Особенности генетики бактерии

Генетическая система бактерий имеет 4 особенности:

1. Хромосомы бактерий и плазмид располагаются свободно в цитоплазме неограниченной от неё мембранами. Так как длина хромосомы во много раз превышает длину бактериальной клетки, то хромосома компактным образом в ней упакована, молекула ДНК находится в суперсперализированной форме. Такая упаковка способствует биосинтезу белка.

2. Бактерии являются гаплоидными организмами – имеют один набор генов.

Содержание ДНК не постоянно, может не в благоприятных условиях достигать значений эквивалентных по массе 2,4,6 и 8 хромосомами.

У всех других живых существ ДНК постоянная и она удваивается (кроме вирусов и плазмид) перед делением.

3. У бактерий в естественных условиях передача генетической информации происходит не только по вертикали, т.е. от родительской клетки к дочерним, но и по горизонтали, с помощью механизма конъюгации, трансдукции, трансформации и другие.

4. У бактерий кроме хромосомного генома есть дополнительный - плазмидный геном, наделяющий бактерию-хозяина, важными биологическими свойствами: специфическим иммунитетом к различным антибиотика и другим химическим препаратам.

Если у бактерии увеличивается содержание ДНК, то также увеличивается количество рибосом. Содержание ДНК у бактерий зависит от условий роста. В благоприятных условиях оно возрастает. Регулируя содержание своих генов, бактерии приспосабливают скорость размножения к условиям роста.

Возможность регулировать свое размножение является главным условием выживания бактерий в окружающей среде и сохранения вида в природе.

Плазмиды и их значение

У вирусов клетка ценой собственной жизни способствует размножению.

Плазмиды наоборот своим присутствием обеспечивают размножение бактерий в неблагоприятных для них условиях (например, в присутствии химиопрепаратов). Спасая бактерии от гибели, обеспечивают собственное существование.

Плазмиды–это наипростейшие организмы, лишенные оболочки, собственных

Систем синтеза белка и мобилизации энергии; представляющие собой абсолютных

Внутриклеточных паразитов и наделяющие бактерий-хозяев полезными для них

Свойствами.

Медицинское и общебиологическое значение плазмид

Медицинское значение

1) Контролируют синтез факторов патогенности бактерий (у возбудителей чумы, сибирской язвы, дизентерии).

2) Наделяют бактерии факторами адгезии (прилипание) и инвазии (способность заражать), а также способностью синтезировать термолабильные и термостабильные энтеротоксины (например, возникновение диареагенных палочек, их несколько типов: энтеротоксигенные, энтеропатогенные, энтероинвазивные и т.д.)

3) Имеют значение К- плазмиды у патогенных бактерий, т.к. именно среди таких бактерий формируются новые эпидемиологические клоны патогенных бактерий. Часто становится важным в связи с широким применением антибиотиков.

Общебиологическое значение

Плазмиды выполняют 3 важнейшие функции:

1) Контролируют у бактерии обмен генетическим материалом;

2) Контролируют синтез фактора патогенности;

3) Являются средством самозащиты бактерий, т.к. обеспечивают их специфическим иммунитетом против лекарственных и др. веществ.

Изменчивость генома бактерий

Изменение генома, а, следовательно, и свойства бактерий может происходить в результате мутации и рекомбинации.

Мутации бактерий – это наследуемые изменения в последовательности

Нуклеотидов ДНК, которые приводят к появлению микробов с новыми

Свойствами.

Фенотипическим проявлением мутации могут быть:

· Изменение морфологии бактерий;

· Возникновение потребности в факторах роста (аминокислотах, витаминах и т.д.),

· Появление устойчивости к антибиотикам;

· Изменение чувствительности к температуре;

· Снижение вирулентности (степени патогенности).

Мутации бывают спонтанные (т.е. возникающие самопроизвольно) и индуцированные (т.е. направленные).

Спонтанные мутации- в результате ошибок репликации ДНК, вследствие

перемещения подвижных генетических элементов в процессе роста и размножения

бактерий.

Индуцированные мутации – возникают за счет воздействия на микробов мутагенов.

Различают мутагены:

· физические (УФЛ, ионизирующая радиация)

· биологические (транспортные нуклеиновые кислоты, вирусы, антибиотики).

· химические(азотистая кислота)

Существуют крупные и мелкие точечные мутации.

Крупные мутации – мутации при выпадении большого участка гена.

Точечные мутации – происходят внутри гена, и представляют собой замену, вставку

(дупликация), выпадение (делеция) одной пары азотистых оснований ДНК.

В результате точечных мутаций происходит наследственное изменение свойств микробной клетки, но она остается жизнеспособной.

Рекомбинация бактерий

К этой группе изменчивости относятся рекомбинации генов, которые происходят в результате конъюгации, трансдукции и трансформации.

В рекомбинации участвуют клетки-доноры (передающие генетический материал) и клетки-реципиенты(воспринимающие) его.

В результате их взаимодействия возникают клетки – рекомбинанты, у которых есть признаки обоих родителей - основной набор генов реципиента и минимальный набор генов донора.