Вчення про генетику МіО. Організація генетичного матеріалу бакт. Генотипові мінливість, мутація, рекомбінація. Дисоціація бакт.

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.

Неспадкова (модифікаційна) мінливість зумовлена впливом позаклітинних факторів на прояв генотипу. При усуненні фактора, що викликав модифікацію, дані зміни зникають. Спадкоємна (генотипова) мінливість, зв'язана з мутаціями - мутаційна мінливість. Основу мутації складають зміни послідовності нуклеотидів у ДНК, повна чи часткова їхня втрата. Спадкоємна мінливість, зв'язана з рекомбінаціями, називається рекомбінаційною мінливістю.

Рекомбінація. виникнення нових послідовностей ДНК у результаті розривів і наступних відновлень її молекул. У підсумку таких змін ДНК бактерій з'являються так називані рекомбинантные штами, чи рекомбинанты. На мікробних об'єктах були відкриті форми переносу генетичного матеріалу - трансформація, трансдукція, кон'югація. У бактерій розрізняють три типи рекомбінацій: загальну, незаконну і сайт-специфическую. Загальна, чи гомологичная, класична, рекомбінація відбувається, якщо в структурі взаємодіючої ДНК маються гомологичные ділянки. Незаконна рекомбінація для свого здійснення не вимагає значної гомології ДНК взаємодіючих структур.

Сайт-специфическая рекомбінація відбувається в менш протяжних ділянках генома (у

межах 10.20 пар нуклеотидов.

Мутації - наслідувані зміни в генотипі, не зв'язані з явищами рекомбінацій. Мутації визначаються змінами послідовності нуклеотидов у ДНК. Зміни послідовності нуклеотидов у ДНК можуть бути наслідком різних процесів: помилка при реплікації, випадання ділянок (делеция), переміщення окремої ділянки щодо іншого (транслокация) і ін.

Типи мутацій. По походженню мутації можуть бути спонтанними чи індукованими. Перші виникають без втручання експериментатора, другі. у результаті впливу мутагенів на бактеріальну популяцію, тобто фізичних, хімічних чи біологічних факторів, здатних викликати мутацію. До мутагенів відносяться різні види радіації, температура, ряд хімічних сполук. Мутації, що виникають у геноме дикого типу в бактерій у природних умовах обитания, називаються прямими. Мутації, що завершуються поверненням від мутантного типу до дикого, називаються зворотними, чи реверсією. Особи, що виникли в результаті зворотних мутацій, називаються ревертантами.

Однієї з форм мутацій є дисоціація (від лат. dіssocіatіo - розщеплення) - виникнення в популяції мікроорганізмів особей, що відрізняються від вихідних мікроорганізмів зовнішнім виглядом і структурою колоній, так званих S-и R-форм S-форми колоній - круглі, вологі, із блискучою гладкою поверхнею, рівними краями; R-форми утворять колонії неправильної форми, непрозорі, сухі з зазубреними краями і нерівною шорсткуватою поверхнею.

Множинна реактивация - процес взаємодії вірусів з поразкою різних генів, у результаті якого взаємодіючі вирионы доповнюють один одного завдяки генетичній рекомбінації, утворити неушкоджений вірус. Рекомбінація. обмін генетичним матеріалом між вірусами. можлива у виді обміну генами (межгенная рекомбінація) чи ділянками того самого гена (внутриген-ная рекомбінація). У вірусів рекомбінація відбувається в процесі зараження двома чи більш типами вірусів, що відрізняються друг від друга по генетичних ознаках. Варіантом рекомбінації є перехресна реактивация, чи кроес-реактивация, що відбувається в тому випадку, коли в одного зі штамів вірусу частина генома ушкоджена, а інший геном нормальний. При змішаній інфекції двома такими вірусами в результаті рекомбінації з'являються штами вірусу з властивостями батьківських мікроорганізмів.