ВНМУ ім. М.І.Пирогова Кафедра мікробіології

1. Генетика мікроорганізмів. Мінливість бактерій. Мікробіологічні основи генної інженерії і біотехнології. ВНМУ ім. М.І.Пирогова Кафедра мікробіології

2. Організація генетичного апарату бактерій • Геном - вся сукупність генів у бактеріальній клітині. • Ген –це фрагмент молекули ДНК, що кодує послідовність амінокислот в поліпептидному ланцюзі, яким обумовлюється певна ознака окремої особини

3. Генотип -індивідуальні спадкові властивості і ознаки мікроорганізму, зумовлені індивідуальним геномом • Фенотип – це зовнішні прояви результату взаємодії бактерії із оточуючим середовищем, які знаходяться під контролем генотипу (індивідуальний прояв генотипу)

4. Особливості генетики бактерій • Геном бактерій складається із хромосоми і позахромосомних елементів • Хромосомабактерійпредставлена кільцевою молекулоюДНК, що містить від 400 до 4000 генів (виключення –B.burgdorferi, хромосома якої є лінійною)

5. Позахромосомний генетичний матеріал бактерій • Плазміди – кільцевімолекули ДНК, які містять до 40 генів, і стабільно спадкуються клітиною в позахромосомному стані • Транспозони-дрібні, не здатні до самовідтворення позахромосомні молекули ДНК, які містять від 4 до 10 генів • Вставні послідовності (IS-елементи) –короткі ланцюги ДНК, які самостійно не реплікуються і не кодують фенотипових ознак, але здатні регулювати активність генів хромосоми, вільно пересуваючись з однієї її ділянки до іншої

6. Мінливість бактерій • Фенотипова (модифікаційна) мінливість або модифікації виникає під впливом факторів зовнішнього середовища і не супроводжується змінами у генетичному апараті • Генотипова мінливість (мутації і генетичні рекомбінації) зумовлена змінами у генетичному апараті бактерій

7. Генотипова мінливість • Мутації – зміни в первинній структурі ДНК клітини, які супроводжуються стійкою стрибкоподібною зміною певної біологічної ознаки і стабільно успадковуються наступними поколіннями • Генетичні рекомбінації– зміни в генотипі бактерій, які зумовлені передачею фрагменту геному однієї клітини (донор) до іншої (реципієнт), і супроводжуються появою нових ознаку рекомбінанта

8. Генетичні рекомбінації Генетичні рекомбінації – це обмін генетичною інформацією між двома спорідненими бактеріальними геномами Види рекомбінацій: • Трансформація • Кон'югація • Трансдукція

9. Трансформація Трансформація це процес включення у геном клітини реципієнту поглинутих фрагментів донорської ДНК (хромосом-ної або плазмідної) Умови для здійснення: • компетентність реципієнту • гомологічність донорської ДНК (близька генетична спорідненість донора і реципієнта) • наявність двохниткового фрагменту ДНК • велика молекулярна маса фрагменту ДНК

10. Кон'югація Кон’югація – процес обміну генетичним матеріалом при безпосередньому контакті клітини донора (F+або Hfr+) і реципієнта Умови для здійснення: • наявність у клітини донора F- плазміди або Hfr-фактора • як правило, спорідненість генотипу донора і реципієнта

11. Генетика вірусів Особливості вірусного геному: • 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)

12. Генофонд вірусних популяцій поповнюється і змінюється внаслідок: • 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)