25. Позахромосомніфактори спадковості бактерій. Плазміда. Мігруючі генетичні елементи, транспозоони. Селекції

Плазміди - позахромосомні мобільні генетичні структури бактерій, що представляють собою замкнуті кільця 2 ниток ДНК. По розмірах складають 0,1-5 % ДНК хромосоми. Плазміди здатні автономно копіюватися (реплікуватися) і існувати в цитоплазмі клітки, тому в клітці може бути кілька копій плазмід. Плазміди можуть включатися (інтегрувати) у хромосому і реплікуватися разом з нею. Розрізняють трансмісивні і нетрансмісивні плазміди. Трансмісивні (конюгативні) плазміди можуть передаватися з однієї бактерії в іншу.

Термін плазміди уперше введений американським ученим Дж. Ледербергом (1952) для позначення статевого фактора бактерій. Плазміди несуть гени, не обов'язкові для клітин-хазяїна, додають бактеріям додаткові властивості, що у визначених умовах навколишнього середовища забезпечують їхні тимчасові переваги в порівнянні з безплазмідними бактеріями.

У бактерій різних видів виявлені R-плазміди, що несуть гени, відповідальні за

множинну стійкість до лікарських препаратів, антибіотикам, сульфаніламідам і ін., F-плазміди, чи статевий фактор бактерій, що визначає їхню здатність до кон'югації й утворення полових пілей, Ent-плазміди, що детермінують продукцію ентеротоксина.

Плазміди можуть визначати вірулентність бактерій, наприклад збудників чуми, правця, здатність ґрунтових бактерій використовувати незвичайні джерела вуглецю, контролювати синтез білкових антибіотикоподібніх речовин - бактеріоцинів, які детермінуються плазмідами бактеріоциногенії, і т.д. Існування безлічі інших плазмід у мікроорганізмів дозволяє думати, що аналогічні структури широко поширені в найрізноманітніших мікроорганізмів.

Плазміди піддані рекомбінаціям, мутаціям, можуть бути еліміновані (вилучені) з бактерій, що, однак, не впливає на їхні основні властивості. Плазміди є зручною моделлю для експериментів по штучній реконструкції генетичного матеріалу, широко використовуються в генетичній інженерії для одержання рекомбінантних штамів. Завдяки швидкому самокопіюванню і можливості конюгаційної передачі плазмід усередині виду, між чи видами навіть родами плазміди відіграють важливу роль в еволюції бактерій.

Транспозоони – генетичні елементи здатні переміщуватися по хромосомі. Інтрони- можуть звільнятися з клітини, приєднують генетичні елементи зовні і знову включаються в клітину.

Для удосконалення продуктивності використовують селекцію. Рентген променями і хім. речовинами прискорюють мутагенний процес шляхом добору раси (виробничі штами). Таким чином підвищується вихід зокрема антибіотиків. Створення штамів МіО дозволило добувати стимулятори росту, АМК, вітамінів, ферментів. Проведення вибирають в оточуючому середовищі потрібний продуцент. Потім іде пошук і зміна штаму шляхом впливу на гени. Методи: штучний добір, гібридизація. В результаті неспорідненого схрещування з кожним наступним поколінням підвищує гетерозиготність нащадків. Це значно підвищує продуктивність МіО.

26. Мікробіологічні основи генної інженерії, генно-інженерні процеси у медицині.

Генетика мікроорганізмів як навчання про спадковість і мінливість має характерні риси, що відповідають їхній будівлі і біології. Найбільш вивчена генетика бактерій, характерними рисами яких є малі розміри і велика швидкість розмноження бактеріальної клітки, що дозволяє простежити генетичні зміни протягом невеликого проміжку часу на великому числі популяцій. Бактеріальна клітка має одинарний набір генів (немає алелей). Хромосома бактерій є полінуклеотидом (два полинуклеотидні ланцюжки ДНК) довжиною 1000 мкм і мол. масою близько 1,5.2-10'Д. Вона суперспіралізована і замкнута в кільце: містить від 3000 до 5000 генів. Аналогічно хромосомі в цитоплазмі бактерій розташовуються ковалентні замкнуті кільця ДНК, називані плазмідами (позахромосомні фактори спадковості). Маса плазмін значно менше маси хромосом. Хромосома і плазміда здатні до автономного самокопіювання, реплікації, тому їх називають репліконами. Властивості мікроорганізмів, як і будь-яких інших організмів, визначаються їхнім генотипом, тобто сукупністю генів даної особи. Термін геном у відношенні мікроорганізмів майже синонім поняття генотип. В основі мінливості лежить або зміна реакції генотипу на фактори навколишнього середовища, або зміна самогогенотипа в результаті мутації чи генів їхньої рекомбінації. У зв'язку з цим фенотипову мінливість підрозділяють на спадкову і неспадкову.

Значення генетики мікроорганізмів: розробка патогенетичних основ лікування і профілактики інфекційних хвороб, способів діагностики (полімеразна ланцюгова реакція, Днк-зонди), створення профілактичних, лікувальних і діагностичних препаратів.

Використання у медицині: перш за все-інсулін, інтерферон і гормон росту-соматотропін. Є можливість виробляти і інші препарати, але найбільш ефективними і економічно вигідними виявились описані вище. Генна інженерія (Гі) – розділ молекулярної біології який вивчає можливості і методи створення експерементальним шляхом нових генетичних структур. Гі допамагає розвитку біотехнології (виробництво за допомогою мікробів різних речовин і продуктів – антибіотиків, ферментів, гормонів, вітамін) За допомогою Гі проводять наукові дослідження на молекулярному рівні. Для досягнення мети в генній інженерії викор такі способи: злиття соматичних клітин (не статевих), перенесення ядер з клітини в клітину, перенесення хромосом або їх фрагментів, або окремих генів. Основні етапи генно-інженерних структур: 1.одержання потрібного виду: а) виділення з геном за допомогою плазмід або ферментів рестириктаз; б)синтез ДНК гена на РНК клітини або штучний синтез. 2. зєднання гена з вектором для переносу – з бактеріофагом, плазмідою, траспозонами. 3.вбудовування гена в клітину реципієнта, зшивка в геномі за допомогою фермента лігоз. 4.створення умов для активного або пасивного розмноження клітин реципієнта та виділення нових речовин. У ролі реципієнта використовують кишкову паличку Candida або дріжджі як сукарітичний геном.