Ген це фрагмент молекули днк, що кодує послідовність амінокислот в поліпептидному ланцюзі, яким обумовлюється певна ознака окремої особини

Ген – це фрагмент молекули ДНК, що кодує послідовність амінокислот в поліпептидному ланцюзі, яким обумовлюється певна ознака окремої особини

Фенотип – це зовнішні прояви результату взаємодії бактерії із оточуючим середовищем, які знаходяться під контролем генотипу

(індивідуальний прояв генотипу)

Хромосома бактерій представлена кільцевою молекулою ДНК, що містить від 400 до 4000 генів (виключення –B.burgdorferi, хромосома якої є лінійною)

Бактерії є гаплоїдними організмами, але вміст ДНК в клітині в певних станах може досягати кількості 2,4 або 8 хромосом

Передача генетичної інформації у бактерій здійснюється як по вертикалі (дочірнім клітинам), так і по горизонталі (в процесі генетичних рекомбінацій)

Досить часто бактерії мають позахромосомний плазмідний геном, який надає їм важливих біологічних властивостей

Транспозони- дрібні, не здатні до самовідтворення позахромосомні молекули ДНК, які містять від 4 до 10 генів

Автономні – не пов’язані з хромосомою кільцеві молекули ДНК, що самостійно реплікуються в цитоплазмі бактерій.
Інтегровані- вбудовані у хромосому і реплікуються разом з хромосомою.

Трансмисівні ( R- і F-плазміди )-передаються шляхом кон’югації.
Нетрансмісивні – знаходяться у великій кількості в клітини (до 30), що забезпечує їх довільний розподіл у дочірних клітинах.

R-плазміди (від англ. resistance – стійкість) – містять r-гени і RTF-фактор, які зумовлюють резистентність бактерій до протимікробних препаратів і здатність до передачі в процесі кон’югації
F-плазміди і Hfr-фактори (від англ.fertility- родючість, high frequency of recombination- висока частота рекомбінацій) – кодують синтез спеціальних F-пілей, необхідних для кон‘югації, зумовлюють прискорений поділ бактерій.

Col- плазміди – плазміди, що кодують синтез біологічно активних сполук (бактеріоцинів), відповідальних за явище мікробного антагонізму між спорідненими видами
Tox- плазміди – плазміди патогенності, які містять tox-гени, що надають бактерії здатності синтезувати токсини
Ent – плазміди- плазміди патогенності, що зумовлюють синтез ентеротоксину

Hly– плазміди – містять гени, які кодують синтез мембранотропних токсинів (гемолізинів)
Плазміди біодеградації – надають бактеріальній клітині властивостей синтезувати ферменти, що розщеплюють природні і синтетичні сполуки, і використовувати їх як джерело енергії або пластичного матеріалу
Криптогенні плазміди – роль цих плазмід у життєдіяльності бактерій не з‘ясована

Кодуюча функція –внесення в мікробну клітину нової генетичної інформації, яка зумовлює появу нових біологічних властивостей, що сприяє виживанню бактерій у змінених умовах середовища

Генотипова мінливість (мутації і генетичні рекомбінації) зумовлена змінами у генетичному апараті бактерій

Морфологічні модифікації

Морфологічні модифікації

Приклад: поява нестабільних L-форм під впливом пеніцилінів; виникнення інволюційних форм бактерій у старих культурах.

Біохімічні модифікації

Приклад: синтез індуктивних ферментів за умови наявності відповідного субстрату в середовищі

помилки ферментів в процесі реплікації ДНК
взаємодія хромосомної ДНК з позахромосомними елементами (транспозонами, IS-елементами)



частота виникнення - 10 -7 -10-9




Індуковані мутації виникають під впливом направленої дії на геном бактерій екзогенних чинників або мутагенів




частота виникнення – 10-4 – 10-5

Фізичні мутагени:

Фізичні мутагени:

Іонізуюче випромінювання сприяє утворенню димерів пиримідину, що ускладнює процес розподілу ДНК на 2 нитки і призводить до обриву ДНК в процесі реплікації
Ультрафіолетове випромінювання викликає утворення димерів тиміну, що зумовлює помилки в генетичному коді при реплікації ДНК

Хімічні мутагени:

Хімічні мутагени:

Аналоги азотистих основ (напр., бромурацил) включаються в молекулу ДНК замість подібної за структурою азотистої основи і при реплікації зумовлюють вставку невідповідної основи
Алкілуючі речовини (напр., етілметансульфонат) викликають модифікацію азотистих основ
Нітрозосполуки і азотиста кислота дезамінують азотисті основи
Акридинові барвники вбудовуються між азотистими основами, що призводить до втрати нуклеотидів або вставки додаткової пари в процесі реплікації

делеція
вставка
модифікація



Лінійні (генні) мутації - це зміни ДНК в межах гену



Делеція
дуплікація
інверсія
Транслокація



Геномні мутації пов‘язані з змінами одного або декількох генів

Летальні

Летальні

Умовно-летальні

Нейтральні

Класифікація мутацій за місцем виникнення:

Хромосомні

Позахромосомні

Види рекомбінацій:

Трансформація

Кон'югація

Трансдукція

Умови для здійснення:

компетентність реципієнту

гомологічність донорської ДНК (близька генетична спорідненість донора і реципієнта)

наявність двохниткового фрагменту ДНК

велика молекулярна маса фрагменту ДНК

Фрагментація донорської ДНК клітинними ендонуклеазами

Проникнення фрагментів ДНК у цитоплазму реципієнта

Руйнація одної нитки ДНК

Рекомбінація однониткових фрагментів ДНК з ДНК реципієнта

Утворення рекомбінанта

Умови для здійснення:

наявність у клітини донора F- плазміди або Hfr-фактора

як правило, спорідненість генотипу донора і реципієнта

наявність позахромосомних генетичних елементів, які передаються від донора до реципієнта

Види :

специфічна

неспецифічна

абортивна

Необхідною умовою для здійснення трансдукції є наявність бактеріофагів, які перед тим, як інфікувати клітину-реципієнт, репродукувались в донорській клітині

Специфічна зумовлена передачею певних ділянок ДНК донора за допомогою помірних дефектних фагів

Абортивна – варіант специфічної трансдукції, коли ДНК дефектного фагу не вбудовується в ДНК реципієнта, а вільно розташовується в цитоплазмі

В генній інженерії трансфекцією також називають введення будь-якої чужорідної ДНК в клітини еукаріотів і прокаріотів

Сексдукція – перенесення генетичного матеріалу від донора до реципієнта за допомогою F`-плазміди

F`-плазміда – це попередньо інтегрована у хромосому бактерій F-плазміда, яка під час вирізання із хромосоми випадково може захопити від одного до кількох генів із бактеріальної хромомсоми

Містить тільки один тип нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК)

Гаплоїдність, що зумовлює негайне потрапляння мутантів під контроль природного відбору (диплоїдний геном мають тільки ретровіруси і реовіруси)

Мала ємкість геному (від 3 до 200 генів).

Існування різних механізмів підвищення ємкості вірусного геному (перекривання геному, наявність декількох рамок зчитування, сегментація та інше)

Мутацій (напр., антигенний дрейф у вірусів грипу)

Рекомбінацій між спорідненими РНК вірусами із сегментованим геномами (напр., антигенний шифт у вірусів грипу)

Рекомбінацій в межах геному двохниткових ДНК вірусів

Рекомбінацій з геномом клітини хазяїна (можливо для онкогенних вірусів, які вбудовують власний геном у геном інфікованої клітини)

Зміна чутливості до противірусних хімічних агентів

Зміна вірулентності

Поява здатності розмножуватись в інших клітинах (зміни в рецепторному апараті вірусу)

Зміни в швидкості репродукції в інфікованих клітинах

Зміна типу взаємодії вірусу з клітиною хазяїна

Зміна антигенної структури

Перехрещення (кросінговер) – у ДНК вірусів в результаті кросінговеру двох дефектних геномів може з’явитись один повноцінний

Транскрипція “у вигляді стрибка” при копіюванні однієї нитки РНК РНК-полімераза може “перестрибнути” на іншу нитку і продовжити процес транскрипції

Обидва шляхи ведуть до відновлення повноцінного геному, що має назву генетична реактивація або перехресна реактивність

Останні 2 механізми рекомбінації відбува-ються між різними геномами

Фенотипове змішування виникає внаслідок одночасної репродукції двох різних вірусів в клітині і зумовлене вбудовуванням компонентів оболонки одного вірусу в оболонку іншого

Фенотипове маскування може відбуватись при одночасному морфогенезі двох різних вірусів в інфікованій клітині, коли геном одного вірусу потрапляє в оболонку іншого

Таким чином, це уможливлює репродукцію обох вірусів, при неможливості розмножуватись окремо

Види комплементації:

Двостороння (обидва віруси дефектні)

Одностороння (тільки один вірус має ушкоджений геном)

Види інтерференції:

Гомологічна
Гетерологічна

На інфікованій клітині блокуються або руйнуються рецептори, до яких може приєднатись інший вірус

Інактивація білків, які зв’язуються з геномом вірусу (блок трансляції)

Блокування утворення мРНК

Більш швидка реплікація одного вірусу викликає блокаду клітинних ферментів, необхідних для реплікації іншого

Отримання рекомбінантних молекул ДНК з метою створення клітин із необхідними властивостями

Клонування рекомбінантних ДНК у векторних системах (плазмідах, вірусах

5. Створення високо специфічних ДНК і РНК-зондів для виявлення нуклеїнових кислот збудника у матеріалі шляхом гібридизації з міченими зондами (southern-blot і northern-blot)

2. Фрагментація отриманої ДНК з метою одержання окремих комбінацій генів

4. Введення векторів з рекомбінантною ДНК в клітини мікроорганізмів (трансформація або трансфекція)

6. Експлуатація одержаного штаму продуцента:

- мікробіологічний синтез корисних речовин;

- клонуванння рекомбінантних генів для їх наступного закріплення у обраному геномі

Вирощування штаму-продуценту і біосинтез необхідного продукту

Виділення і очищення необхідної речовини із культурального середовища або клітинної маси

Стадія контролю готової продукції

Стадія отримання готової продукції

Вітаміни: групи В (В1, В2, В6, В9,В12), аскорбінова кислота

Антибіотики : пеніциліни, цефалоспорини, аміноглікозиди, макроліди, тетрацикліни та ін.

Людські гормони: інсулін, еритропоетин, соматотропний гормон

6. Інтерферони: реальдирен, роферон, реаферон (), бетафор,ребіф (); імукін ()

7. Інтерлейкіни: ронколейкін; філграстим (нейпоген); ленограстим (граноцит 34);

молграмостим (лейкомакс)

9. Вакцинні препарати: рекомбінантні і векторні вакцини, ДНК-вакцини, трансгенні рослинні вакцини