64. Понятие роста, размножения. Основные параметры роста культур: время генерации прокариот, скорость роста и выход биомассы.

Ответ. Жизнедеятельность бактерий характеризуется ростом — формированием структурно-функциональных компонентов клетки и увеличением самой бактериальной клетки, а также размножением — самовоспроизведением, приводящим к увеличению количества бактериальных клеток в популяции. Одним из основных показателей, характеризующих адекватность условий ферментации, служит скорость роста продуцента. Скорость роста (увеличение биомассы) организмов с бинарным делением в хорошо перемешиваемой среде в периодической культуре будет пропорционально концентрации микробной биомассы: dX/dt = µX, где dX/dt – скорость роста, Х – биомасса, µ – коэффициент пропорциональности, (удельная скорость роста); параметр аналогичен сложным процентам (например, если удельная скорость роста равна 0.1 ч–1, то есть увеличение биомассы равно 10 % в час). Размножение бактерий определяется временем генерации, т.е. периодом в течение которого осуществляется деление клетки. Продолжительность генерации зависит от вида бактерий, возраста, популяции состава питательной среды, температуры и других факторов. В оптимальных условиях время генерации у разных бактерий колеблется довольно в широких пределах: от 20 мин. у кишечной палочки до 14 ч у микобактерий туберкулеза, в связи с чем их колонии образуются через 18-20 ч либо через 3-6 недель соответственно. Выход биомассы: максимальная концентрация клеток или плотность бактериальной биомассы к концу экспоненциальной и началу стационарной фазы роста бактериальной популяции. Определяют подсчетом бактерий или фотонефелометрически. Величина выхода биомассы зависит от природы организма и условий культивирования.

65. Классификация мутаций.

Ответ. Мутация – изменение первичной структуры ДНК, проявляющееся наследственно закрепленной утратой или изменением какого-либо признака или группы признаков. Фенотипическим проявлением мутаций могут быть: изменение морфологии бактериальной клетки, возникновение потребностей в факторах роста (например, в аминокислотах, витаминах), т.е. ауксотрофностью; появление устойчивости к антибиотикам; изменение чувствительности к температуре; снижение вирулентности (аттенуация). Мутации могут быть спонтанными, т.е. возникающими самопроизвольно, без воздействия извне, ииндуцированными. Спонтанные мутации проявляются в результате ошибок репликации ДНК и вследствие перемещения подвижных генетических элементов в процессе роста и размножения бактерий. Индуцированные мутации возникают под влиянием внешних факторов, которые называются мутагенами. В зависимости от места возникновения мутации могут быть генными и хромосомными. Генные мутации возникают в пределах одного гена, хромосомные – в нескольких генах и представляют собой крупные перестройки, затрагивающие крупные фрагменты ДНК. По протяженности повреждений мутации бывают точечными, когда повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов, и протяженными (аберрации). В этом случае может наблюдаться выпадение нескольких пар нуклеотидов (делеция), добавление нуклеотидных пар (дупликация) или поворот участка ДНК на 180° (инверсия). Мутации со сдвигом считывания (фраймшифт-мутации) затрагивают один ген; обусловлены удалением или вставкой какого-либо нуклеотида в ДНК, что приводит к «сдвигу» считывания, т.е. изменению всех последующих кодонов. Нонсенс-мутации (бессмысленные мутации) обусловлены включением в кодирующую последовательность терминального кодона, что вызывает преждевременное окончание транскрипции. Эта мутация приводит либо к синтезу очень коротких нефункциональных белков, либо к полному прекращению синтеза белка. Мутации деформации спирали ДНК образуются в результате димеризации расположенных близко нуклеотидов, особенно тимина, индуцированной УФ-излучением. Образовавшееся циклобутановое кольцо нарушает симметрию ДНК и препятствует правильной репликации. Мутагены бывают физическими (УФ-лучи, γ-радиация), химическими (аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований, например, 2-аминопурин, азотистая кислота и ее аналоги и др.) и биологическими (транспозоны).