Микроорганизмдер генетикасы

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Барлық организмдерде, сонымен қатар бактериялар мен вирустарда генетикалық қасиеттерді анықтайтын тұқымқуалаушылықтың материалдық негізі - ДНК болып табылады. Тек РНК-лы вирустарда генетикалық ақпарат РНК-да Жалпы генетиканық заңдылықтарды зерттеу үшін, негізгі модельді жүйе ретінде, бактериялар мен вирустарды таңдаудың молекулалық генетиканың дамуында үлкен маңызы бар. Классикалық нысан дрозофил шыбынына қарағанда аталған микроорганизмдердің генетикалық тәжірибе үшін маңызды қасиеттері бар.

1. Гаплоидтылық, яғни бір хромосоманың болуы, доминанттылық көрінісін болдырмайды.

2. Жоғары жылдамдықта көбею - зертханалық жағдайда бірнеше сағатта миллиардтаған популяциялар алуға мүмкіндік береді.

3. Бактериялар мен вирустарды генетикалық талдау тәсілдерінің жоғары мүмкіндігі - олардың мутанттарын жиілігі 10 ^-9 және одан төмен деңгейде анықтауға мүмкіндік береді.

4. Жыныстық дифференциация - сәйкес генетиканың ақпаратты беретін және қабылдау мүмкіндігі бар донорлық және реципиенттік бактерия жасушаларының болуына негізделген.

5. Бактерияларда ДНК-ның ерекше фрагменттері - плазмидалар, транспозондар және Is-тіркесімдер болады.

Қазіргі молекулалық генетиканың жетістігі гендік инженерия тәсілдерінің жетілуімен байланысты - ол прокариоттар немесе эукариоттарға тасымалдау немесе оқшаулау болып табылады. Бұл бұрын белгісіз генотиптерді, әсіресе бактериялар мен вирустардың арасында алуға және жаңа биотехнологиялық әдіспен вакциналар, интерферондар, гормондар және т. б. биологиялық белсенді заттар өндіруге негіз болды.

Медициналық микробиологияның дамуының келесі кезеңі әртүрлі жаңа патогенді микроорганизмдердің қалыптасуының молекулалық-генетикалық заңдылықтарының ашылуымен байланысты. Бұл біздің планетамыздың әртүрлі аймақтарында микроорганизмдердің пайда болуы мен таралуын болжамдауға және уақытылы эпидемияға қарсы сәйкес шараларды жүргізуге мүмкіндік береді.

Бактериялардың гендік материалының құрылымы. Бактериялардың генотипі, фенотипі және олардың популяциясының генофонды.

Барлық организмдерде, сонымен қатар бактериялар мен вирустарда генетикалық қасиеттерді анықтайтын тұқымқуалаушылықтың материалдық негізі- ДНК болып табылады. Тек РНК-лы вирустарда генетикалық ақпарат РНК-да кодталған. Бірақ эукариоттардың хромосомасынан айырмашылығы прокариоттар гені қарапайым құрылымнан тұруы, ол көбінесе жиі сақинаша тұйықталған ДНК молекуласы түрінде болады. Бактериялар ДНК-сының молекулалық массасы салыстырмалы түрде жоғары ( E. Coli-де ол - 2*10 ⁹ тең) . Бактериялық хромосома немесе нуклеоид деп аталатын құрылымнан басқа, бактерияларда генетикалық материал хромосомадан тыс генетикалық элементтерде - плазмидаларда болады, олар цитоплазмасында автономды жағдайда орналаса алады.

Белгілі бір құрылымдардың синтезделуіне жауапты гендерді латын алфавитінің әріптерімен осы құрылымдардың атына сәйкес “+” таңбасымен белгілейді. Мысалы, his ⁺ - гистидиндік ген, leu ⁺⁺ - лейциндік ген т. б. Дәрілік препараттарға, фагтарға, уытты заттарға төзімділікті бақылайтын гендерді r-әріпімен (resistent - резистентті) белгілейді. Мысалы, стрептомицинге төзімділік str ^r , ал сезімталдық str ^s деп жазылады. Бактериялардың фенотипін генотиптегідей белгілейді, бірақ ол бас әріптермен белгіленеді.

Микрогрганизмдердің генотипі оның, феноитиптік қабілеттілігін анықтайтын тиісті белгілер түрінде жазылған жиынтығынан тұратын гендер болып табылады. Қоршаған орта жағдайы гендердің (экспрессиялануы) көрінеді немесе керісінше олардың функционалдық белсенділігінің тежелуіне мүмкіндік береді. Ол белгілі бір ферменттердің пайда болуымен байланысты. белгілі гендер жиынтығы бар бактерияларда гендердің әрқайсысының функциясын ДНҚ кейбір учаскесін жоғалтуы нәтижесінде тиісті белгілерінің өзгеруі немесе жойылуына қарай тікелей емес, жанама тәсілмен анықтайды. Сонымен, мутацияға ұшыраған штамгені мен бастапқы генотиптің белгісін салыстырмалы зерттеу нәтижесінің негізінде ген қызметіне қорытынды жасалды. Генетикалық зерттуелерде мутацияға ұшыраған гендер маркер болып табылады. Осындай маркерлердің басқа гендерге тіркесуін трансформациялық, трансдукциялық және коньюгациялық тәжірибелерде донорлық жасушадан реципиенттік жасушаға олардың бірігу жолы арқылы анықталады. Бұл олардың бактерия хромосомада орналасуын анықтауға және генетикалық карта жасауға мүмкіндік береді.

Тұқымқуалаушылықтың хромосомадан тыс факторлары

Тұқымқуалаушылықтың хромосомадан тыс факторлары көптеген микроорганизмдердің, әсіресе бактериялардың құрамында болады. плазмидалар, транспозондар және IS - тіркесімдер (ағылшын тілінде insertion -вставки, seguence - тіркесімдер) түрінде болады, олар ДНҚ молекуласынан құралған. Оларды молекулярлық массасы онда кодталған ақпарат көлемді, автономды репликациялану қабілеттілігі және т. б. белгілері бойынша бір - бірінен ажыратуға болады.

Плазмидалар, транспозондар және Is- тіркеімдер пластикалық және энергетикалық метаболизмге қатысатын ферменттер синтезі бойынша ақпарат тасымалдамайтын болғандықтан бактерия жасушасының тіршілігіне қажетті генетикалық элемент болып табылмайды. Олар бактерияға селективті артықшылық қасиет қызмет атқарады, мысалы антибиотикке төзімділік қасиетін береді.

Плазмидалар хромосомамен байлансыпаған (автономды) немесе оның құрамына тіркескен (интеграцияланған) жағдайда болады. Автономды жағдайда олар өзінше репликацияланады. Транспозондар мен Is - тіркесімдер өзінше ретликациялануға қабілетсіз, әрқашанда хромосомамен байланысқан жағдайда болады.

Плазмалар

Плазмалар - реттеуші және кодтаушы қызмет атқарады. Біріншісі - иесінің жасушасының ДНҚ метаболизмінің бүзылыстарының орнын толтырады. (компенсациялайды) . Мысалы, репликацияға қабілетсіз зақымдалған бактериялық геномға плазмида интеграцияланғанда, оның қызметі плазмидалық репликон есебінен қалпына келеді.

Плазмидалардың кодтаушы функциясы - бактерия жасаушысына жаңа ақпарат енгізуіне негізделген. Ол жаңа белгіге ие болумен, мысалы, пили түзілуі (F плазмида), антибиотикке резистенттілік (R плазмида), бактериоцин болу (Col плазмида) және т. б. көрінеді.

Плазмидалардың автономды жағдайға көшуі, ондағы жазылған ақпараттың іске асырылуы жиі сыртқы орта әсеріне байланысты болады. Кейбір жағдайларда плазмидалық гендердің өнімдердің бактериялардың тіршілігін сақтауға мүмкіндік береді. Плазмидалық ДНҚ - ның өзінше репликациялануы ұрпақтың сақталуы мен таралуына мүмкіндік береді. Транспозондар мен Is - тіркестер бактерия хромосомасының кез-келген жеріне тіркесе, плазмидаларды профоитар сияқты бактерия хромосомасының тек гомологиялық аймағына тіркеледі.

Қазіргі кезде 200-ден астам плазмидалар анықталған. Соның ішінде келесілердің сипаттамасы беріліп отыр.

F - плазмида немесе жыныстық фактор, молекулалық массасы 60. 10 ⁶ сақиналы - тұйықталған ДНҚ жіпшесінен құралған. Ол коньюгация кезінде донорлық бактерияның реципиент жасушалармен тиімді шағылысуына мүмкіндік беретін жыныстық кірпікшелердің (sex немесе F - pili) синтезін бақылайды. Бұл плазмида хромосомаға тәуелсіз жағдайда репликацияланып, коньюгация кезінде реципиент бактерия жасушасына беріледі.

Генетикалық материалдың (ДНҚ) тасмалдануы, коньюгативтілікті қамтамасыз ететін F - плазмалары tra - оперонмен дитерменделенеді. F - плазмиданы акридинді сарғыш бояуменөңдуе арқылы жоюға (элиминациялауға) болады, нәтижесінде жасуша донорлық қасиетін жоғалтады. F - плазмидасының реципиент жасушаға тиімді берілуі, жеңіл элиминациялануы оның хромосомадан тыс бактерия цитоплазмасында орналасатындығына негіз болды. Бірақ F - плазмида бактерияның хромосомасына тіркесіп, онда интеграцияланған жағдайда болуы мүмкін.

R - плазмидалар. Lie - бактериялардың әртүрлі дәрілік заттарға төзімділігін анықтайтын R - плазмидалардың саны көп екендігі мәлім. R - плазмиданың бір бактериядан басқасына берілуі олардың патогенді және ШП бактериялар арачында кең таралуына әкелді, нәтижесінде олар қоздыратын ауруларды емдеуді төтенше қиындатып отыр.

R - плазмидалардың күрделі молекулалы құрылымы болады. Оның құрамында Is - тіркесімдер, транспозондар және tra - опероны сияқты ұсақ көшпенді элементтерді құрайтын r - гені бар.

R - ген - бактериялардың қандай да бір антибиотикке төзімділігіне жауапты ген, оның өзгергіштігімен инактивациясын шақыратын фермент синтезін бақылайды, R - гендердің көпшілігі транспозон болып табылады, олар тасымалдаушы плазмидадан басқа репликондарға беріле алады. Бір r - генде әртүрлі антибиотикке төзімділікті бақылайтын бірнеше транспозондар болуы мүмкін. Мұнымен бактериялардың көптеген дәрілерге резистептілігі түсіндіріледі. Tra - опрерон, грамтеріс бактериялардың R - плазмидасының құрамында болады және плазмидалардың коньюгативтілігін қамтамасыз етеді. Грам оң бактерияларда негізінен коньюгативті емес плазмидалар болады, олар бір бактериядан басқасын трансдуксия жолымен беріледі.

Патогенділік плазмалары. Бұл плазмидалар бактериялардың вируллентілік қасиетімен токсин түзілуін бақылайды. Олар «Инфекция туралы ілім» ілімінде қаралады.

Бактериоциногенді плазмидарлар. Бактерияға қарсы ерекше заттар - бактерициннің синтезделуін бақылайды. Бактериоциндер - бір түрге немесе соған жақын түрге жататын бактерияларды жоюға қабілетті заттар. Бактериоциндер ішек бактерияларында (колициндер), оба бактериясында (пестициндер), тырысқақ вибриондарында (вибриоциндер), стафилоконтарда (стафилоциндер) және т. б. анықталған.

Ішек таяқшасы, милеллалар және басқа да энтеробактериялар өндіретін колициендер жақсы зерттелген.

Энтеробактериялар колициендерінің (колициногенді плазмиданың бақылауымен өндірілетін) табиғаты - ақуыз болып келеді.

Бактерия жасушасынң белгілі жерлеріне адсарбциялану қабілеті, антгендік және физика - химиялық қасиеттері бойынша ажыратылатын колициендердің 25 типі белгілі. Оларды А, В, С, Д, Е ₁ , Е ₂ , К және т. б. латын әріптерімен белгілейді.

Колициендердің бактерицидті әсерінің механизмі бәрінде бірдей емес. Колициендердің біреуі (Е ₃ ) бактерияның сыртқы мембранасының рецепторына абцербцияланғаннан кейін рибосома қызметін бұзса, басқасы (Е ₂ ) ферменті болып табылады. Бактерияның цитоплазмалық мебранасына әсер ететін колициндер де бар.

Колицингенді (Col) плазмидалар энтеробактерилар жасушасында аватономды жағдайда болыпы, коньюгация кезінде хромосомаға тіркелмей беріледі. Кейбіреуі (Col V, Col B) бактерия хромосомасына жалғасып онда интеграцияланған жағдайда болады. F - плазмида сияқты реципиент жасушаға коньюгация жолымен беріледі.

Адам ағзасының қалыпты микрофлорасында бактериоциногенияның кең таралуы, микробты блоценоз құрылуына әсер ететін бір фактор ретінде экологиялық маңызы бар. Ішекте қалыпты тіршілік ететін ішек таяқшасы өндіретін колициндер - ішекке түскен потогенді энтеробактерияларға өлтіруші әсер етіп, табиғи микробиоцинозды қалыпты жағдайда ұстауға мүмкіндік бреді.

Бактерияларды титеуге - әртүрлі колициндер типтерін өндіру қабілеттілігі қолданылады. Мұндай типтеу Col - пллазмида типін анықтаумен немесе науқастан бөлінп алынған бактериялар түзген колицин типін анықтау жолымен жүргізіледі.

Биодеградатция плазмидалары. Бұл плазмидалар бактерияларддың көміртегі және энергия көзі ретінде қолданатын органикалық қосылыстарын өңдеп пайдалануы (утилизация) туралы ақпарат тасмалдайды. Қоздырғыштар қоршаған орта нысандарында және адам организмінде болған кезде оларға селективті әсер етіп, патогенді бактериялардың экологиясында маңызды рөл аатқаруы мүмкін.

Биодеграция плазмидалары протеолиттік ферменттердің түзілуі және бірқатар қанттардың (лантоза, сахароза, рафиноза және т. б. ) өтелденуі бойынша ақпарат тасымалдайды.

Транспозондар

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.