Некультивируемые формы бактерий

У многих видов Гр(-) бактерий существует особое приспособительное, генетически регулируемое состояние, эквивалентное цистам, в которое они могут переходить под влиянием неблагоприятных условий и сохранять свою жизнеспособность до нескольких лет. Главная особенность такого состояния в том, что бактерии в нем не размножаются и не образуют колоний на питательной среде. Такие не размножающиеся, но жизнеспособные бактерии и называются некульвируемыми формами бактерий (НФБ). Клетки этих бактерий находятся в метаболически активном состоянии, они высокоустойчивы к воздействию условиям внешней среды. Для их обнаружения используют методы молекулярногенетического анализа (ДНК-гибридизацию, ПЦР).

 

Оказалось, что бактериальная клетка в процессе жизнедеятельности продуцирует во внешнюю среду белковые молекулы и ферменты секреции.

Секреция – это активный транспорт белков из цитоплазмы во внешнюю среду.

Это необходимо:

1.Для построения клеточной стенки, жгутиков, ворсинок.

2.Прикрепления бактерий к клетки за счет ворсинок.

3.Патогенные бактерии выделяют в окружающую среду, либо в пространство клетки - эффекторные молекулы.

У Гр(+) бактерий выделение идет в один этап.

У Гр(-) – обнаружены системы секреции. 5 систем – они отличаются по строению и конечной локализации белка.

1 тип секреции – транспорт образовавшихся эффекторных молекул во внешнюю среду. В этой системе участвуют три белка:

А. делают порины в ЦПМ

Б. протягивают молекулу белка через периплазматическое пространство.

В. делают поры в клеточной стенке – через которые белок выделяется во внешнюю среду.

 

2 тип секреции:

Транспортировка осуществляется в два этапа:

1 этап – белок проникает в периплазматическое пространство и там остаются;

2 этап – некоторые белки через пору в клеточной стенки поступает во внешнюю среду.

 

3тип секреции:

Принимают участие 20 белков.

Белки первой группы образуют структуру напоминающую шприц.

2 группа белков протягивает эффекторную молекулу по этому каналу в клетку макроорганизма.

4 группа секреторные белки попадают непосредственно в цитозоль эукариотической клетки. Таким образом, секреция 3 типа доставляет факторы вирулентности непосредственно в клетку человека, вызывая нарушения ее жизнедеятельности.

 

4 система секреции – осуществляется особыми белками - автотранспортерами. Во внешнюю среду.

ЛЕКЦИЯ4 – Генетика бактерий

Бактериям как и всем живым существам присуща наследственность и изменчивость.

Для бактерий существуют те же законы генетики, что и для других живых существ. 

Особенности генетического аппарата бактериальной клетки:

1. У бактерий носителем генетической информации является ДНК, но если у прокариот ДНК имеет линейную структуру, то у бактерий она кольцевая, замкнутая и одна нить фиксирована на ЦПМ. Если раскрутить ДНК бактерий ее длина в сотни раз больше длины клетки – она суперспирализована. Бактериальная клетка содержит одну хромосому – это гаплоидные организмы.  

2. У вирусов наследственный аппарат может быть представлен не только ДНК, но и РНК. У бактерий в составе ДНК находятся метилированные минорные основания, наличия которых предохраняет ДНК от действия собственных эндонуклеаз. ДНК бактерий не содержат гистонов, а их роль выполняют полиамины.

3. Плазмиды бактерий – это миниатюрные двухцепочечные молекулы ДНК, они кодируют не основные для жизнедеятельности бактеральной клетки функции. Но они придают бактерии новые дополнительные свойства.

Плазмиды в клетке могут находится в одном из двух альтернативных состояний:

1. Либо они лежат свободно в цитоплазме и тогда их репликация идет автономно, то есть независимо от репликации хромосом. А так как они значительно меньших размеров, то реплицируются быстрее и в короткое время накапливается большое количество копий плазмид.

2. Если они находятся в интегрированом состоянии то репликация их синхронна с репликацией хромосомы.

Среди признаков, сообщаемых бактериям плазмидами, выделяют следующие плазмиды кодирующие:

- устойчивость к антибиотикам – Rплазмида;

- продукцию факторов патогенности;

- способность к синтезу антибиотиков;

- способность к биодеградации веществ;

- Col плазмида, которая кодирует синтез бактериоцинов – это вещества белковой природы, которые действуют на близкородственные виды бактерий.

Мобильные элементы генома

IS – последовательности – это участки ДНК, способные перемещаться из одного участка репликона в другой, а так же между репликонами. Они содержат 2 гена:

– 1 ген – кодирует синтез фермента – транспозазу, которая обеспечивает процесс исключения IS элемента из хромосомы и его интеграцию в новый локус. Отличительной особенностью IS элементов является наличие на концах вставочной последовательности инвертированных повторов. Эти инвертированные повторы узнает фермент транспозаза.  

      - 2 ген – кодирует синтез репрессора, который регулирует весь процесс перемещения.

 

ТРАНСПОЗОНЫ – это те же IS – последовательности, только еще имеют 1 или два структурных гена, а следовательно, несут генетическую информацию. Например гены, обеспечивающие синтез молекул, обладающих специфическими биологическими свойствами, например, токсичностью.

 

ИНТЕГРОНЫ. Помимо плазмид и подвижных генетических элементов у бактерий существует еще одна система, способствующая распространению генов - система ИНТЕГРОНОВ. Интегроны являются системой захвата малых элементов ДНК, называемых генными кассетами. 

 

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

                 Различают     два вида изменчивости-      фенотипическую и генотипическую. Фенотипическая изменчивость не затрагивает генотип это МОДИФИКАЦИИ.

Модификации не передаются по наследству и с течением времени затухают, то есть возвращаются к исходному фенотипу через большое число поколений – длительные модификации или меньшее число поколений – кратковременные модификации.