Строение бактериального генома. Фенотипическая и генотипическая изменчивость микроорганизмов. Мутации. Модификации.

Тема 6. Генетика микробов.

Наследственный аппарат бактерий представлен одной хромосомой, которая представляет собой молекулу ДНК, она спирализована и свернута в кольцо. Это кольцо в одной точке прикреплено к цитоплазматической мембране. Бактериальная хромосома кодирует жизненно важные для бактериальной клетки функции.

Плазмиды– дополнительный внехромосомный генетический материал. Представляет собой кольцевую, двунитевую молекулу ДНК, гены которой кодируют дополнительные свойства, но придающие бактерии преимущества при попадании в неблагоприятные условия существования. В зависимости от свойств признаков, которые кодируют плазмиды, различают:

1) R – плазмиды. Обеспечивают лекарственную устойчивость;

2) F – плазмиды кодируют пол у бактерий. Мужские клетки содержат (F⁺) содержат F- плазмиду, женские (F^-) – не содержат. Они отличаются поверхностным электрическим зарядом и поэтому притягиваются;

3) Col- плазмиды кодируют синтез бактериоцинов. Это бактерицидные вещества, действующие на близкородственные бактерии;

4) Tox- плазмиды кодируют выработку экзотоксинов;

5) Плазмиды биодеградации кодируют ферменты, с помощью которых бактерии могут утилизировать ксенобиотики.

Потеря клеткой плазмиды не приводит к ее гибели. В одной и той же клетке могут находиться разные плазмиды. Некоторые плазмиды могут обратимо встраиваиться в бактериальную хромосому и функционировать в виде единого репликона. Такие плазмиды называются интегративными или эписомами.

В состав бактериального генома, как в бактериальную хромосому, так и в плазмиды, входят подвижные генетические элементы. К подвижным генетическим элементам относятся вставочные последовательности и транспозоны.

IS-последовательности – это короткие фрагменты ДНК. Они не несут структурных (кодирующих белок) генов, а содержат только гены, ответственные за транспозицию (способность перемещаться по хромосоме и встраиваться в различные ее участки).

Транспозоны – это более крупные молекулы ДНК. Помимо генов, ответственных за транспозицию, они содержат и структурный ген. Транспозоны способны перемещаться по хромосоме. Их положение сказывается на экспрессии генов. Транспозоны могут существовать и вне хромосомы (автономно), но неспособны к автономной репликации.

Различают два вида изменчивости – фенотипическую и генотипическую.

Фенотипическая изменчивость (ненаследственная) – модификации – не затрагивают генотип. Модификации затрагивают большинство особей в популяции. Они не передаются по наследству и с течением времени затухают, т.е. возвращаются к исходному фенотипу.

Генотипическая изменчивость затрагивает генотип. В основе ее лежат мутации и рекомбинации.

Мутации – изменение генотипа, сохраняющееся в ряду поколений и сопровождающееся изменением фенотипа (морфологические, культуральные, биохимические, биологические).

По лркализации различают мутации:

1) генные (толчечные);

2) хромосомные;

3) плазмидные.

По происхождению мутации могут быть:

1) спонтанными (мутаген неизвестен);

2) индуцированными (мутаген известен).