Лекция №2.

Генетика

На модели бактерий и вирусов были открыты все основные закономерности генетики. 1.Особенности морфологической организации. а) не имеет ядерной мембраны, ядрышка. б) у большинства бактерий носителем генетической информации является ДНК. Если у эукариот ДНК-линейная, то у бактерий-кольцевая, и одна нить фиксирована на цитоплазмической мембране. Если раскрутить ,то длина будет в сотни раз превышать длину клетки. ДНК бактерий суперсперализована. Бактериальная клетка содержит одну хромосому, т.е. бактерия является гаплоидным организмом. в) Биохимические особенности.- У вирусов наследственный аппарат, не тДНК, но и РНК. У бактерий в составе ДНК находятся минорные основания, наличие которых защищает от действия собственных эндонуклеаз, которые бактерии выделяют в большом количестве, и которые могут расщеплять ДНК эукариотической клетки.

ДНК бактерий не содержит гистонов, а их роль выполнят полиамин.

Генетический аппарат бактерий представлен структурами, которые способны к автономной репликации. Таких структур две,-хромосомы, в которых закодирована вся жизненонеобходимая информация, в хромосоме бактерий содержится до 3 тыс. различных генов.

Элементы IS-короткие, 2000 нуклеотидные последовательности, которые 1) не несут структурных ген. 2) IS последовательность важна. Одинаковы у бактерий разных видов, родов, и даже считается что они одинаковы у прокариот и у эукариот. IS-элементы могут перемещаться как по хромосоме, так и между хромосомами. Они содержат 2 гена:1-й кодирует синтез трансферазу, этот фермент обеспечивает процесс исключения IS элемент из хромосомы и его интеграции в новой хромосоме. 2-й кодирует синтез репрессора, который регулирует весь процесс перемещения.

Трансфазомы- те же последовательности, но они еще имеют 1,2 структуры гена, несут генетическую информацию.

Одна бактериальная клетка может содержать несколько IS последовательностей, трансфозад. Репликация IS элементов является составной частью репликации хромосомы или плазмиды.

Значение этих элементов.

1. Перемещается по ДНК клетки или между ДНК. Эти подвижные элементы обеспечивают инактивацию генов тех участков, куда они переместившись встраиваются.

2. Они вызывают повреждения генетического материала.

3. Обеспечивает встраивание плазмиды в хромосому.

4. Обеспечивает распространение гена в популяции бактерий.

Плазмиды- это ДНК ,которые имеют кольцевую природу. В самых крупных плазмидах содержится не более 200 генов. Плазмиды клетки могут находиться в одном из двух альтернативных состояниях.

В плазмидах закодирована дополнительная генетическая информация, которая не является жизненно необходимой для клетки, но наличие этой информации сообщает её определенные селективные преимущества. В одной клетке может находиться очень много плазмид, подразделяющиеся на группы несовместимости. В состав плазмид входят структурные гены, гены отвечающие за собственную репликацию плазмиды, и некоторые плазмиды имеюттрагены, обеспечивающие трансмессивность плазмиды.

Виды:

Р плазмиды- кодир. множ. лекарств. Устойчивость.

R плазмиды- sex плазмида, кодирует синтез Ф пили.

Col плазмида-кодирует синтез веществ бактериоцин.

Бактериоцины-вещества белковой природы, которые губительно действуют на близкоролственные виды бактерий, при этомдля сомой клетки продуцирующие эти вещества, их синтез является губителен, но обеспечивает выживание популяции в целом.

Бактериям как и всем живым существам характерна изменчивость.

Различают два вида изменчивости: 1) Фенотипическая. Проявляется в виде модификаций.-это изменение свойств под влиянием внешних воздействий.

Модификации могут быть длительные и кратковременные. При мутации изменения касаются подавляющего большинства клеток популяции. 2) Генотипическая.-изменения проявляются в виде мутаций или рекомбинаций.

Мутации могут быть спонтанные и индуцируемые.

Рекомбинация у бактерий рассматриваются как аналоги полового размножения.

Рекомбинации- это взаимодействие между двумя геномами обладающими различными генотипами.

Особенности рекомбинаций:

1)Отсутствует мейоз. Образуется не зигота, а меразигота.

2)Всегда направлена от донора к реципиенту.

!!!3)количество генетического материала у реципиента всегда больше одного.

Рекомбинант содержит всю генетическую информацию реципиента и часть генетического.

Различают три вида рекомбинаций:

1. Трансформация- это обмен генетической информации с помощью чистой ДНК.

Передаются незначительная количество информации. В популяции бактерий всегда одни бактерии разрушаются и поэтому в популяции присутствует чистая ДНК., но-1) реципиент должен находиться в состоянии компитентности, т.е он готов пропустить этот фрагмент. 2) попавший в клетку фрагмент ДНК, чтобы встретиться с ДНК реципиента должен обладать комплиментарностью.

2. Трансдукция – этот способ переноса генетической информации с помощью умеренных фагов.

Для клеток донора фаг умеренный.

При индукции нарушается интегр. состояние фага, он переходит в свободное состояние и во время перехода может захватить часть генома донора.

Перейдя в свободное состояние он ведет себя как верулентный фаг., т.е размножается. Клетка погибает и выходит в межклеточное пространство. А затем находит клетку реципиента для которой он будет умеренным, поэтому он встраивается в геном клетки реципиента и встраивает часть генома донора. Такой фаг который несет часть генетической информации донора носит название трансдуцирующий фаг.

- спецефичная трансдукция – это когда фаг переносит один и тот же признак. Это зависит от того, что он встраивается в одну и туже область.

- неспецефичная трансдукция – фаг может переносить различные признаки.