Организация генетического материала у бактерий. Генотип, фенотип бактерий и генофонд их популяций

Материальной основой наследственности, определяющей генетические свойства всех организмов, в том числе бактерий и вирусов, является ДНК. Исключение составляют только РНК-содержащие вирусы, у которых генетическая информация закодирована в РНК. Однако в отличие от хромосомы эукариот гены прокариот организованы в более простую структуру, представляющую собой молекулу ДНК, «сто замкнутую в кольцо. Молекулярная масса ДНК у бактерий сравнительно велика: у Е. coli она равна 2 • 109.

Генотип микроорганизмов представлен совокупностью генов, определяющих его потенциальную способность к фенотипическому выражению записанной в них информации в виде определенных признаков. Условия окружающей среды способствуют проявлению (экспрессии) генов или, наоборот, подавляют их функциональную активность, выраженную в образовании определенных ферментов. У бактерий, имеющих определенный набор генов, функцию каждого из них определяют не прямым, а косвенным путем на основании изменения или утраты соответствующего признака при утрате какого-либо участка ДНК. Таким образом, заключение о функции гена делают на основании результатов сравнительного изучения признака присущего исходному генотипу и штамму с мутировавшим геном. В генетических исследованиях мутировавшие гены служат маркерами, которые дают возможность судить об их передаче и функционировании. Сцепленность таких маркеров с другими генами устанавливается путем их передачи от донорных к реципиентным клеткам в опытах трансформации трансдукции и конъюгации. Это позволяет установить их локализацию на бактериальной хромосоме и составить генетическую картуПлазмиды, транспозоны и Is-последовательности не являются генетическими элементами, жизненно необходимыми для бактериальновой клетки, поскольку они не несут информации о синтезе фермен-в«. участвующих в пластическом или энергетическом метаболизме. Вместе с тем они могут придавать бактериям определенные селективные преимущества, например резистентность к антибиотикам.Плазмиды несут две функции - регуляторную и кодирующую. Первая состоит в компенсации нарушений метаболизма ДНК клетки хозяина. Например, при интегрировании плаз-виды в состав поврежденного бактериального генома, не способного к репликации его функция восстанавливается за счет плазмидного репликона. Плазмиды патогенности. R-плазмиды имеют сложное молекулярное строение. В их состав входят: r-ген, который может содержать более мелкие мигрирующие элементы - Is-последовательности, транспозоны и tra-опероны. r-ген, ответственный за устойчивость бактерий к какому-либо антибиотику, контролирует синтез фермента, вызывающего его инактивацию или модификацию. Значительное число r-генов является транспозонами, которые могут перемещаться от плазмиды-носителя в другие репликоны. В одном r-гене может содержаться несколько транспозонов, контролирующих устойчивость к разным антибиотикам. Этим объясняется множественная лекарственная резистентность бактерий.

2, . Химиотерапи́я — лечение какого-либо инфекционного, паразитарного заболевания либо злокачественной опухоли (рака) с помощью ядовили токсинов, губительно воздействующих на инфекционный агент — возбудитель заболевания, на паразитов или на клетки злокачественных опухолей при сравнительно меньшем отрицательном воздействии на организм хозяина. Яд или токсин при этом называется химиопрепаратом, или химиотерапевтическим агентом.

В соответствии с тем, на уничтожение чего направлена химиотерапия, выделяют:

· антибактериальную химиотерапию или антибиотикотерапию;

· противогрибковую химиотерапию;

· противоопухолевую (цитостатическую или цитотоксическую) химиотерапию, использующую противоопухолевые препараты;

· противовирусную химиотерапию;

· противопаразитарную химиотерапию, в частности антигельминтную, противомалярийную

Герхард Домагк проводил систематический поиск применения новых красителей в медицинской практике. Вещества сначала тестировали по их влиянию на некоторые виды микробов. Затем определяли толерантные дозы для лабораторных животных и, наконец, изучали эффективность их действия на инфекции у животных и людей. Герхард Домарк был награжден Нобелевской премией по физиологии и медицине 1939 г. «за открытие антибактериального эффекта пронтозила». За три года до этого Адольф Гитлер, разгневанный фактом награждения антифашиста Карла фон Осецкого Нобелевской премией мира, запретил любому немцу получать Нобелевскую премию.

Он установил наличие различных форм лейкоцитов, значение костного мозга для образования гранулоцитов, дифференцировал определенные формы лейкозов и создал дуалистическую теорию кроветворения (1880—1898). В этот же период он открыл так называемые тучные клетки; впервые обнаружил существование гематоэнцефалического барьера; предложил специфический метод окрашивания микобактерий туберкулёза, способ многоцветной окраски мазков крови и гистологических препаратов. Создал первую сывороточно-контрольную станцию. Высказал идею о том, что клетки, ответственные за иммунные реакции, имеют на поверхности антигенраспознающие структуры — рецепторы. Эта идея, сыгравшая огромную роль в развитии иммунологии, нашла полное подтверждение.

Начиная с 1891 г. Эрлих стал разрабатывать методы лечения инфекционных болезней с помощью химических веществ. Он установил факт приобретения микроорганизмами устойчивости к химиотерапевтическим препаратам. Мировую славу Эрлиху принес разработанный им «препарат 606» (сальварсан), который оказался высокоэффективным при лечении сифилиса.

В 1901 г. Пауль Эрлих начал работать над проблемой злокачественных опухолей.

Он предложил много важных для клинической практики лабораторных реакций.

Нобелевская премия присуждена ему (совместно с И. И. Мечниковым) за работы в области иммунологии.

Билет 3

1, Морфологические формы бактерий

Различают несколько основных форм бактерий: кокковидные, палочковидные, извитые и ветвящиеся (рис. 2.1).

Сферические формы, или кокки - шаровидные бактерии размером 0,5-1 мкм, которые по взаимному расположению делятся на микрококки, диплококки, стрептококки, тетракокки, сарцины и стафилококки.

Микрококки (от греч. micros - малый) - отдельно расположенные клетки.

Диплококки (от греч. diploos - двойной), или парные кокки, располагаются парами (пневмококк, гонококк, менингококк), так как клетки после деления не расходятся. Пневмококк (возбудитель пневмонии) имеет с противоположных сторон ланцетовидную форму, а гонококк (возбудитель гонореи) и менингококк (возбу-дитель эпидемического менингита) имеют форму кофейных зерен, обращенных вогнутой поверхностью друг к другу.Стрептококки (от греч. streptos - цепочка) - клетки округлой или вытянутой формы, составляющие цепочку вследствие деления клеток в одной плоскости и сохранения связи между ними в месте деления.Сарцины (от лат. sarcina - связка, тюк) располагаются в виде пакетов из 8 кокков и более, так как они образуются при делении клетки в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.Стафилококки (от греч. staphyle - виноградная гроздь) - кокки, расположенные в виде грозди винограда в результате деления в разных плоскостях.

Палочковидные бактерии различаются по размерам, форме концов клетки и взаимному расположению клеток. Длина клеток 1-10 мкм, толщина 0,5-2 мкм. Палочки могут быть правильной(кишечная палочка и др.) и неправильной булавовидной (коринебактерии и др.) формы. К наиболее мелким палочковидным бактериям относятся риккетсии.Концы палочек могут быть как бы обрезанными (сибиреязвенная бацилла), закругленными (кишечная палочка), заостренными (фузобактерии) или в виде утолщения. В последнем случае палочка похожа на булаву (коринебактерии дифтерии).Слегка изогнутые палочки называются вибрионами (холерный вибрион). Большинство палочковидных бактерий располагается беспорядочно, так как после деления клетки расходятся. Если после деления клетки остаются связанными общими фрагментами клеточной стенки и не расходятся, то они располагаются под углом друг к другу (коринебактерии дифтерии) или образуют цепочку (сибиреязвенная бацилла).Извитые формы - спиралевидные бактерии, которые бывают двух видов: спириллы и спирохеты. Спириллы имеют вид штопорообразно извитых клеток с крупными завитками. К патогенным спириллам относятся возбудитель содоку (болезнь укуса крыс), а также кампилобактерии и хеликобактерии, имеющие изгибы, напоминающие крылья летящей чайки. Спирохеты представляют тонкие длинные извитые бактерии, отличающиеся от спирилл более мелкими завитками и характером движения. Особенность их строения описана ниже.