Генетика. Генетическая рекомбинация. Генная инженерия. Генетический контроль факторов патогенности и токсигенности. Лекция 3

1.

КазНМУ
Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии
Факультет «Общая медицина»
Лекция 3
Генетика. Генетическая рекомбинация.
Генная инженерия. Генетический
контроль факторов патогенности и
токсигенности.

2. Генетика – это наука о наследственности и изменчивости. Ген – это фрагмент молекулы ДНК, контролирующий синтез одного белка. Вся сумма ген

Генетика – это наука о наследственности и
изменчивости.
Ген – это фрагмент молекулы ДНК, контролирующий
синтез одного белка.
Вся сумма генов микроба называется генотип.
Вся сумма внешних признаков микроба называется
фенотип.
Генетический материал у бактерий сконцентрирован
в 2 структурах:
нуклеоид
плазмиды

3. Нуклеоид - кольцевая двунитчатая молекула ДНК, расположенная в цитоплазме, содержит жизненно важную генетическую информацию бактерий. Это

прототип ядра эукариот, но не
ограниченный ядерной мембраной.

4. Плазмиды – внехромосомный фактор наследственности

Плазмиды
–
наследственности
внехромосомный
фактор
Свойства:
Это необязательные структуры
Имеют кольцевое строение
Чаще до 30 копий на клетку
Репликация происходит независимо от хромосомы
Трансмиссивность – передача свойств бактерии с
помощью плазмид другим бактериям
Могут элиминировать (исчезать), мутировать,
рекомбинировать, интегрировать (соединяться с
хромосомой, образуя эписомы).

5. Значение плазмид

Контролируют у бактерий обмен генетическим
материалом.
Контролируют синтез факторов патогенности,
создают благоприятные возможности для
размножения патогенных бактерий в естественных
условиях – сохраняют эти виды в природе.
Биологическое средство самозащиты бактерий от
химических и других агентов.

6. Классификация плазмид

F- фактор – половой фактор
R- плазмида – резистентность к
антибиотикам
Col – плазмида -синтез колицинов
Еnt – плазмида - энтеротоксины

7. Изменчивость микроорганизмов – изменение свойств под влиянием различных факторов

Изменчивость микроорганизмов
Генотипическая
(наследуемая)
Фенотипическая
(не наследуемая)
Морфологические Культуральные
свойства
свойства
Биохимические
свойства
мутации
трансдукция
Генетические
Рекомбинации
конъюгация
диссоциации
трансформация

8. МОДИФИКАЦИИ

Фенотипические изменения какоголибо признака или нескольких
признаков микроорганизма. Они не
сопровождаются изменениями
первичной структуры ДНК и вскоре
утрачиваются. Возникают как
адаптивные реакции микробных клеток
на изменяющиеся условия
окружающей среды.

9. Мутация - изменения в первичной структуре ДНК, выражающиеся в наследственно закрепленной утрате или изменении какого-либо признака

По происхождению:
― спонтанные – редкие (1 на 10
млрд.клеток)
― индуцированные – под влиянием
мутагенов (УФО, а/б,)

10.

По протяженности:
Генные (точечные) - утрачивается или
изменяется один ген
Хромосомные (крупные) – утрачиваются
или изменяются несколько генов
По влиянию на жизнеспособность
бактерий:
Летальные - полная утрата способности
синтезировать жизненно важные ферменты
Нейтральные - утраченное свойство не
препятствует размножению микробов
Условно-летальные- изменение, но не
утрата функции клетки

11. Все мутации происходят в результате ошибок синтеза молекулы ДНК

Делеция – выпадение (гена или его
участка)
Инверсия – поворот участка ДНК на
180 0
Дупликация – повторение
определенного участка ДНК или гена
Транспозиция – перемещение генов

12. Генетические рекомбинации – обмен генами между бактериями, в котором участвует 2 клетки: донор (отдающий) и реципиент (принимающий)

Конъюгация – через половые пили генетический
материал передается в другую бактериальную
клетку и встраивается в ее хромосому
Трансформация – передача генетического
материала от донора к реципиенту при помощи
изолированной ДНК
Трансдукция - передача генетического материала
от донора к реципиенту при помощи умеренного
фага (неспецифическая, специфическая,
абортивная)

13.

Трансформация
-спонтанная
-индуцированная.
Трансдукция
-неспецифическая
-специфическая
-абортивная

14.

Некоторые бактериофаги,
находясь в бактериальной клетке,
встраивают в свою ДНК небольшие
участки ДНК клетки-хозяина, а
затем переносят их в клетки –
реципиенты. В ДНК реципиента
встраивается ДНК донора и фага.

15.

Абортивная трансдукция –
перенесенная фагом часть ДНК донора
не встраивается в хромосому
реципиента, а остается в цитоплазме
реципиента и функционирует
самостоятельно. При делении клетокреципиентов этот участок ДНК
остается в первой дочерней клетке, т.е.
наследуется однолинейно.

16.

Неспецифическая трансдукция
фаг является переносчиком
неопределенного генетического
материала.
Специфическая трансдукция
перенос фагом определенных генов.

17.

Конъюгация
это перенос генетического материала от
клетки донора к клетке реципиента
при их контакте. Доноры – клетки,
обладающие половым фактором – Fфактор (fertility – плодовитый). Это
плазмида, контролирующая синтез у
клеток-доноров половых ворсинок.

18. Диссоциация

Одна из форм изменчивости.
R-колонии (rough – неровный) –
неровные края, шероховатая
поверхность колоний.
S (smooth – гладкий) – круглая форма,
гладкая поверхность. В процессе
диссоциации S R, иногда наоборот.

19.

При этом меняются
биохимические, антигенные,
патогенные свойства бактерий
Устойчивость к физическим и
химическим факторам
окружающей среды.
Обеспечивает выживание
бактерий.

20. Практическое значение генетики

Создана новая отрасль биологии – генная
инженерия.
На модели бактерий изучаются молекулярные
основы наследственности, изменчивости.
Селекция, отбор микробов – продуцентов
антибиотиков.
Получение вакцинных аттенуированных
штаммов.
Выявление измененных форм микробов –
улучшение диагностики.
Картирование хромосомы бактерий.