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.