosis smanjuje sadržaj lipida, u patogenu kuge - proteina, u tularmije bakterijama i brucelularno - smanjenje lipidne sposobnosti složenosti.

Bakterije u obliku slova L

  • Kada su izloženi penicilini, hemikalijama ili imunološkim serumima na stafilokocima, mikobakterijama tuberkuloze i mnogim drugim bakterijama, javljaju se L-oblici bakterija u kojima je poremećena sinteza zida ćelije. Mikrobna stanica se pretvara u veliku loptu sa vakulama, granulama, zrnatošću.

Mutacije

  • Sa nepovratnim gubitkom određenih jedinica ćelijske zidne biosinteze, bakterije primjećuje nasljednu genotipnu varijabilnost - Mutacijska varijabilnost.

  • Nukleidna mutacija - šta se događa u nukleidu.

  • Citoplazmička mutacija - u DNK citoplazme.

Porijeklo mutacije

  • Spontano, formirano pod utjecajem vanjskih faktora bez eksperimentalne intervencije.

  • Indukovan proizašao u obradu mikrobnih stanovništva mutagenskih faktora.

O mehanizmu djelovanja mutacije

  • 1. Spot ili mali, u koji je kao rezultat zamjene, umetanje ili gubitak jednog para nitrogenih baza DNK unutar same gena mijenja genetski znak bakterijske ćelije. Primjećuje se spontana ili indukovana reverzija, I.E. Vraćanje izgubljenog ili gubitka stečene funkcije.

O mehanizmu djelovanja mutacije

  • 2. Velike ili više mutacije pod kojim se uopšte opaže, fatalni ishod.

  • 3. Mutacije supresiranja su efekti sticanja ili gubitka znaka koji nije direktno povezan sa akcija Mutagene u strukturni gen odgovornim za ovu značajku. Legitarni ishod mutacije suzbijanja je obnova izvornog genetskog statusa.

Genetski rekombinacija

    Suština fenomena je fragment egzogene DNK bakterije, koji djeluje sa solidnim hromosomskim primateljem, što rezultira rekombinacijom (preraspodjelom) genetskog materijala sa formiranjem rekombinantnog, koji imaju znakove oba roditelja. Njegov kromosom sastoji se od dva kromosoma - primalac sa fragmentima donatora.

Plodnost

  • Da bi se implementirala mogućnost prelaska donatora mora imati svojstva plodnosti (plodnost).

  • Rekombinacija će se pojaviti u prisustvu rekombinacijskih gena u primaocu, kao i u nedostatku faktora koji ograničavaju izraz vanzemaljskog DNK.

Transformacija

  • Ovo je prijenos genetskih informacija uvođenjem izoliranog DNK-donatora DNK u ćeliju primatelja. Transformacija je efikasna unutar iste vrste.

  • Interspecifična transformacija dobivena je od bakterije Neisseria, Bacillus, Streptoccocus.

Transdukcija

  • Prenošenje genetskih informacija od donatora primatelju pomoću umjerenih bakteriofaga, koji za razliku od virulentne, ne uzrokuju uvijek lizu bakterijske ćelije.

  • U transdukciji, donator bakterija, prelazni primatelj faga i bakterija sudjeluju.

  • Tri vrste transdukcije razlikuju:

Općenito (nespecifična) i specifična transdukcija

  • Nepecifična - prenose bilo kojim dijelom hromosoma bakterija ili nekoliko odjeljaka koji određuju brojne naslijeđene funkcije.

  • Specifično - vrši se grupa fagira koji su sposobni prelazni geni koji se nalaze u blizini mjesta uključivanja faga genoma na nukleoid bakterija tokom njezine lizogene.

Abortivna transdukcija

  • Kada je nukleoidni fragment koji unese u fago, nije uključen u nukleoid primatelja i nalazi se u citoplazmi, a za vrijeme podjele prenosi se samo jedna ćelija. Druga podružnica ima genetsku aparat za primateljike. To se manifestuje u antigenoj konverziji, što podrazumijeva promjenu antigenske strukture.

Konjugacija

  • Ovo je seksualni put odašiljanja genetskog materijala s izravnim kontaktom donatorskih ćelija i primatelja. Preduvjet - prisustvo faktora plodnosti kod donatora. Gr.- Bakterije ima ovaj faktor. Prelazak donatora F + i F-primatelja praćen je plodnošću, F - neplodnošću.

Konjugativni plazmid

  • Ovo je ekstrahromosomalna genetska struktura bakterija, koja predstavlja zatvoreni vezni prsten, koji se nalazi u citoplazmi u autonomnom stanju i fokusirajući se na prijenos kromosoma, biti s njom u integriranom stanju.

Plazmid

  • Plasmidovi su opcionalni za ćelije gena domaćina i daju bakterije za dodatna svojstva koja im mogu pružiti prednosti u odnosu na bakterije koje nemaju plazmidu.

  • PLASMIDS nose faktore plodnosti, otpornost, toksigensku, hemolizu.

Faktor prenosa

  • U konjugativnim plazmidima u strukturi postoji genetski element prenošenja, što osigurava prijenos genetskih informacija.

  • Plazmidi koji nemaju takvu česticu i nesposobni za selos su neobično ne-konjuktivnosti.

  • Uključujemo tuberkulocine, pesticine, vibrabocine.

  • PLASMIDS su vrlo prikladan model za genetsko inženjerstvo.

Genetika mikroorganizmi. Genotipska varijabilnost Sažetak \u003e\u003e Biologija

I prenosi se kada se konjugacija u ćelijama bakterija-Od. Transfer genetski materijal (DNK) određuje Traeron ... ime "Transcapsidation". Praktični značaj učenja o genetika mikroorganizmi I genetsko inženjerstvo u medicinskoj mikrobiologiji ...

  • Genetika mikroorganizmi. Fenotipska i genotipska varijabilnost

    Sažetak \u003e\u003e Biologija

    ... genetski materijal od jedne bakterija Na drugu s direktnim kontaktom ćelije. Prenošenje ćelija genetski materijal, ... fragment donatora. Praktična upotreba genetika mikroorganizmi Postignuća genetika Široko se koristi u nacionalnoj ekonomiji ...

  • Genetika i genetski Kod

    Sažetak \u003e\u003e Biologija

    Do samo-dokaza genetski materijal i održiva očuvanje ... mikroorganizmi - Proizvođači antibiotika, aminokiselina. U posljednjem desetljeću, novi smjer nastao je u molekularnom genetika ... bakterija i uvesti ga genetski Uređaj je drugi bakterija ...

    • Predmet: Bakterije genetike

    1865. Mendel je uspostavio postojanje gena. 1869. Fisher Dodijeljen DNK. Nakon 80 godina, dokazano je da je gen Carrier DNK, 1953. Creek, Watson - DNK struktura je dešifrirana.

    Gene obavlja sljedeće glavne funkcije:


    1. Kontinuitet genetske informacije o nasljeđivanju zbog mehanizma replikacije DNK

    2. Upravljanje strukturama i funkcijama tijela koristeći genetski kod

    3. Zbog mutacije i genetskih rekretiranja koji se javljaju u genu, izvodi se evolucija svih živih organizama.
    Genetski kod se dešifrira i karakterizira sljedeće nekretnine:

    1. TRIPLET kôd → kod sastoji se od 3 slova i kodira jednu aminokiselu

    2. Šifra se ne preklapa

    3. Broj besmislenih kodona je vrlo mali (3 od 64)

    4. Slijed lokacije kodova u genu određuje redoslijed položaja ostataka aminokiselina u lancu polipeptida

    5. Univerzalne kod
    Genetski sistem ima jedinstvene nekretnine:

      1. Sposobnost samopoštovanja uz pomoć mehanizma samokontrole

      2. Samoizražavanje (izraz) uz pomoć podesive sinteze matrice RNA

      3. Samo-obnavljanje sa mutacijama, rekomaticijama i samopovlaštenim elementima

      4. Samopoznavanje (revizija, reparacija, suzbijanje)
    Gene je struktura koja određuje niz aminokiselina u PPC-u.

    Geni virusa i Eukariotu sastoje se od egzona (kodiranja) i uvoda (ne-kodiranje). Virusi u istom fragmentu mogu postojati 2 gena s različitim okvirima za čitanje. Gena nije uvijek strogo ograničena površina hromosoma, postoje premještanja područja od bakterija. Gena zahtijeva regulaciju (regulatori, promoteri). Gene je jedini prijevoznik i čuvar života, a protein određuje oblik i način života.

    Evolucija genetskog sustava bila je u smjeru Kodeksa (triplet) → Gene → Opero → Genom virusa i plazmida → Sušenje kromosoma → Eukarot hromosom (jezgra).

    Zapremina genoma među predstavnicima različitih živih organizama vrlo je različit. Može se mjeriti u sljedećim jedinicama: molekularna težina nukleinskih kiselina ili u količini nukleotidnih parova ili u broju gena. Sve ove vrijednosti su u prosjeku uporedivi gen, uključuje 1000 pari nukleotida (virus hepatitisa B - 4 gena; HIV - 9 gena)

    Genotip je cjelokupna kombinacija gena u ovoj vrsti tijela. 10% -70% ne-koder gena (ponovljeni nizovi), oni se ne odnose na genotip i generiraju se.

    Fenotip - vanjske manifestacije genotipa u određenim uvjetima vanjskog okruženja prilikom promjene vanjski uvjeti Genotip se mijenja, ali genotip je sačuvan.

    ^ Značajke bakterija genetike.

    Kromosome bakterije nalaze se slobodno u citoplazmi, nisu ograničene na membrane, ali u svim slučajevima DNK bakterije povezano je sa receptorima na membrani.

    Bakterije Haploid, DNK sadržaj nije stalno, može dostići 2, 4, 6, 8 - hromozoma (u drugim organizmima to je stalno i udvostručuje samo prije odjeljenja).

    Prijenos genetskih informacija nije samo vertikalna (majka → Podružnica), ali i vodoravno (konjugacija, transformacija)

    Pored hromosomskog genoma, ne postoji kromosomski genetski materijal koji se naziva genomom plazmida (epizoma, ekstrahromozomični faktori nasljednosti). To daje ćeliju dodatnim biološkim svojstvima.

    Bakterija DNK ovisi o uvjetima za njihov rast ili vrijeme ciklusa ćelije bakterija, koji se vrši svakih 20-30 minuta, dakle, iznos može odgovarati (4,6,8) i to je u pratnji Povećanje broja ribosoma (koraci transkripcije, emisije Idi istovremeno, mogućnost prilagođavanja reprodukcijskog stopa glavnog uvjeta za očuvanje obrasca.

    ^ Značajke replikacije.

    Vegetativna replikacija: izaziva prijenos informacija vertikalnim, kontroliranim hromosomskim i plazmidnim genima.

    Kontragativna replikacija: prenos materijala vodoravno i nadgleda samo plazmidni geni, dok dovršava DNK nit besplatnog niti od donatora primatelju.

    Replikacija reparativne replikacije: mehanizam na kojem se oštećena površina eliminira iz DNK

    Strcrutter-funkcionalna jedinica je opera - grupa strukturni geni Operator je povezan sa posebnim genomom, on kontrolira cijelu grupu strukturnih gena i ide kao neovisna jedinica, pod kontrolom gena modulatora. U kromosomu su geni raspoređeni jedni drugima kontrolom različitih procesa, ali ispunjeni rezultat može se dobiti odabirom ne dosljedno (kao igra klavir).

    ^ Hromosomska karta bakterija

    rosomomi bakterija imaju plućni oblik, geni se nalaze linearno, mogu se sekvencijalno nalaziti. Lokalizacija gena određuje se u zapisu njihovog premještanja, a kromosomska kartica je 0-100 minuta.

    Određivanje lokalizacije gena na kromosomu naziva se mapiranjem, a njihova lokacija kromosomske razmjere u kojoj je u minutima. Trenutno postoje kartice: crijevne štapove.

    ^ Proučavanje organizacije gnoma bakterija.

    Izvodi se uz pomoć enzima - restriktikaziva sposobna DNK u određenim odjeljcima koji su besplatni. Trenutno je poznato više od 100 restrikcija. Uz pomoć, možete dobiti obrambene fragmente DNK → Ograničenje. Usporedba fragmenata ograničenja i naziva se analiza ograničenja, koja se može koristiti za identifikaciju. Učinite kopije DNK lanca koji imaju ljepljive završne završavanja s kojima fragmenti ponovo mogu formirati prstenove. Na trošku je ljepljivih krajeva koji se mogu dobiti između različitih fragmenata DNK - rekombinantnog DNK. Ako se ovi fragmenti dobiju pomoću jedne restriktitelj, oni mogu unijeti u obzir među sobom.

    Metoda kloniranja. Namjenski fragment DNK koristeći rekombinantne molekule uvodi se u samokontrolirajuću genetsku strukturu - do plazmida, virusa i uključenja, oni izvode ulogu vektora za kloniranje. Zašive se fragmentom DNK - genoma, koji će se pomnožiti u sastavu plasmalita ili kao dijela genoma bakterijske ćelije. Takve hibridne DNAS mogu se izolirati i iz ćelije zbog ograničenja - rezanja. Uz pomoć kloniranja, možete dobiti veliki broj kopija bilo kojeg fragmenta DNK, koji se može metratirati sa radioaktivnom etiketom.

    Metoda seggeta. Koristi se za određivanje niza lokacije DNK u klonirani fragment DNK. Metode osiguranja i kloniranja su metode za pomoć u istraživanju genoma ljudskog genoma (2004).

    ^ PLASMID genom bakterijske ćelije.

    PLASMIDS - Fragmenti DNK s malom molekularne težine, nose od 40 do 50 gena. Oni također izvode regulatornu i strukturnu funkciju. Plasmidi se mogu locirati ili u citoplazmi mogu imati plakalnu strukturu. Može biti u integriranom stanju kromosoma (epizoma).

    Nekretnine Plazmid:


    1. Ne obavezni genetski elementi bakterija (neobavezno).

    2. Posjeduju samoevaluaciju i autonomiju, neovisnost od hromosoma ćelija. DNK bakterije ne kontroliraju ih.

    3. Predložen prenosu i vertikalno i vodoravno osiguravanje hegetičke varijabilnosti bakterija.
    Vrste plazmida:

    F-faktor - molekula prstena. Njeni geni kodiraju formiranje genitalnog vilija, reprodukcije bakterija, brzinu reprodukcije povezuje u konjugaciju, uključena je u vodoravni prijenos genetskog materijala i prenose se različita svojstva: antibiotički otpor, laktotska pozicija, laktotska otpornost.

    R-faktor - određuje proizvode enzimskog β-laktamija → otpornost na antibiotike. Kao dio ovog plazmida može postojati posebna traga TRA (gen je odgovoran za transfer) → plazmid se lako prenosi.

    HLY - Plasmid je povezan sa hemotoksinskim proizvodima → Toksični bakteriju.

    Kolekcionar je odgovoran za proizvodnju kolina (antibiotičke tvari) osiguravajući prednost bakterija pred drugima.

    Plasmids Bio Degradacija: sudjelujte u cijepanju tvari zagađujućih okruženja.

    Plasmid umjerenog faga - fagos koji je u stanju prepoznati, bit će uveden u ćeliju, ali ne može uzrokovati lizu bakterija. Može napustiti ćeliju, uhvatiti dio genetskog materijala ćelije i ugraditi u drugu ćeliju uključena u prijenos genetskog materijala (transukcija)

    Plazmidi su konjugator (sposobni za prenos koji ima u svom sastavu transfer gena), ne-konjugativno (ne sudjeluju u rekombinaciji). Kompatibilnost Postoje nespojivi jedno s drugim kompatibilnim.

    ^ Transpauzones, je sekvence.

    Pripadaju dodatnim genetskim elementima

    The-male DNK stranice (skakanje) - kao dio mogu biti rgen. Mogu biti i u sastavu DNK i kao dijela plazmida. Weaspasons su povezani mutacijom bakterijama jer se mogu premjestiti i uzrokovati mutacije poput brisanja, inverzije, dupliciranja .. transtrazoni su ograničeni sa dvije strane.

    Da li su fragmenti - ponovljeni mali fragmenti DNK, nisu sposobni za reprodukciju u slobodnoj državi nisu uključeni. Glavne funkcije: Regulatorno (sposobna za uključivanje - isključite gen). Koordinirajte interakciju plazmidnih transtrazona, fage, jedno s drugim i sa hromozomom host ćelije.

    ^ Varijabilnost bakterija.

    Modifikacije: Prilagodljiva reakcija organizama kao odgovor na uvjete vanjskog okruženja. Može promijeniti morfološku, kulturu, enzimsku svojstva.

    Genothipični: utječe na genotip ćelija:


    • Mutacijski - promjena u primarnoj strukturi DNK-a, može se povezati sa gubitkom jezgara, brisanje može biti inverzija. Možda postoji kromosomski plazmid. Može biti spontano izazvano. Vrijednost etomatske promjene povezana je s izborom.

    • Kombinativ: transformacija - Prijenos genetskog materijala u obliku donatorske DNA rješenja za primaoca, transdukcija - Prijenos genetskog materijala od donatora na primatelja koristeći umjerene fage (nespecifična, specifična), konjugacija - prijenos genetskog materijala od donatora sa F-faktorom do primatelja kroz sexParus za formiranje novih sojeva.
    ^ Vrijednost genetike u evoluciji bakterija.

    Značajke virusne genetike.


    1. Molekularna težina virusnog gena 10 6 je manja od mase eukariotske ćelije.

    2. Organizacija genetičkog aparata je ista

    3. Geni iz nekoliko jedinica do desetak.

    4. Princip 1 Gene - RNA molekuli - 1 protein u poremećenim i IRNK virusima virusnih DNK mogu direktno izraditi sintezu 2 ili više proteina.
    Načini povećanja genetskih informacija iz virusa.

    1. Dva očitanja iste i RNA, ali iz drugog kodona.

    2. Pomak emitovanja okvira

    3. Spajanje (izrez utrov)

    4. Transkripcija od preklapajućih domena nukleinske kiseline → granice gena i koncept gena stječu funkcionalnu vrijednost.
    ^ Vrste varijabilnosti virusa.

    Modifikacija. Uglavnom za viruse definiraju ćeliju domaćina. Modifikacija utječe na superkupu.

    Genotipičan. Mutacijski, odnosno promjena u primarnoj strukturi nukleotida.

    Rekombinativni. Javlja se istovremeno zarazim ćelije domaćina s dva ili više virusa, razmjena gena → formiraju se rekombinantni sojevi virusa koji sadrže 2 i više sojeva.

    ^ Genetska reaktivacija . Proces u kojem se virije nadopunjuju jedni druge u posljedici preraspodjele gena tokom njihove replikacije. To se uočava virusi sa fragmentarnim genom. Prilikom prelaska takvih virusa, formiranje punih pera.

    Nadopuniti (dodatak). Ne genetskiproces u kojem virus isporučuje svog partnera (obično neispravne) nestale komponente proteina, a ne nukleinske kiseline. Karakteristično za mnoge viruse - adenovirusi se mogu uzgajati samo u prisustvu SV 40 - virusa. Virus hepatitisa B je pomoćnik za δ - virus (HDV).

    ^ Fenotipsko miješanje . Primjećuje se u zajedničkom kultivaciji dva virusa, primijetimo da je genom jednog virusa kapsula drugog virusa. Genotip se ne mijenja

    ^ Genetski inženjering.

    Biotehnologija Upotreba bioloških objekata (mikroorganizmi, gljive, životinje, ljudi) za proizvodnju proizvoda korisnih za ljude koji se ne mogu dobiti na drugi način. Glavni smjer je genetsko inženjerstvo. Pojavio se od 1972. godine kada se pojavio prvi rad na genetskom inženjerstvu.

    Objekt genetskog inženjerstva: gen ili grupa gena.

    Izvori primitka: Virusi, Prokarytt

    Svrha: presađivanje gena na druge, heterogene sisteme, izraz ovog gena i tako dalje. primiti zdrava hrana (Vjeverice, Ferres, Hormoni, lijekovi I drugi BAV)

    Alat za genetsko inženjerstvo: enzimi restrictase Sa kojim možete dobiti fragmente genoma. Restrukti su ljepljive završavaju za ukrštanje različitih gena. Ako se ne koristi ligaze.

    Faze genetskog inženjerstva:


    1. izbor gena iz ćelije pomoću restriktikacije iz ćelijskog genoma.

    2. pričvršćivanje gena na vektor (nosač) - plazmid, DNK, žica RNA, umjerene fage, umjetne plazmide. Osnovni zahtjevi za vektoru - trebali bi obavljati ulogu samoevaluacije. Ova faza je povezana sa formiranjem rekombinantnog DNK (gene + vektor)

    3. uvođenje rekombinantnog DNK u heterogen sistem. Kao ovaj sistem, cela cijena, eukariot, somatski.

    4. izraz uvedenog gena stvoren je uvjeti koje je rekombinantna molekula počela suosjećati i prisiliti ćeliju da proizvede supstancu koja kodira preneseni gen.

    5. kloniranje gena i izdvajanja proizvoda, proizvod i proizvod proizvoda
    Uz pomoć genetskog inženjerstva, inzulina, interferona, hormona rasta, trombolitika, antikoagulansa, antigena (HIV, Malari plazma, Pale Triplenema) koriste se za stvaranje dijagnostičkih sistema, vakcina (protiv HBV-a, HIV-a, malarije).

    Molekularna biologija koja studira temeljne temelje života uglavnom je brainchild mikrobiologije. Koristi viruse i bakterije kao glavne predmete studija, a glavni smjer je molekularna genetika zasnovana na genetici bakterija i fagira.

    Bakterije - udoban materijal za genetiku. Odlikuju se:

    Relativna lakoća genoma (skup nukleotidnih kromosoma);

    Haploidity (jedan set gena), isključujući dominaciju znakova;

    Različiti integrirani hromozomi i odvojeni fragmenti DNK;

    Spol diferencijacija u obliku donatora i ćelija primatelja;

    Jednostavnost kultivacije, brzina akumulacije biomase.

    Opće ideje o genetici.

    Gen - Jedinstvena strukturalna jedinica nasljednosti, nosača i čuvara života. Ima tri temeljne funkcije.

    1. Zahtjev nasljednosti osigurava mehanizam replikacije DNK.

    2. Upravljanje strukturama i funkcijama tijela - pruža se uz pomoć jedinstvenog genetskog kodeksa četiri baze (a - Adetine, T - Timin, G - Guanin, C - citozin). Kodeks je trostruka, jer kodonska funkcionalna jedinica kodira aminokiselinu sastoji se od tri baze (slova).

    3. Evolucija organizama - zbog mutacija i genetskog rekombinacije.

    U visokoj specijalizovanom planu, gen je najčešće strukturalna jedinica DNK, lokacija kodona u kojoj određuje primarnu strukturu odgovarajućeg polipeptidnog lanca (proteina). Hromosome se sastoji od posebnih funkcionalnih jedinica - operoov.

    Glavne faze razvoja (komplikacija) genetskog sustava mogu se zastupati kao sljedeća shema:

    Šifra à gene à opero à virus gen i plazmid à hromosoma prokariota (nukleoid) à hromosome eukariotes (kernel).

    Genetski materijal bakterija.

    1.Nuklearne konstrukcije bakterije - Kromatinske priče ili nukleide (hromosomski DNK). U bakterijama jedan zatvoreni kromosom u obliku prstena (do 4 hiljade pojedinačnih gena). Gaploidna bakterijska ćelija i udvostručuje kromosom (replikacija DNK) praćena je divizijom ćelije. Vegetativna replikacija hromosoma (i plazmida) DNK određuje prijenos genetskih informacija vertikalnim - od roditeljske ćelije - do podružnice. Prijenos genetskih informacija horizontalno se vrši različitim mehanizmima - kao rezultat konjugacije, transdukcije, transformacije, zavođenja.

    2.Ekspomični molekuli DNK zastupljen plazmidmigriranjem genetskih elemenata - transposoni i umetanje (umetnuto) ili su sekvence.

    PLASMIDS - ExtrahromoSomalni genetski materijal (DNK), jednostavno uređen u odnosu na viruse organizma koji enduduju bakterije sa dodatnim korisnim svojstvima. Prema molekulijskoj težini plazmida, znatno manje hromozomalni DNK sadrži od 40 do 50 gena.

    Njihova raspodjela u zasebnoj klasi određuje se bitnim razlikama od virusa.

    1. Njihova staništa su samo bakterije (među virusima, osim virusa bakterija bakteriofaga, biljke i životinjski virusi).

    2. Roletne koegzistiraju bakterijama, visi ih dodatna svojstva. U virusima, ta svojstva mogu biti samo u umjerenim fagima sa zakupom bakterija, najčešće virusi uzrokuju negativne posljedice, lizu ćelije.

    3. DNK predstavlja dvostruki DNK.

    4. Roletne su "goli" genomi koji nemaju školjku, njihova replikacija ne zahtijeva sintezu strukturnih proteina i samopotpune procese.

    Plazmiči se mogu širiti okomito (sa ćelijskim podjelom) i vodoravno, prije svega prijenosom konjugacije. Ovisno o prisutnosti ili nepostojanju mehanizma samokontrole (kontroliraju ga gene tragora); konjugativan i nekonianigativni Plasmids. Plasmids se mogu izgraditi u hromosoma bakterijama - integrativan plazmidi ili biti u obliku zasebne strukture autonoman plazmidi ( epizoma).

    Klasifikacija i biološka uloga plazmida.

    Funkcionalna klasifikacija plazmida temelji se na svojstvima s kojima ističu bakterije. Među njima je sposobnost proizvodnje egzostoksina i enzima, otpornost na lijekove, sintezu bakteriocinnesa.

    1.F-plazmids - Donatorske funkcije, induciraju podjelu (od plodnosti - plodnosti). Integrisani f - plazmid-HFR plazmidi (visoka frekvencija rekomatiranja).

    2.R-plazmids (Otpor) - otpornost na lijekove.

    3.Colplazmids - Sinteza Coli štapova (bakteriocinata) - faktori natjecanja u obližnjim bakterijama (antogonizma). U ovom objektu se zasniva kola kolazitet sojeva.

    4.Hly- plazmid- Sinteza hemolizina.

    5.Entra plasmid- Sinteza enterotoksina.

    6.Tox plazmidi- Toksikoza.

    Korporativni plazmidi nisu u stanju dosljedno koegzistirati, što ih je omogućilo kombinirati ih prema stupnju srodstva u nekompatibilnoj nekompatibilnosti).

    Biološka uloga plazmida je raznolika, uključujući:

    Kontrola genetske razmjene bakterija;

    Nadgledanje sinteze patogenih faktora;

    Poboljšanje zaštite bakterija.

    Bakterije za plazmidu - stanište, plazmide za nichly prenose dodatne genome sa skupovima gena koji se povoljni za očuvanje bakterija u prirodi.

    Migrajući genetski elementi - Odvojeni DNK dijelovi sposobni za određivanje prenosa između hromosoma ili kromosoma i plazmida koristeći enzim rekombinaciju transpozita. Najjednostavniji tip su insnik sekvence (Su elementi) Ili umetnite elemente koji nose samo jedan transposise gen, sa kojim se elementi mogu ugraditi u različite dijelove kromosoma. Njihove funkcije koordiniraju interakciju plazmida, umjerenih fagira, transposona i reforme gena za osiguravanje reprodukcije, regulacije genskih aktivnosti, indukciju mutacija. Veličina su elemenata ne prelazi 1500 pari baza.

    Transpopon (TN-Elements) uključuju do 25 hiljada parova nukleotida, sadrže fragment DNK, nošenje određenih gena, a dva su elementi. Svaki transpooni sadrži gene koji uvode karakteristike važne za bakterije, kao i plazmide (višestruki otpor na antibiotike, toksično stvaranje itd.). Transsoonsoni - samoizgrađeni fragmenti DNK mogu se ugraditi i premjestiti među hromosomima, plazmidu, temperamentne fage, tj. Posjeduje potencijalnu sposobnost širenja među raznim vrstama bakterija.