МИКРОБИОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ ЭПИДЕМИОЛОГИИ И МИКРОБИОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ ЭПИДЕМИОЛОГИИ И МЕТОДАМИ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙМЕТОДАМИ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ЛЕКЦИЯ: ЛЕКЦИЯ: ГЕНЕТИКА БАКТЕРИЙГЕНЕТИКА БАКТЕРИЙ

Преподаватель:Преподаватель: Лебедева Г.Г.Лебедева Г.Г. заведующая бактериологической лабораториейзаведующая бактериологической лабораторией городской больницы городской больницы

План лекции:План лекции:1. Генетический материал бактерий.1. Генетический материал бактерий.2. Плазмиды бактерий и 2. Плазмиды бактерий и их основные функции.их основные функции.3. Фенотипическая изменчивость.3. Фенотипическая изменчивость. Модификации бактерий:Модификации бактерий:

– морфологическиеморфологические– биохимическиебиохимические– культуральныекультуральные

4. Генотипическая изменчивость.4. Генотипическая изменчивость. - Мутации.- Мутации. - Генетические рекомбинации:- Генетические рекомбинации:

трансформациятрансформация трансдукциятрансдукция конъюгацияконъюгация

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ БАКТЕРИЙГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ БАКТЕРИЙ

– НУКЛЕОИД НУКЛЕОИД - одна замкнутая кольцевидная хромосома, - одна замкнутая кольцевидная хромосома, содержащая до 4000 отдельных генов, необходимых для содержащая до 4000 отдельных генов, необходимых для поддержания жизнедеятельности и размножения бактерий, поддержания жизнедеятельности и размножения бактерий, бактериальная клетка гаплоидна. бактериальная клетка гаплоидна.

– ПЛАЗМИДЫПЛАЗМИДЫ - внехромосомные факторы наследственности - внехромосомные факторы наследственности

ПЛАЗМИДЫПЛАЗМИДЫ

ПлазмидыПлазмиды образованы молекулами ДНК.образованы молекулами ДНК.

Регуляторные плазмидыРегуляторные плазмиды участвуют в компенсировании тех участвуют в компенсировании тех или иных дефектов метаболизма бактериальной клетки.или иных дефектов метаболизма бактериальной клетки.

Кодирующие плазмидыКодирующие плазмиды привносят в бактериальную клетку привносят в бактериальную клетку новую генетическую информацию, кодирующую новые, новую генетическую информацию, кодирующую новые, необычные свойства (например, устойчивость к антибиотикам) необычные свойства (например, устойчивость к антибиотикам)

ГРУППЫ ПЛАЗМИДГРУППЫ ПЛАЗМИДF-плазмидыF-плазмиды  контролируют   контролируют синтез F-пилейсинтез F-пилей, , способствующих передачи генетического материала от способствующих передачи генетического материала от бактерий-доноров (F+) к бактериям-реципиентам (F–) в бактерий-доноров (F+) к бактериям-реципиентам (F–) в процессе конъюгации процессе конъюгации R-плазмидыR-плазмиды (от англ. (от англ. resistanceresistance, устойчивость) кодируют , устойчивость) кодируют устойчивость к лекарственным препаратам.устойчивость к лекарственным препаратам. Плазмиды патогенностиПлазмиды патогенности контролируют вирулентные контролируют вирулентные свойства бактерий и токсинообразование (плазмиды свойства бактерий и токсинообразование (плазмиды включают tox+-гены).включают tox+-гены).Плазмиды бактериоциногенииПлазмиды бактериоциногении кодируют синтез кодируют синтез бактериоцинов - белковых продуктов, вызывающих гибель бактериоцинов - белковых продуктов, вызывающих гибель бактерий того же или близких видов. бактерий того же или близких видов.

Генотип-Генотип- вся совокупность имеющихся у микроорганизма вся совокупность имеющихся у микроорганизма генов.генов.

ФенотипФенотип- совокупность реализованных (т.е. внешних) - совокупность реализованных (т.е. внешних) генетически детерминированных признаков, т.е. генетически детерминированных признаков, т.е. индивидуальное (в определенных условиях внешней индивидуальное (в определенных условиях внешней среды) проявление генотипа.среды) проявление генотипа.

ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬФЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬПриспособительная активность микроорганизмов лежит в Приспособительная активность микроорганизмов лежит в

основе их изменчивости. Далеко не каждый признак основе их изменчивости. Далеко не каждый признак признаётся пригодным для включении в наследственную признаётся пригодным для включении в наследственную информацию. Он должен быть тщательно проверен, информацию. Он должен быть тщательно проверен, доказана его целесообразность для потомства. доказана его целесообразность для потомства.

МОДИФИКАЦИИ МОДИФИКАЦИИ - - временные, наследственно не временные, наследственно не закреплённые изменения.закреплённые изменения.

модификации возникают как адаптивные реакции модификации возникают как адаптивные реакции бактериальных клеток на изменения окружающей средыбактериальных клеток на изменения окружающей среды

БИОВАРЫБИОВАРЫСЕРОВАРЫСЕРОВАРЫФАГОВАРЫФАГОВАРЫ

Стандартное проявление модификации — разделение однородной популяции на несколько типов - ДИССОЦИАЦИЯ МИКРОБОВ.

S - М- D- R-колонии S - М- D- R-колонии

Простые проявления Простые проявления диссоциаций,диссоциаций, доступных для наблюдений - доступных для наблюдений - изменение вида и структуры колоний бактерий на твёрдых изменение вида и структуры колоний бактерий на твёрдых питательных средах. питательных средах. Для обозначения таких колоний Аркрайт (1921) предложил первые буквы Для обозначения таких колоний Аркрайт (1921) предложил первые буквы английских названий:английских названий: S - колонииS - колонии [от англ. smooth, гладкий] [от англ. smooth, гладкий] R-колонии R-колонии [от англ rough, шероховатый][от англ rough, шероховатый]М-колонииМ-колонии [от англ. mucoid, слизистый] [от англ. mucoid, слизистый] D-колонииD-колонии [от англ. dwar карликовый]. [от англ. dwar карликовый].

S -S - М-М- D-D- R-колонииR-колонии

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

1. МУТАЦИЯ - скачкообразное изменение наследственного признака

– спонтанные и индуцированные, – генные (изменения одного гена) и хромосомные (изменения

двух или более двух участков хромосомы).

2. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕКОМБИНАЦИИ - изменчивость, связанная с обменом генетической информации.

КОНЪЮГАЦИЯ — прямой перенос фрагмента ДНК от донорских бактериальных клеток к реципиентным при непосредственном контакте

ТРАНСФОРМАЦИЯ — генетическое изменение клеток в результате включения в их геном экзогенной ДНК

ТРАНСДУКЦИЯ — перенос бактериофагом в заражаемую клетку

фрагментов генетического материала клетки, исходно содержавшей бактериофаг.

ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯКонъюгацияКонъюгация

ТрансформацияТрансформация

ТрансдукцияТрансдукция

ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

D- D-

ВИДЕОВИДЕО ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕКОМБИНАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕКОМБИНАЦИИ

ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

Генная инженерияГенная инженерия - - технология изменения технология изменения хромосомного материала хромосомного материала клеток. клеток.

Бактерии Бактерии — удобная модель для генетических исследований. — удобная модель для генетических исследований. относительная простота строения генома, относительная простота строения генома, гаплоидностьгаплоидностьполовая дифференциация в виде донорских и половая дифференциация в виде донорских и реципиентных клетокреципиентных клетокналичие обособленных, и интегрированных фрагментов наличие обособленных, и интегрированных фрагментов ДНК (плазмид, и т.д.)ДНК (плазмид, и т.д.)лёгкость культивирования и возможность получения лёгкость культивирования и возможность получения популяций, содержащих миллиарды микробных телпопуляций, содержащих миллиарды микробных тел

На основе достижений генетики разработаны высокоточныеНа основе достижений генетики разработаны высокоточные методы методы диагностики и идентификации микроорганизмов:диагностики и идентификации микроорганизмов:

определение плазмидного профиля определение плазмидного профиля

ДНК- гибридизация, ДНК- гибридизация,

полимеразная цепная реакция (ПЦР)полимеразная цепная реакция (ПЦР)

Плазмиды и вирусы (бактериофаги) используют в генной инженерии Плазмиды и вирусы (бактериофаги) используют в генной инженерии в качестве векторов для переноса генетического материала. в качестве векторов для переноса генетического материала. Процесс переноса называется Процесс переноса называется генетической трансформацией.генетической трансформацией.

С помощью генно- инженерных методов С помощью генно- инженерных методов

получают: получают:

вакцинывакцины

антигены антигены

диагностикумы диагностикумы

гормоны гормоны

иммуномодуляторы иммуномодуляторы

антибиотикиантибиотики В настоящее время разработаны способы получения более В настоящее время разработаны способы получения более

1000 наименований продуктов биотехнологическими 1000 наименований продуктов биотехнологическими способами.способами.

Трансгенным Трансгенным (или генетически (или генетически

модифицированным)модифицированным) называется обьект, в называется обьект, в геном которого методами геном которого методами генетической инженерии генетической инженерии перенесены гены (их перенесены гены (их называют „трансгенами“) называют „трансгенами“) из других организмов. из других организмов.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГМОГМО

Основными преимуществами такой технологии по Основными преимуществами такой технологии по сравнению с традиционной селекцией являются:сравнению с традиционной селекцией являются: возможность переноса всего одного гена, что возможность переноса всего одного гена, что практически не затрагивает исходный генотип; практически не затрагивает исходный генотип; возможность придания признаков, которые нельзя возможность придания признаков, которые нельзя перенести путём скрещивания с перенести путём скрещивания с близкородственными видами; близкородственными видами; значительное ускорение процесса получения новых значительное ускорение процесса получения новых генотипов генотипов

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯКОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯНазовите функции нуклеоида бактерий.Назовите функции нуклеоида бактерий.

Дополните текстДополните текст: «Внехромосомные молекулы ДНК в : «Внехромосомные молекулы ДНК в цитоплазме бактериальной клетки называются …..»цитоплазме бактериальной клетки называются …..»

Что представляет собой диссоциация колоний Что представляет собой диссоциация колоний микроорганизма на плотной питательной среде.микроорганизма на плотной питательной среде.

Назовите функции плазмид бактериальой клетки.Назовите функции плазмид бактериальой клетки.

Перечислите виды Перечислите виды генетических рекомбинаций бактерий.