mikrobilogia (1125730), страница 12
Текст из файла (страница 12)
доступного субстрата —индуцибельными (ферменты утилизации лактозы). РНК-полимераза нуждается вналичии сигма-фактора для связывания промотора и инициации транскрипции.Сложный процесс, требующий радикальных изменений в транскрипции илисинтезе продуктов разных генов в опр. последовательности, может регулироватьсясерией сигма-факторов.
Каждый сигма-фактор дает возможность кор-ферментуузнавать специфическую пос-ть и транскрибировать именно эти гены. Заменасигма-факторы немедленно изменяет экспрессию генов. Другой механизмуправления синтезом нужного фермента — это индукция и репрессия. Например,фермент бета-галактозидаза — индуцибельный фермент, уровень которогоповышается в присутствии небольшой молекулы, называемой индуктором.Аминокислоты, присутствующие в окружающей среде, могут снижать образованиеферментов, ответственных за их биосинтез.
Тогда эти ферменты относят крепрессибельным, а метаболиты, вызывающие снижение синтеза такогоферменты, называют корепрессорами. Примером оперона под позитивнымконтролем может служить lac-оперон. Такие опероны функционируют только вприсутствии контролирующего фактора. Lac-оперон регулируется САР-белком илицАМФ. Если микроорг.
растет в среде с глюкозой и лактозой, то наблюдаетсяявление диауксии: сначала используется вся глюкоза, а затем после короткого лагпериода начинает потребляться лактоза. Когда бактерии растут на глюкозе,уровень цАМФ падает, что приводит к дезактивации САР-белка, и lac-оперон неэкспрессируется. Это катаболитная репрессия. Уменьшение кол-ва цАМФ можетбыть следствием влияния ФЕП-фосфотрансферазной системы на активностьаденилатциклазы.
!Активный катаболизм глюкозы приводит к возрастнию энергетического зарядаклетки, так как среди аденозинфосфатов преобладает АТФ, поэтому можносказать, что чем больше энергетический заряд клетки, тем меньше образуетсяцАМФ. Энергетический заряд клетки: ([АТФ] + 1/2[АДФ])/[АТФ] + [АДФ] + [АМФ].
!!44. Наследственная и ненаследственная изменчивость. Мутационная природаизменчивости. Частота мутантов и типы мутаций. Спонтанный ииндуцированный (радиационный и химический) мутагенезы. Популяционнаяизменчивость. Селекция различных мутантов. Применение мутантовмикроорганизмов в научных исследованиях и в практических целях.*Совокупность всех генов организма называют генотипом, а совокупность присущихорганизму признаков — фенотипом.
При изменеии внешних условий большинствоклеток в популяции претерпевает изменения, имеющие приспособительныйхарактер (адаптационная изменчивость). Адаптации не затрагивают генотип ивызваны регуляцией клеточного метаболизма. Скачкообразные изменеия генотипаносят название мутаций. Спонтанными называют мутации, возникающие вестественных условиях в результате нормальных ппоцессов в клетке или привзаимодействии клеток с окр. средой. Индуцированные мутации происходят подвлиянием опр., специально примененных физических, химических илибиологических агентов, называемых мутагенами. Мутагенным действием обладаютионизирующее излучение, УФ-лучи, ряд химических соединений.
Радиационныймутагенез: рентгеновское излучение, быстрые нейтроны, УФ-облучение.Механизмы действия: преимущественно разрывы хромосомы и димеризацияпиримидиновых оснований. Химический мутагенез: гидроксиламин, азотистая к-та,2-аминопурин, 5-бромурацил. Механизм действия: ошибки в репликации ДНК,дезаминирование цитозина. !Применение мутантов:!• вызывая изменения в гене, а следовательно, и в фенотипе, мутации служатгенетическими маркерами, позволяющими не только идентифицировать ген, нотакже локализовать его на хромосоме, плазмиде или другой молекуле ДНК вклетке с помощью методов генетического картирования;!• наличие набора мутаций помогает исследовать процессы метаболизма имеханизмы их генет.
контроля;!• исследование белков, измененных в рез-те мутаций, способствует установлениюих структуры и функционирования;!• мутации являются основой для селекции штаммов микроорг. с полезнымисвойствами (пример: продуценты антибиотиков).!Изменение одного нуклеотидного остатка (замена, вставка, выпадение) называютточечной мутацией. Мутации, затрагивающие большие участки ДНК, ведут кнарушениям пос-ти и кол-ва генов. Для появления мутации необходимо, чтобыпроизошла репликация ДНК и изменение закрепилось в дочерней молекуле.
Дляфенотипического проявления мутации требуется прохождение транскрипции итрансляции. Так как микроорг. существуют не в виде отдельных особей, а видепопуляций, то нужно несколько клеточных делений, чтобы новый признакпроявился. !!45. Рекомбинация у прокариот: трансформация, трансдукция конъюгация.*Наследственную изменчивость у прокариотических микроорг. вызываютрекомбинации генет.
материала трех основных типов: конъюгация, трансформацияи трансдукция.!Конъюгация предполагает непосредственный контакт клетки-донора и клеткиреципиента. Клетка-донор должна обладать так называемой половой плазмидой— F-фактором, который может быть автономен или интегрирован в хромосому. Fфактор обусловливает способность донорной клетки вступать в контакт среципиентом, формировать половые F-пили, а также передавать генетическийматериал.
При интеграции F-факторы в хромосому такая передача осущ. с высокойчастотой. Перенос генет. материала строго ориентирован: разрыв копиихромосомы и передача ДНК происходит в локусе 0 в пределах полового фактора.Скорость перенома в одинаковых условиях для опр. штамма является постоянной.Обычно всей хромосоме не удается перейти в клетку-реципиент, так как контактклеток очень нестабилен и часто прерывается до завершения перехода.
Посколькупервым реципиенту передается всегда один и тот же участок хромосомы, частотапередачи стоящих следом за ним генов позволяет расположить их по отношению кэтому локусу и составить генет. карту хромосомы.!Трансформацией называется процесс изменения свойств одних бактерий подвлиянием экзогенной растворенной ДНК, выделенной из других бактерий. Длятрансформации не нужна клетка-донор, а проникновение фрагментов ДНК зависитот физиологического состояния клетки-реципиента (компетентности). Толькодвухцепочечные фрагменты ДНК значительной молекулярной массы могут бытьтрансформирующими агентами.
В геном может включиться ДНК с определеннойстепенью гомологии с ДНК реципиента.!Гены могут переносится из одной бактериальной клетки в другую и в процессетрансдукции. При этом функцию векторов выполняют фаги, случайнозахватывающие фрагмент бактериальной хромосомы в процессе формированиязрелых фаговых частиц. При заражении клетки-реципиента таким фагом можетпроизойти включение фрагмента ДНК другой клетки путем обмена погомологичным участкам. !!46.
Рекомбинация и генетический анализ у фагов. Плазмиды. Понятие отранспозонах. Использование вирусов и плазмид в генетической инженерии.*У многих бактерий обнаружены нехромосомные генетические элементы: плазмиды,умеренные фаги и мигрирующие элементы (транспозоны и IS-элементы). Дляплазмид характерно стабильное существование в нехромосомном состоянии.Транспозоны и IS-элементы входят, как правило, в состав хромосом, но способныпереходить из хромосомы в плазмиду, поэтому также могут быть отнесены кнехромосомным генетическим элементам. Мигрирующие элементы,представленные транспозонами и IS-элементами, — это линейные молекулыдвухнитевой ДНК, размеры которых колеблются от 200 до 6000 пар нуклеотидов.Отличительная особенность мигрирующих элементов — их неспособность кавтономной репликации.
Мигрирующие элементы могут встраиваться в разныеучастки бактериальной хромосомы или мигрировать с бактериальной хромосомына плазмиду; их репликация осуществляется под контролем тех же механизмов,что и у соответствующей хромосомы или плазмиды. Частота переносов(транспозиции) мигрирующих элементов колеблется от 10-4 до 10-7. IS-элементысодержат информацию, необходимую только для их переноса внутри клетки,никаких выявляемых признаков в них не закодировано.
Транспозоны устроеныболее сложно: в них включены некоторые гены, не имеющие отношения к процессутранспозиции. Известны транспозоны, содержащие гены устойчивости кантибиотикам, ионам тяжелых металлов и другим ингибиторам. !Но фаги интересны не только как пассивные переносчики наследственногоматериала. Сами по себе они так же, как й вирусы высших организмов, являетсягенетическим объектом. Гены вирусов могут претерпевать мутации ирекомбинации, спонтайные и. индуцированные различными воздействиями:ультрафиолетовыми лучами, ионизирующими излучениями и химическимиагентами. Мутации могут касаться таких признаков фага, как скоростьлизирования бактериальной клетки, способность заражать бактерииопределенного штамма, антигенная природа белковой оболочки фага и т.
д. Этимутантные свойства фагов могут сохраняться длительно е время при ихразмножении. При заражении клетки вирулентным фагом биосинтез клетки,находившейся под контролем генома хозяина, останавливается: синтез ДНКбактерии полностью прекращается, происходит обновление РНК и соответственносинтезируются новые белки для построения фаговых частиц. Вновьсинтезируемые молекулы ДНК, РНК и белка на этом этапе осуществляются подконтролем ДНК фага.
При этом если геном бактерии не способен синтезироватькакую-либо аминокислоту, а геном фага обладает такой возможностью, то геномфага может обеспечить ее синтез. Геном фага настраивает биосинтез на свой лад.В данном случае мы вправе говорить о генетическом паразитизме. Фаговая ДНКсначала в клетке размножается и находится в виде отдельных нитей(вегетативный фаг). В это же время гены фага контролируют формированиесоответствующей белковой оболочки и части зрелой частицы. ДНК зрелыхфаговых частиц в клетке хозяина не воспроизводит себя.!Одной из гипотез, объясняющих рекомбинацию у фагов, является гипотеза copychoice, или partial-replica.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
