Генетика на микроорганизми - микробиология с техниката на микробиологични изследвания

Видео: Константин Северинов. От Ламарк за Дарвин и обратно: генетична вариация в бактерии

Науката за наследственост и изменчивост на организмите - е един от най-интересните и важни практически раздели на микробиология.
микробната изменчивост не е нещо ново. Тя заема умовете на основателите на медицинска микробиология Луи Пастьор, Роберт Кох Мечников и др. Докато генетиката на микроорганизмите започва да се развива само в 40-те години на нашия век. Това се улеснява от големите постижения в изследването на химията на нуклеиновите киселини и тяхната роля като носители на генетична информация. От модела на микроорганизми и важни въпроси като дефиницията на обща биология биохимичен характер на носителите на наследственост и генна структура са проучени.
Променливостта и наследственост са неразривно свързани и заедно с избор (избор) движещата сила на еволюционен процес.
Наследственост микроорганизми. В главата "Структура бактерии" показва, че ядрото в бактерии (нуклеоиди или хромозоми) в химическия състав и функционални свойства, подобни на животински и растителни клетки ядро. Генетичната организация на бактериална хромозома установено чрез изучаване механизми генетичен обмен материал между двата бактериални клетки.
Има следния обмен на генетични механизми материал: трансформация, трансдукция и конюгиране.
Трансформация (преобразуване) е промяната на свойствата на микроорганизма под действието на ДНК друг. Трансформацията приема от ^ присъстваха донор бактерия като източник на ДНК и бактерии - получателя, донор ДНК възприемчиви. Когато превръщането е прехвърляне на малки сегменти на ДНК от бактерии - бактерии в донор - получател.
Този феномен е описан за първи път от Griffiths през 1928 г. То заразени мишки ниски дози от авирулентен и лишена от капсула на пневмококи тип II заедно с топлинно убити културите на патогени, капсулен пневмококова тип III. Мишките се убиват и техните органи от отличава с дълбоки промени пневмококи тип II: той придобити вирулентност и капсула, присъщи пневмококи тип III.
В 1944 грам. Avery, McLeod и Mack карта, получена от култура пневмококи тип III от специална химическа обработка, по-специално вещество с висок вискозитет, който причинява много малко количество на преход култура пневмококи всеки тип III тип пневмококи. Това вещество се оказа дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК). След byloustanovleno че трансформиращата ДНК има ефект не само срещу тип-специфични предаване, но и други микробни характеристики (морфология, устойчивост и така нататък. D.). С трансформиращата ДНК се получава променливост и менингококи, грип коли, дизентерия бацил Flexner и други бактерии. трансформация явление се наблюдава само при определени условия и конкретните физиологични условия на клетките (компетентен състояние).
Следователно, превръщането се получава от малък брой клетки. В пневмококова се среща в 2-5% за грип пръчки -в 0,01-0,5% от случаите, феномена на трансформация прави възможно по-дълбоко изучаване на ролята на ДНК като носител на наследственост.
Трансдукция. Когато трансдукция бактериофаги предавани бактерии - нови получател функции, прехвърлянето им от бактерията донор, т.е. фага е носител на генетични свойства от една клетка към друга ... Фаг може да предава на способността да се разлага характеристики на обмяната на захар, мобилност и други свойства. Разграничаване специфичен трансдукция, в която предава един атрибут (т генетично свързан фаг) и неспецифичното, с който е свързан там, множество функции. Чрез трансдукция обикновено е в състояние на умерен фаг.
процес изследване показа, че трансдукция хромозома се състои от отделни единици на наследственост, линейно разположени по дължината на хромозомата.
Конюгиране - сексуалния процес, който се наблюдава за първи път през 1946 г. от J. Lederberg и EL Тейтъм в коли Escherichia. Прехвърляне на генетичен материал от донор клетки krnyugatsii клетка реципиент се осъществява чрез специален генитални мъх (F), намираща се в донорната клетка, означен F + (плодовитост - плодовитост). В този случай, клетката получател получава нови функции.
All. три явления (трансформация, трансдукция, конюгация и) правят възможно да се изследва генетичната основа на бактериални клетки е неговата генотип и поведението на клетките в среда - на фенотипна проява на генотипа.
Изменчивост. Вариации, както и наследственост, биологична характеристика на всички живи организми. Присъщо и микроорганизми. Естеството на тази изменчивост и granitsah- доставени в зората на развитието на учението на микроорганизмите в момента не може да се разглежда цялостно решение.
Според степен и дълбочина променливостта на бактерии разделят на мутациите и модификация, фенотипна, не-наследствена вариабилност. Измененията се наричат ​​ненаследствени промени фенотипните, които се случват в резултат на бавни промени на условията за съществуване на микроорганизми, които не засягат значително тяхното развитие. променливост Модификация увеличава постепенно и бавно, тъй като влиянието на външни фактори. Тя е нестабилна, минавайки и не се предава по наследство. Тази форма на изменчивост се случва често. По този начин, свински патоген отглеждане на конвенционален агар във формата на малки пръчици и агар с по-висока концентрация на соли голяма сферична форма, много дълги и дебели пръчки, микробен "сенки" и т. D.
Добавяне на хранителната среда променя морфологията на литиева сол на Vibrio холерният. В бактерии, туберкулоза, причинителят на коремен тиф и други микроби, описани т.нар филтър (avizualnye) форма, т.е.. Е. Unseen по конвенционален микроскопия и малки пори, минаваща през бактериални филтри. Специални техники за култивиране на хранителна среда, или преминаване при лабораторни животни успяват да се измъкнем от формите за филтриране на съответните видими форми на бактерии.
Мутация генетична вариация. Това е толкова волатилност, която се предава по наследство, но не надхвърля вид. Тя е свързана с наследствени изменения в клетките на системата, неговия генотип.
Пример за мутация включват:

1. ауксотрофен микроорганизъм (вариант prototrophs), загубил способността да синтезира редица важни вещества (аминокиселини, витамини и т.н.) - 2) жива ваксина - атенюирани в техните вирулентни щамове на бацил нарастък, причинител на язвата, бруцелоза, туларемия, шарка вирус, бяс, полиомиелит и други mikroorganizmov- 3) медикамент резистентни форми на микроорганизми.

Според теорията на генни мутации променливостта микроорганизми обяснено в резултат от рекомбинация на гени и генни мутации (резки промени).
Мутациите (от латински mutatio -. Промяна, промяна) са случайни, неясни и не зависят от влиянието на околната среда (спонтанни мутации). Когато спонтанна мутация променила един от всеки наследствена черта, в редки случаи - някои от тях. Причина за спонтанни мутации е неизвестен. В допълнение към спонтанни и предизвикани мутации се срещат, които са резултат от действия на микробна клетка от фактори на околната среда (мутагенни фактори). Те включват ултравиолетови и рентгенови лъчи, йод, водороден пероксид, и др.
Една форма на мутациите вариабилност е микробен дисоцииране в които променливостта на микроби е намалена до промяна в един вид, и се характеризира с естествено разцепване изходната култура на два вида колонии - гладка (S) и груб (R), се различават значително един от друг (Фигура 59). ,

Фиг. 59. груби и фини колонии в разлагането.

Този процес е лесно се открива, ако чиста култура от бактерии разпръсне върху повърхността на гъста хранителна среда в chashkah- така растат колонии са два основни типа: 1) фаза, влажна, прозрачни, с лъскава повърхност и гладка плосък ръб, така наречените обикновен, или S-форма (от английски език гладка -. изглаждане) и 2) с неправилна форма, непрозрачни, сухи колонии с назъбени ръбове и набръчкана грапава повърхност, така наречените груб, или R-форма (от английски език груб -. трудна).
Променливостта на микроби в рамките на S- и R-форми е изчерпателна, тъй морфологични и културни и завършва с серологични, антигенни и патогенни свойства и е свързана с мутации в бактериални хромозомни генетични региони, определяне на синтеза на О-антиген.
Преходът от S-формата на R-форми настъпва постепенно, чрез междинен О-образна форма, която е схематично представена както следва: S-O-R.
В допълнение към тези видове колонии се появяват в процеса на дисоциация е изключително малък, така наречените джудже колонии (G-колония) и слузести или мазен колонии M-форма.
Една особена форма на променливост на микроорганизмите е феноменът на образуването на L-F O R M бактерии, открити през 1935 г. от L. Klineberger и наречен в чест на Института кръстен D. Lister, където е направена откритието. L-форми се характеризират с особен морфология: (. Антибиотици, особено пеницилин, високи концентрации на сол, фагови антитела, и т.н.) нормални клетки под влиянието на няколко фактора са превърнати до голяма сферична и нишковиден структура, понякога разгражда в гранулиран елементи.
образуване на гигантски клетки се дължи на преустановяване на клетъчното размножаване при поддържане на способността да расте. Промени в морфология се придружават от вариабилност бактериална култура и серологични свойства.
бактерии L-форма, изолирани от човешкото тяло на пациента (за бактериален ендокардит, ревматична болест).
При подходящи условия на култивиране избрания L-формата може непрекъснато поддържа морфология. В някои случаи те са обърнати, т.е.. Д. Към началната култура.
Лекарствена резистентност (устойчивост) на бактериите могат да бъдат свързани към епизом (см. "Структура бактерии", стр. 20). Чрез епизомален фактори са също пол фактор (F), бактериоцини и prophages. Бактериоцините - вещества, секретирани от някои бактерии, значително нарушен метаболизъм (метаболизъм) в E.coli, Shigella, Salmonella и други бактерии. Профага - генетични елементи, екзогенна по отношение на бактериалната клетка, която може да съществува без тях. Профага може да бъде непрекъснато се съхранява в клетките и да премине от поколение на поколение от микроби. Под влияние на профаги в бактерии модифицирани морфологични, културни, ензимно и патогенни свойства. Тази променливост се нарича фаг превръщане.
Проучването на променливостта на явленията, дава възможност да се произвеждат нови видове микроорганизми, които са били успешно използвани в селското стопанство, промишлеността и медицината. Например, ние получихме и да прилагат нови опции торене земя азотопоглъщащите бактерии, както и друга специална култура на дрожди, използвани в производството на вино, производството на млечни продукти и промишлеността. Познаването на отклонение позволява процеси за подобряване на диагностични методи лабораторни, което е важно в практиката микробиолог.

Видео: Генетика # 2