Генетичні рекомбінації: трансдукція, трансформація, кон'югація, транспозиція. Концепція генної інженерії. Механізми генетичної рекомбінації бактеріальної днк: трансформація, трансдукція, кон'югація Особливості побудови генетичних карт у прокаріотів

Генетичні рекомбінації- Перерозподіл генетичного матеріалу батьків у потомстві, що обумовлює комбінативну мінливість організмів. Вони відбуваються за участю ферментів у межах окремих генів.

Кон'югація –перенесення генетичного матеріалу з клітини-донора у клітину реципієнта при тісному контакті. Донорами генетичного матеріалу є клітини, що несуть F-плазміду. Бактеріальні клітини, які не мають F-плазміди, є реципієнтами.

Першим етапом кон'югації є прикріплення клітини донора до реципієнта за допомогою статевих ворсинок. Між клітинами утворюється кон'югаційний місток, через який із клітини-донора в клітину-реципієнт передається F-плазміда.

Якщо F-плазміда вбудована у хромосому бактерії, відбувається розрив однієї нитки ДНК за участю ендонуклеази. Проксимальний кінець ДНК через кон'югаційний місток проникає в клітину-реципієнт і відразу ж добудовується до двониткової структури. Нитка, що залишилася в клітині донора, є матрицею для синтезу другої нитки.

Трансформація- Безпосередня передача генетичного матеріалу донора реципієнтної клітини. Трансформація ефективно відбувається лише між бактеріями одного виду, що мають різний генотип.

Клітини, здатні приймати донорську ДНК, називають компетентними. Стан компетентності виникає у період зростання клітини і збігається з кінцем логарифмічної фази.

Трансформуючу активність мають двониткові фрагменти ДНК з молекулярною масою не менше 0,5-1х10 6

Процес трансформації складається з фаз:

1) адсорбція ДНК донора на клітині-реципієнті,

2) проникнення ДНК всередину клітини-реципієнта з подальшою деспіралізацією,

3) з'єднання однієї нитки ДНК з гомологічною ділянкою хромосоми реципієнта.

Трансдукція –передача генетичного матеріалу від однієї бактерії до іншої за допомогою фагів. Розрізняють:

1) неспецифічну трансдукцію– коли в клітину-реципієнт разом із фаговою ДНК переноситься будь-який ген донора. Перенесений фагом фрагмент ДНК бактерії-донора здатний включатися до гомологічної області ДНК клітини-реципієнта шляхом рекомбінації. Трансдукувальний фаг є тільки переносником генетичного матеріалу від одних бактерій до інших, а сама фагова ДНК не бере участі в утворенні рекомбінантів,

2) специфічну трансдукцію –фаг переносить специфічні гени від бактерії-донора до бактерії-реципієнта. При взаємодії трансдукуючих фагів з клітинами реципієнтного штаму відбувається включення гена бактерії-донора разом із ДНК дефектного фага в хромосому бактерії-реципієнта.

3) абортивну- коли принесений фагом фрагмент ДНК бактерії-донора не включається в хромосому бактерії-реципієнта, а знаходиться в її цитоплазмі і може у такому вигляді функціонувати. Під час поділу бактеріальної клітини-рекомбінанту принесений фрагмент ДНК донора передається лише одній із дочірніх клітин та згодом зникає.

Тема 6: Вчення про інфекцію. Хіміотерапевтичні препарати. Антибіотики.

Запитання для самопідготовки:

1. Інфекція. Умови виникнення та шляхи передачі збудника.

2. Форми інфекції та їх характеристика.

3. Періоди інфекційної хвороби.

4. Характеристика бактеріальних токсинів.

5. Антибіотики: класифікація, застосування, ускладнення прийому антибіотиків.

6. Методи визначення чутливості мікроорганізмів до антибіотиків.

7. Найважливіші групи хіміотерапевтичних препаратів та механізми їх дії.

Теоретичний матеріал для самопідготовки :

Дата завантаження: 2015-09-03 | Перегляди: 888 | Порушення авторських прав

Процес утворення геномів, що містять генетичний матеріал від двох батьківських форм. У бактерій здійснюється внаслідок кон'югації, трансформації, трансдукції.

Рекомбінації поділяють на законні та незаконні. Законна рекомбінація вимагає наявності протяжних, комплементарних ділянок ДНК у молекулах, що рекомбінуються. Вона відбувається лише між близькими видами мікроорганізмів.

Незаконна рекомбінація не потребує протяжних комплементарних ділянок ДНК.

Трансформація- процес поглинання клітиною організму вільної молекули ДНК із середовища та вбудовування її в геном, що призводить до появи у такої клітини нових для неї успадкованих ознак, характерних для організму-донора ДНК. Клітини, здатні сприймати донор
ну ДНК, називаються компетентними. Стан компетентності недовго. Воно виникає у певний період зростання бактеріальної культури. У стані компетентності клітинна стінка бактерій стає проникною для високополімерних фрагментів ДНК. Очевидно, це пов'язано з тим, що фрагмент ДНК, що трансформується, зв'язується з білком, утворюючи трансформасому, в якій він переноситься в бактеріальну клітину. Процес трансформації:

1).Адсорбція ДНК-донора на клітині-реципієнті.

2) проникнення ДНК усередину клітини-реципієнта;

3) з'єднання ДНК з гомологічною ділянкою хромосоми реципієнта з наступною рекомбінацією.

Після проникнення внутрішньо клітини трансформуюча ДНК деспіралізується. Потім відбувається фізичне включення будь-якої з двох ниток ДНК донора геном реципієнта.

Трансдукція- процес перенесення бактеріальної ДНК з однієї клітини до іншої бактеріофагом.

Неспецифічна: трансдукуючі фаги є лише переносником генетичного матеріалу від одних бактерій до інших, оскільки сама фагона ДНК не бере участі в утворенні рекомбінантів.

Специфічна: характеризується здатністю фага переносити певні гени від бактерії-донора до бактерії-
реципієнту.

Абортивна: принесений фагом фрагмент ДНК бактерії донора не включається в хромосому бактерії реципієнта, а міститься в цитоплазмі.

Кон'югація- односпрямоване перенесення частини генетичного матеріалу при безпосередньому контакті двох бактеріальних клітин.

Першим етапом є прикріплення клітини-донора до реципієнтної клітини за допомогою статевих ворсинок. Потім між обома клітинами утворюється кон'югаційний місток через який з клітини-донора в клітину-реципієнт можуть передаватися F-фактор та інші плазміди, що знаходяться в цитоплазмі бактерії-донора в автономному режимі. .

16) Біотехнологія- дисципліна, що вивчає можливості використання живих організмів, їх систем чи продуктів їхньої життєдіяльності для вирішення технологічних завдань, а також можливості створення живих організмів з необхідними властивостями методом генної інженерії.

Один із методів отримання вакцинних штамів: метод генної інженерії (інактивація гена, який відповідає за утворення факторів вірулентності патогенних мікробів).

Н-р, Векторні рекомбінантні вакциниодержують методом генної інженерії. Для цього геном вакцинного штаму вбудовують ген (вектор), що контролює утворення антигенів іншого збудника (чужорідного антигену). Наприклад, у штам вірусу віспи вакцини вбудовують антиген вірусу гепатиту В(HBs – антиген). Така векторна вакцина створює імунітет і проти віспи та гепатиту В.

Молекулярні вакцини отримують також методом генної інженерії.Так отримано вакцину проти гепатиту В, антигени якого синтезуються клітинами дріжджів.

17) Температура – ​​важливий чинник, що впливає життєдіяльність мікроорганізмів. Для мікроорганізмів розрізняють мінімальну, оптимальну та максимальну температуру. Оптимальна- Температура, при якій відбувається найбільш інтенсивне розмноження мікробів. Мінімальна– температура, нижче за яку мікроорганізми не виявляють життєдіяльності. Максимальна- Температура, вище якої настає загибель мікроорганізмів.

Сприятлива діяоптимальної температури використовується при вирощуванні мікроорганізмів з метою лабораторної діагностики, приготування вакцин та інших препаратів.

Гальмуюча діянизьких температур використовується при зберіганні продуктів та культур мікроорганізмів в умовах холодильника. Низька температура припиняє гнильні та бродильні процеси. Механізм дії низьких температур – загальмовування у клітині процесів метаболізму та перехід у стан анабіозу.

Згубна діявисокої температури (вища за максимальну) використовується при стерилізації . Механізмдії – денатурація білка (ферментів), ушкодження рибосом, порушення осмотичного бар'єру. Найбільш чутливі до дії високої температури психрофіли та мезофіли. Особливу стійкістьвиявляють суперечкибактерій.

Фізичні методи:стерилізація високою температурою, УФ опроміненням, іонізуючим опроміненням, ультразвуком, фільтруванням через стерильні фільтри.

Пастеризація - часткова стерилізація (спори не гинуть), яка проводиться при відносно низькій температурі одноразово. Пастеризацію проводять при 70-80 ° С, 5-10 хв або при 50-60 ° С, 15-30 хв. Пастеризація використовується для об'єктів, що втрачають свої якості при високій температурі. використовують для деяких харчових продуктів: молока, вина, пива . При цьому не пошкоджується їхня товарна цінність, але суперечки залишаються життєздатними, тому ці продукти потрібно зберігати на холоді.

Контроль стерилізації.

У зв'язку з поширенням останніми роками мікроорганізмів, високо резистентних до дії факторів довкілля, посилюються способи стерилізації та контролю за її якістю.

Для контролю стерилізації використовуються:

1. Фізичні методи– максимальні та контактні термометри.

2. Хімічні речовинияк температурні індикатори Це порошкоподібні речовини із строго визначеною температурою плавлення: бензонафтол(110°С), антипірин (113°С), резорцин та сірка (119°С), бензойна кислота (120°С). Ці речовини змішують з невеликою кількістю сухої анілінової фарби (фуксин, метиленовий синій) і поміщають у запаяні скляні трубочки, які укладають між предметами, що стерилізуються. Цей метод використовують для контролю режиму стерилізації в автоклаві. Якщо температура в автоклаві була достатньою, речовина в трубочці плавиться і забарвлюється в колір барвника, який розчиняється в цій речовині.

3. Біологічні методи- Використання термостійкої спороутворюючої тест культури – Bacillus stearothermophilus. Його суперечки гинуть при 121 ° С за 15 хв при їх вмісті в 1 мл середовища 106 клітин. Біологічний тест використовують для контролю режиму стерилізації у печі Пастера . Пробірки зі смужками марлі, фільтрувального паперу, з шовковою ниткою, заражені спорами, поміщають у шафу між предметами, що стерилізуються. Після стерилізації в пробірку вносять поживний бульйон і спостерігають зростання мікроорганізмів.

18) Стерилізація текучою парою.

Метод заснованийна бактерицидній дії пари (100°С) щодо лише вегетативних клітин.

Апаратура– автоклав із незакрученою кришкою або апарат Коха.

Апарат Коха -це металевий циліндр із подвійним дном, простір у якому на 2/3 заповнено водою. У кришці – отвори для термометра та для виходу пари. Зовнішня стінка фанерована матеріалом, що погано проводить тепло (лінолеум, азбест). Початок стерилізації – час від закипання води та надходження пари до стерилізаційної камери.

Матеріал і режим стерилізації. Цим методом стерилізують матеріал, який не витримує температуру вище 100 ° С: живильні середовища з вітамінами, вуглеводами (середовища Гісса, Ендо, Плоскірєва, Левіна), желатином, молоко.

При 100°С суперечки не гинуть, тому стерилізацію проводять кілька разів. дробова стерилізація - 20-30 хв щодня протягом 3 днів.

У проміжках між стерилізаціями матеріал витримують за кімнатної температури для того, щоб проросли суперечки у вегетативні форми. Вони гинуть при наступному нагріванні при 100°С.

Тиндалізація та пастеризація.

Тиндалізація -метод дробової стерилізації за температури нижче 100°С. Вона використовується для стерилізації об'єктів, які не витримують 100°С: сироватка, асцитична рідина, вітаміни . Тиндалізація проводиться у водяній бані при 56 ° С по 1 годині 5-6 днів.

Подібна інформація.

Генетичні рекомбінації у еукаріотів - це утворення індивідуумів з новим поєднанням ознак в результаті статевого процесу. Нова особина отримує кілька генів від одного з батьків і кілька від іншого, генетично відмінного батька. Завдяки процесу рекомбінації збільшується кількість спадкових змін, які може впливати відбір.

У прокаріотів генетична рекомбінація відноситься до так званих парасексуальних процесів. У цих організмів відомі три процеси, з яких генетичний матеріал від двох різних батьків може рекомбінуватися. Це трансформація, кон'югація та трансдукція. Однак в жодному з цих процесів не відбувається справжнього злиття клітин або повного злиття нуклеоїдів. Лише частина генетичного матеріалу клітини-донора передається клітині-реципієнту. Таким чином, реципієнт стає диплоїдним, тому що частина його генетичного матеріалу доповнюється генетичним матеріалом донора.

У такій неповній зиготі, яка називається мерозиготою, сформованою в результаті перенесення генів, генетичний матеріал реципієнтної клітини називається ендогенним, а генетичний фрагмент, переданий з донора, - екзогенним. Зазвичай екзогенна та ендогенна частини з'єднуються та обмінюються сегментами негайно після перенесення.

Трансформація- це процес перенесення генів, при якому частина ДНК клітини-донора, отримана або естрагуванням, або при природному лізисі клітин, може проникати в споріднену (одного і того ж виду або близьких) бактеріальну клітину-реципієнт. В результаті відбувається включення до ДНК реципієнта фрагментів хромосоми ДНК донора, що обумовлює зміну ознак бактерії-реципієнта.

Процес трансформації можна поділити на кілька стадій: 1 - контакт ДНК з поверхнею клітини; 2 - проникнення ДНК у клітину; 3 - з'єднання трансформуючої ДНК з відповідним фрагментом хромосоми реципієнта. Подальший процес пов'язаний із рекомбінацією частини екзогенної молекули трансформуючої ДНК з реципієнтною ендогенною хромосомною ДНК. Остання стадія – реплікація включеної до хромосому нової інформації.

У лабораторних умовах трансформація здійснюється в такий спосіб. ДНК певного штаму бактерій вилучають, очищають і змішують з клітинами бактерій іншого штаму, що відрізняється від першого одним або декількома спадковими властивостями. Культуру піддослідного мікроорганізму залишають зростати. Серед потомства можна виявити невелику кількість клітин з деякими властивостями штаму, з якого було вилучено ДНК.

Дуже рідко буває, що одинична бактеріальна клітина набуває в результаті трансформації більш ніж одну нову властивість. Передача через ДНК більшої кількості ознак спостерігається лише в тому випадку, якщо культура мікроба-донора генетично близька до клітин мікроба-реципієнта.

За допомогою трансформуючої ДНК можуть передаватися такі ознаки, як капсулоутворення, синтез необхідних клітин речовин, ферментативна активність, стійкість до отрути, антибіотиків та інших лікарських речовин.

Трансформацію спостерігали у багатьох бактерій, зокрема у представників пологів Bacillus, Rhizobium, Streptococcus та ін.

Кон'югація- процес, при якому батьківські клітини, що зблизилися, з'єднуються зазвичай за допомогою кон'югаційних містків, через останні відбувається обмін генетичним матеріалам. Кон'югацію досліджували у різних бактерій (Escherichia, Shigella, Salmonella, Pseudomonas), зокрема вона добре вивчена у Escherichia coli.

Можливість клітини стати донором визначається специфічним статевим фактором F (від англ. Fertility – плодючість), який при кон'югації переноситься з однієї бактеріальної клітини до іншої. Ці клітини були названі F+-клітинами. Клітини бактерій, що не мають F-фактору, є реципієнтами генетичного матеріалу і позначаються F - Статевий фактор F відноситься до кон'югативних плазмід і являє собою циркулярно замкнуту молекулу ДНК з молекулярною масою 64х106 а. е.м. F-плазміда обумовлює утворення на поверхні клітини однієї або двох так званих статевих фімбрій, або F-pili, що сприяють з'єднанню клітин-донорів з клітинами - реципієнтами, а також незалежну від хромосоми реплікацію власної ДНК та утворення продуктів, які забезпечують перенесення генетичного матеріалу як самої F-плазміди, і хромосоми клітини. F-плазміда знаходиться в цитоплазмі автономно, поза бактеріальною хромосомою. Однак вона має здатність включатися (ітегрувати) у певні місця бактеріальної хромосоми і ставати її частиною.

В результаті інтеграції F-плазміди до складу бактеріальної хромосоми утворюється так званий Hfr-штам (High frequency of recombination – висока частота рекомбінації). Коли відбувається схрещування Hfr-штаму з F - бактеріями, то, як правило, F - фактор не

Передається, а гени хромосоми бактерій передаються із досить високою частотою. На початку процесу кон'югації клітини-донори F+ або Hfr з'єднуються з клітинами-реципієнтами (завдяки наявності у донорів F-pili). Згодом між клітинами утворюється кон'югаційний місток і через нього, з клітини-донора до клітини-реципієнта, передається генетичний матеріал або F-плазміди, або хромосоми. Зазвичай при кон'югації передається лише один ланцюг ДНК-донора, а другий (комплементарний) ланцюг добудовується в клітині реципієнта. Перенесення, як правило, починається з одного кінця хромосоми і продовжується з подальшим перенесенням інших ділянок її (рис. 21).

Перенесення генетичного матеріалу можна перешкоджати в будь-який час, розділяючи кон'югуючі пари за допомогою сильного струшування суспензії мікроорганізмів, що знаходяться в рідкому середовищі. У цьому випадку лише деякі властивості чоловічих клітин переносяться до жіночої клітини і можуть проявитися в потомстві. Рано чи пізно перенесення припиняється у більшості кон'югуючих пар і тоді, коли їх штучно не поділяють. Це тому, що кон'югаційний місток неміцний і легко руйнується, не впливаючи на життєздатність клітин.

Таким чином, в результаті кон'югації реципієнтна клітина F - перетворюється на мерозиготу, що містить через мимовільне переривання перенесення генетичного матеріалу тільки частина хромосоми-донора F+ на додаток до власної хромосоми. В результаті процесу кросинговера (перехрест хромосом, при якому гени змінюються місцями), що спостерігається і в інших організмів, утворюється нова комбінація генетичного матеріалу. Залежно від місця розташування обміну генетичного матеріалу в потомстві можуть виникнути рекомбінанти різного типу.

Трансдукція- Процес перенесення генетичного матеріалу від однієї бактеріальної клітини до іншої за допомогою бактеріофага. Інакше кажучи, фаг у своїй грає як би роль гамети, переносячи у клітину - реципієнт фрагмент ДНК клітини-донора. Трансдукція відбувається за участю помірних фагів.

Відомі три основні типи трансдукції: загальна (неспецифічна), локалізована (специфічна) та абортивна. При неспецифічній трансдукції відбувається передача різних фрагментів ДНК від бактерій-донорів до бактерій - реципієнтів за допомогою помірних трансдукуючих фагів. При цьому принесений фагом фрагмент ДНК донора здатний включатися в гомологічну ділянку ДНК клітини реципієнта шляхом рекомбінації.

Специфічна трансдукція характеризується здатністю фага переносити від бактерій – донорів до бактерій – реципієнтів лише певні гени. Це зумовлено тим, що утворення трансдукуючого фага відбувається в результаті з'єднання його ДНК з певними бактеріальними генами, розташованими на хромосомі клітини-донора. Вважають, що кожна частка фага переносить або лише один бактеріальний ген, або кілька близьких генів.

При Абортивна трансдукціяпринесений фагом фрагмент хромосоми клітини - донора не входить у хромосому клітини-реципієнта, а розміщується у її цитоплазмі автономно й у такому вигляді може функціонувати. У процесі поділу клітини - реципієнта трансдукований фрагмент ДНК - донора може передаватися лише одній із двох дочірніх клітин, тобто успадковується однолінійно, у зв'язку з чим втрачається у потомстві.

При трансдукції можливе перенесення генів, що контролюють поживні особливості бактерій, їх стійкість до лікарських речовин, ферментативну активність, руховий апарат (джгутики) та інші властивості.

Перенесення ознак за допомогою процесу трансдукції виявлено у представників пологів Bacillus, Pseudomonas, Salmonella, Escherichia та ін.

ГЕНЕТИЧНІ РЕКОМБІНАЦІЇ у еукаріотів відбуваються в процесі статевого розмноження шляхом взаємного обміну фрагментами хромосом, при цьому з двох батьківських хромосом утворюються дві рекомбінантні, тобто. виникають дві рекомбінантні особини.

У прокаріотів немає статевого розмноження в результаті внутрішньогеномних перебудов: зміна локалізації генів в межах хромосоми, або при проникненні в реципієнта частини ДНК донора → формування мерозиготи, тобто. утворюється лише ОДИН РЕКОМБІНАТ.

ГенР відбуваються за участю ферментів у межах окремих генів чи груп зчеплень генів. Існують спеціальні REC-ГЕНИ, що визначають здатність бактерій до рекомбінацій. Передача генетичного матеріалу від Б! до Б! відбувається шляхом трансформації, трансдукції та кон'югації, а плазмідних генів - шляхом трансдукції та кон'югації.

ТРАНСФОРМАЦІЯ -безпосередня передача генетичного матеріалу (фрагменту ДНК) донора Рец #. (Вперше Гріффітс – досвід з живим авірулентним безкапсульним штамом пневмокока, к/й став вірулентним при обробці екстрактом убитих капсульних пневмококів.)

З донорної ДНК реципієнтну клітину зазвичай передається лише один ген, т.к. фрагмент ДНК, який може проникнути в Рец дуже маленький. Трансформації піддається лише частина клітин Б!! популяції - компетентними. Стан компетентності (коли стінка Б! проникна високополімерних (Мг=0,5–1 млн) фрагментів ДНК) виникає зазвичай наприкінці LOG–ФАЗЫ.

Фази процесу трансформації:

1) адсорбція ДНК-донора на Рец #;

2) проникнення ДНК всередину Рец і деспіралізація ДНК.

3) з'єднання будь-якої з двох ниток ДНК донора з гомологічною ділянкою хромосоми реципієнта і подальша рекомбінацією.

Ефективність залежить від ступеня гомологічної ДНК донора і реципієнта, що визначає кінцевий результат, тобто кількість формуються рекомбінантів (трансформантів) міжвидова трансформація відбувається набагато рідше, ніж внутрішньовидова.

ТРАНСДУКЦІЯ- Передача генетичного матеріалу за допомогою фагів. Розрізняють три типи трансдукції:

Неспецифічна (загальна).У момент складання фагових частинок в їх головку може проникнути БУДЬ-ЯКИЙ фрагмент ДНК Б!-донора. Разом з фагової ДНК переносяться будь-які гени донора і включаються в гомологічну область ДНК Рец# шляхом рекомбінації. Фаги лише переносять генетичного матеріалу

Специфічна- Фаг переносить ВИЗНАЧЕНІ гени при вищепленні профагу з Б! хромосоми разом із рядом розташованими генами, при цьому фаг стає дефектним. При взаємодії фага з Рец# відбувається включення гена донора та дефектного фага в хромосому РецБ!, а Б!! стають несприйнятливими до подальшого зараження вірулентним фагом.

Абортивна- фрагмент ДНК бактерії-донора не включається в хромосому РецБ!, а міститься в цитоплазмі і в такому вигляді функціонує. Під час поділу цей фрагмент ДНК передається лише одній дочірній #, і зрештою втрачається у потомстві.

КОН'ЮГАЦІЯ- Перенесення генетичного матеріалу з клітини-донора в клітину реципієнта при їх схрещуванні. Донори – ## з F-плазмідою (статевий фактор). При схрещуванні F+ з F–#статевий фактор передається незалежно від хромосоми донора, при цьому майже всі Рец# стають F+.

F-плазміда може інтегрувати Б! хромосому. У деяких випадках вона звільняється, захоплюючи при цьому зчеплені з нею Б! гени (позначаються із зазначенням включеного гена: F-lac).

1) прикріплення клітини-донора до Рец# за допомогою SEX-ПИЛЕЙ

2) утворення кон'югаційного МОСТИКА, через який передається F-фактор та інші плазміди, що знаходяться в цитоплазмі донора.

3) розрив одного з ланцюгів ДНК (у місці включення F-плазміди) за участю ендонуклеази. Один кінець ДНК проникає в Рец# і відразу ж добудовується до 2-ниткової структури. При переносі захоплюється частина ДНК Б!-донора - Hfr-штами (HIGH FREQUENCY OF RECOMBINATION). При схрещуванні Hfr-штаму з F-# F-фактор, не передається (бо кон'югаційний місток розривається, а F-фактор розташований у дистальній частині хромосоми). Передаються лише гени Б! хромосоми, розташовані поблизу початку перенесення (О-точка (origin)).

4) На решті # нитки ДНК синтезується 2 ланцюжка.

22. Спори та спороутворення у мікроорганізмів, властивості спор, методи виявлення спор.

Спороутворення спостерігається за умов, несприятливих для вегетативних форм. У бактерій виділяють 3 види спор:

– ЕНДОСПОРИ (справжні суперечки) – розташовуються всередині, мають високий коефіцієнт світлозаломлення.

- АРТОСПОР - обр-ся в рез фрагментації вегетуючих Б!!

- ХЛАМІДІОСПОРИ (мікроцисти) - формуються в різ потовщення стінок вегетуючої # і накопичення запасних піт в-в.

До спороутворення здатна лише невелика група еубактерій, та якщо з патогенних для чка лише – Clostridium і Bacillus. Кожна вегетативна утворює 1 ендоспору. Спори СТІЙКІ до t°С, висихання, радіації та хімічних в-вам (включаючи 70° етанол). Можуть зберігатися дуже довго. Імовірно, суперечки можуть зберігатися в сухому грунті до 1000 років, але фактично вже за 50 років 90% суперечки втрачають життєздатність.

Морфологічно суперечки м.б. круглими, овальними, еліптичними, деякі мають «ребра жорсткості».

ПРОЦЕС СПОРУЛЯЦІЇ починається відразу при виникненні дефіциту поживних речовин і триває близько 8год, при цьому ніяких зовнішніх джерел живлення або енергії не потрібно. Стимулюють – глюкоза, Р та NH 4 , пригнічують – пептон, лактоза, NaCl, CaCl 2 . Виділяють слід ЕТАПИ:

1) Підготовча стадія – припиняється розподіл, починається накопичення ліпідних включень.

2) Стадія передспори – з'являється еліптична оболонка, що оточує ділянку цитоплазми із зміненою щільністю та тинкторіальними властивостями.

3) Формування оболонки

4) Стадія дозрівання суперечки – відбувається її ущільнення та припинення будь-яких переміщень в #-спорангії.

5) Руйнування батьківської #.

6) У оптимальних умовах відбувається проростання суперечки. Спочатку вона активно поглинає воду і набухає, посилюється дихання, зростає активність ферментів, відбувається виділення АК – активація метаболізму (у цей період суперечки втрачає терморезистентність). Потім суперечка лопається і з неї виходить вегетативна форма.

Прокаріотам не властиве статеве розмноження . Рекомбінація у них відбувається внаслідок внутрішньогеномних перебудов, що полягають у зміні локалізації генів у межах хромосоми, або при проникненні в клітину реципієнта частини ДНК донора.

В результаті рекомбінацій утворюється лише один рекомбінант, генотип якого представлений в основному генотипом реципієнта з включеним до нього фрагментом ДНК донора.

Генетичні рекомбінації відбуваються з участю низки ферментів не більше окремих генів чи груп зчеплених генів. Існують спеціальні гес-гени, які детермінують рекомбінаційну здатність бактерій. Передача генетичного матеріалу (хромосомних генів) від одних бактерій до інших відбувається шляхом трансформації, трансдукції та кон'югації. Передача плазмідних генів - шляхом трансдукції та кон'югації.

Трансформація - Зміна одного типу клітин при дії активного початку з іншого типу клітин. Феномен відкрив Гріффіт у Streptococcus pneumoniae (1928); пізніше Евері, Маклеод і Мак Карті (1944) виділили трансформуючий початок пневмококів у формі молекули ДНК. Це і стало першим прямим доказом того, що носієм генетичної інформації є ДНК.

Загиблі бактерії постійно вивільняють ДНК, яка може бути сприйнята іншими бактеріями. Традиційно будь-яка чужорідна ДНК, що потрапляє в бактеріальну клітину, розщеплюється ендонуклеазами. За деяких умов така ДНК інтегрується в геном бактерій та змінює його. Вбудовування плазмідної ДНК може змінювати вірулентність бактерій. В обміні генетичною інформацією трансформація відіграє незначну роль.

Трансдукція - перенесення фрагмента ДНК від однієї клітини (донора) до іншої (реципієнта) за допомогою бактеріофага. Явище відкрив Ледерберг та Циндер (1952). Виділяють 3 типи трансдукції:

неспецифічна (загальна) - в клітині, інфікованій бактеріофагом, під час складання дочірньої популяції в голівки деяких фагів разом з вірусною ДНК може проникнути будь-який фрагмент бактеріальної ДНК або плазміди. У цьому випадку, фаг втрачає частину свого геному, стає дефектним і здатний викликати трансдукцію. При такій формі трансдукції клітини-реципієнти можуть бути внесені практично будь-які гени.

специфічна характеризується здатністю фага переносити певні гени від бактерії-донора до бактерії-реципієнта. Це пов'язано з тим, що утворення бактеріофага, що трансдукує, відбувається шляхом вищеплення профагу з бактеріальної хромосоми разом з генами, розташованими на хромосомі в клітині-донора поруч з профагом. При взаємодії трансдукуючих фагів клітинами реципієнтного штаму відбувається включення гена бактерії-донора разом із ДНК дефектного фага в хромосому бактерії-реципієнта. Бактерії, лізогеновані дефектним фагом, несприйнятливі, як і всі лізогенні клітини, до подальшого зараження гомологічним вірулентним фагом.

абортивна. Принесений фагом фрагмент ДНК бактерії-донора не включається в хромосому бактерії-реципієнта, а знаходиться в її цитоплазмі і може в такому вигляді функціонувати. Під час поділу бактеріальної клітини трансдукований фрагмент ДНК-донора може передаватися лише одній із двох дочірніх клітин, тобто успадковуватися однолінійно і поступово втрачатися.

Кон'югація - перенесення генетичного матеріалу їх клітини-донора до клітини-реципієнта при їх схрещуванні. Процес кон'югації у бактерій вперше виявлено Д. Ледербергом та Е. Тейтумом у 1946 р. Пізніше з'ясувалося, що донорами генетичного матеріалу є клітини, що несуть F-плазміду (статевий фактор). При схрещуванні F + з F клітиною статевий фактор передається незалежно від хромосоми донора, якщо плазміда знаходиться в автономному стані. При цьому майже всі реципієнтні клітини отримують F плазміду і стають F + клітинами.

Етапи кон'югації:

прикріплення клітини-донора до реципієнтної клітини за допомогою статевих ворсинок (sex pili).

утворюється кон'югаційний місток, через який з клітини-донора до клітини-реципієнта можуть передаватися F-фактор та інші плазміди, що знаходяться в цитоплазмі бактерії-донора в автономному стані.

Інтеграція F-плазміди до складу бактеріальної хромосоми призводить до розриву однієї з ниток ДНК, що забезпечує можливість перенесення до реципієнтної клітини.

Постановка досвіду трансдукції

Помірний фаг, отриманий при фільтруванні з культури E.coli в обсязі 1 мл, вносять у стерильну пробірку, потім в цю пробірку вносять 1 мл бульйонної культури E.coli, не здатної розщеплювати лактозу. Досвідчену пробірку витримують у термостаті 40 хв. Потім роблять висіви на сектори чашки із середовищем Ендо: помірний фаг; E.coli lac-; із дослідної пробірки.

Постановка досвіду кон'югації

В окрему стерильну пробірку вносять бульйонну культуру донора і бульйонну культуру реципієнта обсягом по 1 мл. Досвідчену пробірку витримують у термостаті 40 хв. Потім виробляють висіви культури донора, реципієнта та суміш донора з реципієнтом на окремі сектори мінімального живильного середовища. Інкубують 24 години 37°С.