Понятие о генотипе и фенотипе. Генетические детерминанты бактерий (нуклеоид, плазмиды, транспозоны, Is-последовательности), особенности строения, функции.

Лечебно-профилактическое и диагностическое использование бактериофагов в медицине.

Цели: лечебно-профилактическая или диагностическая.

С лечебно-профилактической целью применяют только вирулентные фаги. Это могут быть стафилококковый, брюшнотифозный, дизентерийный, синегнойный, стрептококковый, эшерихиозный бактериофаг или комбинированные фаги. Обязательна проверка чувствительности.

«+» применения: можно назначать на фоне лечения антибиотиками (5 – 7 дней энтерально; орошение на раневую поверхность).

Диагностические препараты бактериофагов применяются с целью (3 «И»):

1. индикация

2. идентификация

3. источник инфекции

Индикация – точная диагностика. Быстро, недорого по сравнению с другими методами. Пример: холерный вибрион имеет 2 биовара – для их индикации используют классический и эльторовский бактериофаги.

Идентификация. Пример: исследование сточных вод при подозрении на наличие дизентерийной палочки с помощью дизентерийного фага.

Определение источника инфекции – фаготипирование. Пример: вспышка стафилококковой инфекции в больнице. Нужно определить источник инфекции (медперсонал, больные). Можно использовать генетические маркёры и типовые бактериофаги, которые взаимодействуют с определёнными сероварами у бактерий внутри вида.

Генотип – совокупность генов организма, которая реализуется в фенотип в пределах нормы реакции в определённых условиях внешней среды.

Фенотип – совокупность внешних и внутренних признаков, определяемых генотипом в определённых условиях внешней среды.

Носители наследственной информации у бактерий: нуклеоид + внехромосомные элементы (плазмиды, транспозоны, мобильные (вставочные, инсерционные) генетические элементы – Is-последовательности).

Бактериальная клетка гаплоидна, т.е. содержит одинарный набор генов, не имеет аллелей, нет белков-гистонов. Хромосома содержит двухцепочечную ДНК длиной до 1000 мкм. ДНК суперспирализована и замкнута в кольцо, содержит от 3000 до 5000 генов. Средний размер = 5*10⁶ пар оснований (у человека 3 млрд.).

Механизм репликации – полуконсервативный.

Плазмида и хромосома способны к самостоятельной репликации, поэтому их называют репликоны.

Этапы реализации генетической информации: репликация, транскрипция, трансляция.

Нуклеотид нуклеиновой кислоты состоит из азотистого основания, сахара – дезоксирибозы – и фосфатной группы. Каждая нуклеиновая кислота состоит из азотистых оснований пуриновых (аденин, гуанин) и пиримидиновых (цитозин, урацил, тимин).

Каждый ген представлен определённым участком ДНК. Последовательности оснований записываются с помощью букв. Структуры ДНК: вторичная, третичная, четвертичная. Три соседних нуклеотида – триплет или кодон.

Всего известно 20 аминокислот.

Транспозоны – блуждающие (мобильные) гены, перемещающиеся по хромосоме. Содержат 2000 пар оснований. Всегда связаны с бактериальной хромосомой, не способны самостоятельно реплицироваться. Функции: кодирующая и регуляторная (синтез токсинов и ферментов, разрушение антибиотиков).

Is-последовательности – инсерционные или вставочные, содержат более 1000 пар оснований, автономно не реплицируются, способны перемещаться по хромосоме. Могут регулировать взаимодействия между мобильными элементами. Могут в месте встройки выключать ген, способны индуцировать мутации.

Характеристика плазмид.

Это небольшие молекулы ДНК. Содержат от 20 до 40 генов, от 1000 до 1 млн. пар оснований нуклеотидов. Необязательные элементы. Могут быть 2 видов: свободные, расположенные отдельно от бактериальной хромосомы; встроенные, трансмиссивные, интегративные. Плазмиды могут быть конъюгативные и неконъюгативные. Могут элиминироваться из бактерий под действием индукторов (физические и химические факторы). Кодируют различные функции у бактерий.

Варианты плазмид:

1. F-плазмида или плазмида фертильности (плодовитости) – детерминирует образование F-пилей (половых). Донорская («мужская») плазмида. Контроль конъюгации.

2. R-плазмида – обеспечивает множественную лекарственную устойчивость.

3. Плазмиды, отвечающие за продукцию токсинов (tox⁺-плазмиды).

4. Плазмиды бактериоциногении (колицины – для Escherichia coli, стафилоцины – для стафилококков, пиоцины – для синегнойной палочки).

5. Плазмиды патогенности.

6. Плазмиды биодеградации.