ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА БАКТЕРИЙ

План

Лекция №8

1. История развития генетики.

2. Генетическая структура бактерий и вирусов, внехромосомные факторы наследственности, их роль в детерминировании патогенетических признаков, лекарственной устойчивости.

3. Виды изменчивости (фенотипическая, генотипическая, S-, R-диссоциация).

4. Мутации и генетические рекомбинации.

5. Значение учения об изменчивости для практической медицины.

6.Достижения генной инженерии и их использование в микробиологии.

ГЕНЕТИКА – это наука, изучающая наследственность и изменчивость живых организмов. Еще Ч. Дарвин утверждал, что все живые организмы произошли путем изменчивости последующего естественного отбора. Микроорганизмы являются очень удобным объектом исследования генетики, т.к. имеют короткий жизненный цикл и быстрое размножение. Генетика микроорганизмов как наука берет свое начало со второй половины 19 века. В то время существовало 2 противоположных взгляда по поводу изменчивости бактерий. Плеоморфисты (К. Негели, Р. Бухнер) считали, что микробы безгранично изменчивы и могут принимать различную форму (плеоморфны), превращаясь из одного вида в другой и вызывать в одних случаях брожение, в других – гниение, в третьих – инфекционное заболевание. Сторонники другого течения, мономорфисты (Ф. Кон, Р. Кох), утверждали, что микробы обладают неизменной формой и специфической функцией, стабильными признаками и свойствами.

В 1928 г. Ф. Гриффитсом впервые воспроизведена трансформация – непосредственная передача генетического материала донора реципиенту. Он проводил опыты с авирулентнымбескапсульным штаммом пневмококка, которых приобрел вирулентные свойства при одновременном введении белым мышам с убитыми капсульными вариантами этих же бактерий. В дальнейшем было доказано, что вирулентные свойства передаются invitro при обработке авирулентныхбескапсульных пневмококков экстрактом убитых капсульных пневмококков. А в 1944 г. О. Эвери,К. Мак-Леод и К. Мак-Карти установили, что активным началом, содержащимся в экстракте убитых пневмококков, является ДНК, которая определяет его генетические свойства и являются носителем генетической информации.

В 1951 г. лауреатами Нобелевской премии Н. Циндером и Дж. Ледербергом была открыта трансдукция (transduction – перенос) – это передача наследственного материала от одних бактерий другим с помощью фагов.

В 1946 г. Дж. Ледербергом и Э. Тейтумом открыт процесс конъюгации – перенос генетического материала из клетки-донора в клетку-реципиента при их скрещивании.

В 1978 г. лауреаты нобелевской премии Г. Смит, Д. Натанс, В. Арбер открыли механизм рестрикции (restrictio – разрыв) – выделение (вырезание) генов и их синтез с помощью особых ферментов рестриктаз, рассекающих молекулы ДНК на отдельные фрагменты, к которым легко присоединяются другие фрагменты ДНК. Первые рестриктазы получил Г. Смит, а применил их как «молекулярные частицы» Д. Натанс. Это было огромным вкладом в развитие генной инженерии, раздел генетики, по созданию рекомбинативной ДНК из различных видов организмов и вирусов.

Материальной основой наследственности, определяющей генетические свойства всех организмов, в т. ч. Бактерий и вирусов является ДНК. Исключение составляют РНК-содержащие вирусы, у которых генетическая информация закодирована в РНК. Наряду с данной структурой (так называемой бактериальной хромосомой или нуклеоидом), генетический материал у бактерий содержится во внехромосомных генетических элементах – плазмидах, которые могут находиться в автономном состоянии в цитоплазме клетки. Генотипмикроорганизмов представлен совокупностью генов, определяющих его потенциальную способность к фенотипическому выражению записанной в них информации в виде определенных признаков. Условия окружающей среды способствуют проявлению генов, или наоборот подавляют их функциональную активность, выраженную в образовании определенных ферментов. У бактерий, имеющих определенный набор генов, функцию каждого из них определяют не прямым, а косвенным путем на основании изменения или утраты соответствующего признака, при утрате какого-либо участка ДНК. Т.о. заключение о функции гена делают на основании результатов сравнительного изучения признака присущего исходному генотипу и штамму с мутировавшим геном. В генетических исследованиях мутировавшие гены служат маркерами, которые дают возможность судить об их передаче и функционировании.

Внехромосомные факторы наследственности

плазмиды	транспозоны	Is-последовательности
-не связаны с хромосомой (автономное состояние) самостоятельная репликация (т.е. деление, раздвоение	Всегда связаны с хромосомой
-связаны с хромосомой, встроены в нее (интегрированное состояние) не способны к самостоятельной репликации (делению)	Не способны к самостоятельной репликации (делению)

Плазмиды, транспозоны и Is-последовательности являются молекулами ДНК, отличающиеся друг от друга молекулярной массой, объемом закодированной в них информации, способностью к автономной репликации и другим признакам.