Генетическое картирование микроорганизмов

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Ноября 2013 в 13:34, реферат

Краткое описание

Генетика микроорганизмов составляет основу молекулярной биологии. Наиболее важные проблемы молекулярной генетики изучаются на микроорганизмах. Молекулярная биология обязана своими достижениями успехам генетики бактерий и вирусов. Многие открытия в области генетики микроорганизмов были весьма эффективно использованы в биологии и медицине.

Содержание

Введение.
Генетическое картирование микроорганизмов.
Внехромосомные факторы наследственности: плазмиды, транспозоны, Is – последовательности.
Генетика бактерии и вирусов.
Заключение.
Список литературы.

Вложенные файлы: 1 файл

микрушасрс№9.docx

— 811.11 Кб (Скачать файл)

План

Введение.

  1. Генетическое картирование микроорганизмов.
  2. Внехромосомные факторы наследственности: плазмиды, транспозоны, Is – последовательности.
  3. Генетика бактерии и вирусов.

Заключение.

Список литературы.

 

 

                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                   Введение

Генетика микроорганизмов  составляет основу молекулярной биологии. Наиболее важные проблемы молекулярной генетики изучаются на микроорганизмах. Молекулярная биология обязана своими достижениями успехам генетики бактерий и вирусов. Многие открытия в области  генетики микроорганизмов были весьма эффективно использованы в биологии и медицине.

 

Генетическое  картирование

составление схем, в которых  гены расположены в линейном порядке  с указанием относительных расстояний между ними.

Методы: комбинационные, рестрикционные, физические, транскрипционные, трансляционные.

Применение: экспресс методы типирования бактерий и оценки риска бактериальной контаминации; создание вакцин и лекарств.

                        

                            Внехромосомные факторы наследственности

Внехромосомные факторы наследственности входят в состав многих микроорганизмов, особенно бактерий. Они представлены плазмидами, транспозонами и Is-последовательностями (англ. insertion - вставка, sequence - последовательность), которые являются молекулами ДНК, отличающимися друг от друга молекулярной массой, объемом закодированной в них информации, способностью к автономной репликации и другими признаками.

Плазмиды, транспозоны и Is-последовательности не являются генетическими элементами, жизненно необходимыми для бактериальновой клетки, поскольку они не несут информации о синтезе ферментов, участвующих в пластическом или энергетическом метаболизме. Вместе с тем они могут придавать бактериям определенные селективные преимущества, например резистентность к антибиотикам.

Плазмиды физически либо не связаны с хромосомой (автономное состояние), либо встроены в ее состав (интегрированное состояние). В автономном состоянии они самостоятельно реплицируются. Транспозоны и Is-последовательности во всех случаях связаны с хромосомой и не способны к самостоятельной репликации.

Плазмиды

 

       Переход  плазмид в автономное состояние и реализация записанной в ней информации часто связаны с индуцирующими воздействиями внешней среды. В некоторых случаях продукты плазмидных генов могут способствовать выживанию несущих их бактерий. Самостоятельная репликация плазмидной ДНК способствует ее сохранению и распространению в потомстве. Встраивание плазмид, так же как и профагов, происходит только в гомологичные участки бактериальной хромосомы, в то время как Is-последовательностей и транс-позонов - в любой ее участок.

В настоящее время описано  свыше двух десятков плазмид, из которых будут рассмотрены следующие. F-плазмида, или половой фактор, представляет собой циркуляр-но замкнутую нить ДНК с молекулярной массой 60 • 106. Она контролирует синтез половых ворсинок (sex или F-pili), которые способствуют эффективному спариванию бактерий-доноров с реципиентными клетками при конъюгации. Данная плазмида реплицируется в независимом от хромосомы состоянии и передается при конъюгации в клетки бактерий-реципиентов.

Перенос генетического материала (ДНК) детерминируется tra-опероном F-плазмиды (от англ. transfer - перенос), обеспечивающим ее конъюгативность. F-плазмиду можно удалить (элиминировать) из клетки, обработав последнюю некоторыми веществами, например акридиновым оранжевым, в результате чего клетки теряют свойства донора. Сравнительно легкая элиминация и очень быстрая и эффективная передача F-плазмиды реципиентным клеткам дали основание считать, что она располагается в цитоплазме бактерий вне хромосомы.

Однако F-плазмида может встраиваться в бактериальную хромосому и находиться с ней в интегрированном состоянии. R-плазмиды. Известно большое количество R-плазмид, определяющих устойчивость бактерий-хозяев к разнообразным лекарственным препаратам. Передача R-плазмид от одних бактерий к другим привела к их широкому распространению среди патогенных и условно-патогенных бактерий, что чрезвычайно осложнило химиотерапию вызываемых ими заболеваний.

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.

Tra-оперон, обеспечивающий  конъюгативность плазмиды, входит в состав R-плазмид грамотрицательных бактерий. Грамположитель-ные бактерии содержат в основном неконъюгативные плазмиды, которые могут передаваться от одной бактерии к другой путем трансакции.

Транспозоны

 

Транспозоны представляют собой нуклеотидные последовательности, включающие от 2000 до 20 500 пар нуклеотидов, которые несут генетическую информацию, необходимую для транспозиции. При включении в бактериальную ДНК они вызывают в ней дупликации, а при перемещении - делеции и инверсии. Транспозоны могут находиться в свободном состоянии в виде кольцевой молекулы, неспособной к репликации. Она реплицируется только в составе бактериальной хромосомы. При этом новые копии транспозонов могут мигрировать в некоторые плазмиды и ДНК фагов, которые, проникая в бактериальные клетки, способствуют их распространению в популяции. Таким образом, важнейшим свойством транспозонов является их способность к перемещению с одного репликона (хромосомная ДНК) на другой (плазмида) и наоборот. Кроме того, некоторые транспозоны, так же как и плазмиды, выполняют регуляторную и кодирующую функции. В частности, они могут нести информацию для синтеза бактериальных токсинов, а также ферментов разрушающих или модифицирующих антибиотики.

Транспозоны имеют особые концевые структуры нескольких типов, которые являются маркерами, позволяющими отличать их от других фрагментов ДНК. Это позволило обнаружить их не только у бактерий и дрожжей, но и в клетках растений, насекомых, позвоночных животных и человека. При интеграции транспозонов в хромосому клеток животных или человека они приобретают удивительное сходство с про-вирусами, находящимися в составе их хромосом.

 

Is-последовательности

 

Is-последовательности (англ. insertion - вставка, sequence - последовательность) представляют собой транспозируемые элементы, которые также называются «вставки последовательностей оснований». Это фрагменты ДНК длиной 1000 пар нуклеотидов и более. В Is-последовательностях содержится информация, необходимая только для их транспозиции, т.е. перемещения в различные участки ДНК.

Вследствие такого рода перемещений Is-последовательности могут выполнять  ряд функций.

Координировать взаимодействие транспозонов, плазмид и умеренных фагов как между собой, так и с хромосомой бактериальной клетки и обеспечивать их рекомбинацию.

Вызывать инактивацию гена, в которой произошла интеграция Ь-последовательности («выключение» гена), либо, будучи встроенными в определенном положении в бактериальную хромосому, служить промотором (участками ДНК, регулирующих экспрессию под лежащих структурных генов бактерий-реципиентов), который включает или выключает транскрипцию соответствующих генов, выполняя регуляторную функцию.

Индуцировать мутации  типа делеций или инверсий при перемещении и дупликации в 5-9 парах нуклеотидов при включении в бактериальную хромосому.

                                                   Генетика вирусов

  • Популяционную структуру вирусов и характер протекающих в них процессов определяют следующие факторы.
  • Высокая численность популяции
  • Быстрая смена поколений
  • Гаплоидность и бесполый способ

                                              Заключение

На основе всего изложенного  я пришла к выводу, что изучение генетики микроорганизмов актуально  для современного врача.

Геномика микроорганизмов имеет прямое отношение к клинической медицине. Закономерности геномной организации патогенных бактерий и вирусов позволяют более точно понять природу инфекционного процесса, определить направление создания вакцин, уточнить патогенные мишени микроорганизмов для создания лекарств.

Не зная локализацию того или иного гена в хромосоме  бактерии врач не сможет идентифицировать ту или иную бактерию, различить  признаки характерные для разных форм вирусов. Поэтому важно знать  генетику микроорганизмов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

  1. Микробиология. К.Д. Пяткин, Ю.С.Кривошеин. М., «Медицина», 1980, 512 с., ил.
  2. knowledge.allbest.ru/upload.html
  3. Микробиология: Учебник., Тимаков В.Д., Левашев В.С., Борисов Л.Б. – М.: Медицина, 1983, 512 с., ил.

Информация о работе Генетическое картирование микроорганизмов