Mikrobiologia ćw. 24.04.09r.

T: Genetyka i zmienność drobnoustrojów.

1. Mutacja.

2.Transdukcja.

3.Transformacja.

4.koniugacja.

Bakterie tak jak inne organizmy dziedziczą nie tylko określone cechy.

Organizacja materiału genetycznego bakterii:

-chromosom

-czynniki pozachromosomalne:

*plazmidy,

*transpozony,

*bakteriofagi.

PLAZMIDY:

-elementy genetyczne zdolne do autonomicznego powielania się i istnienia pozachromosomalne,

-przenoszony w procesie koniugacji z jednej do drugiej komórki,

-niektóre mają zdolności do wintegrowywanie się w chromosom bakteryjny i wtedy ich replikacja podlega kontroli bakterii,

- ilość plazmidów w pewien sposób określona przez daną komórkę,

-w biologii molekularnej są bardzo istotnym narzędziem służącym do badania różnorodnych procesów genetycznych czy ekologicznych(?) bakterii.

2 rodzaje:

-p.koniugacyjne,

-p.opornościowe R.

P.opornościowe mają geny odporności na antybiotyki. Gen wyłącza odporność na tetracyklinę, i wtedy komórka zostaje zabita, na ampicylinę jest włączony i wtedy rośnie. Jak geny działają to komórki rosną na obu antybiotykach.

Trzy sposoby rekombinacji:

a)KONIUGACJA:

-proces przenoszenia materiału genetycznego podczas kontaktu z komórek,

-przenoszony materiał genetyczny to może być plazmid lub fragment chromosomu,

-koniugacji jedna z komórek tzw. Donor,

-komórka dawcy posiada specyficzną strukturę powierzchniową tzw. Pilus płciowy(pozwala na kontakt pomiędzy komórkami),

-komórka biorcy posiada na swej powierzchni specyficzne receptory dla pilusa płciowego.

2 typy dawców:

- F+ plazmid w tej komórce funkcjonuje jak typowy plazmid i tylko on jest przenoszony w procesie koniugacji,

-Hfr plazmid jest integrowany w chromosom dawcy i umożliwia im przekazywanie DNA chromosomalnego podczas koniugacji.

b)TRANSDUKCJA:

-przenoszenie DNA pomiędzy bakteriami za pomocą bakteriofagu,

-polega na przeniesieniu faga dorodnych genów zlokalizowanych w przypadkowym miejscu w genomie bakterii do komórki biorcy z niską efektywnością,

-wyróżniamy 2 typy transdukcji: ograniczoną i ogólną(?).

c)TRANSFORMACJA:

-proces pobierania wolnego DNA z podłoża , lub DNA uwolnionego przez inne bakterie,

-niektóre komórki mają naturalną zdolność do przeprowadzenia tego procesu dzięki specyficznym systemom w błonie , ułatwiającym pobranie DNA. Są to bakterie kompetentne.

MUTACJA:

-nagła, skokowa, bezkierunkowa dziedziczna zmiana w materiale genetycznym organizmu,

-zjawiskiem losowym, podlegającym różnorodnym wpływom środowiska (mutagenom np. chemicznym, promieniowaniu. Czystość mutacji jest różna , zależny od doskonałości aparatu powielania DNA i jego naprawy ( wirus HIV mutuje bardzo szybko).

Mutacje:

-genowe (nukleotydowe)- zmiany na poziomie nukleotydów,

-chromosomowe- aberracje chromosomowe,

-genomowe - zmiana liczby chromosomów.

Mutacje genowe:

- zmiana dziedziczenia zachodząca w genach na poziomie DNA, gdzie następuje zmiana sekwencji zasad nukleinowych , w wyniku której powstają nowe allele,

-konsekwencją mutacji genowych jest zmiana w układzie aminokwasów białka syntetyzowanego na bazie genu danego,

-mutacje genowe zachodzą samorzutnie,

-może być punktowa, może polegać na zamianie, wstawieniu bądź wycięciu większego odcinka DNA.

a)mutacja punktowa:

-zmiana pojedynczego nukleotydu w DNA lub RNA,

-może być:

*tranzycja (zmiana puryn na pirymidyny),

*trans wersja (zmiana zasady pirymidynowej na purynową ),

*delecje lub insercje (utrata lub wstawienie).

Mutacja chromosomowa:

- inaczej abberacja chromosomowa zmian liczby lub struktury chromosomów,

-zachodzi spontanicznie lub pod wpływem mutagenów.

Mutacje struktur chromosomów:

-zmiany powstające na skutek pęknięć a następnie łączenie się odcinków w odmiennym już porządku. Mają ogromne znaczenie w ewolucji bo zmieniają położenie genów i wpływają na szansę rekombinacji.

Mutacje chromosomowe dzieli się na:

a) delecje - utrata odcinku chromosomu (A-B-D-E),

b) duplikacje ( to powielanie odcinka chromosomu (A-B-C-B-C- D-E),

c) inwersja - to odwrócenie fragmentu chromosomu o 180° (A-B-D-C-E z odwróceniem odcinka Ci D),

d) translokacje - przemieszanie odcinków między niekoligatywnymi chromosomami (A-B-C-D-E oraz P-Q-R-S-T po: A-B-C-S-T oraz P-Q-R-D-E).

e) chromosom pierścieniowy - powstaje kiedy ramiona chromosomu łączą się tworząc pierścień , zazwyczaj towarzyszy temu delecja fragmentów położonych na końcach chromosomu.

Mutacje genomowe:

-utrata lub występowanie dodatkowych pojedynczych chromosomów wskutek zaburzeń rozdziału chromosomów w mitozie lub mejozie.

- zwielokrotnienie całego genomu,

- w wyniku zmniejszenia rozdziału wszystkich chromosomów (poliploidalność).

Mutacje spontaniczne:

-powstaje …… świadomej ingerencji w normalnych warunkach bytowania,

-może dotyczyć komórek somatycznych i płciowych,

-powodem pojawienia się tego typu mutacji są błędy powstające w czasie replikacji DNA,

-pojawienie się ich zależy od sprawności korektorskiej polimerazy DNA i układów reperujących DNA w okresie między replikacyjnym.

Mutacje indukcyjne:

-pod wpływem mutagenów

a) czynniki fizyczne

*promieniowanie UV,

*promieniowanie X, β,γ,

*promieniowanie kosmiczne.

b)czynniki chemiczne

*kwas azotowy,

*hydroksyloaminy,

*związek alkilujący,

*barwniki alkilowe.

Mutacje ze względu na efekt fenotypowy:

-niekorzystne - powodują obniżenie zdolności organizmu do przeżycia,

-obojętne - nie wpływają na organizm,

-korzystne- pojawia się względne ryzyko,

-letalne - prowadzą do śmierci,

- subletalne- prowadzące do upośledzenia organizmu.

METODY BIOLOGI MOLEKULARNEJ:

-łańcuchowa reakcja polimerazy (PCR),

-ligazowa reakcja łańcuchowa (LCR0,

- hybrydyzacja i immunoblot,

- RAPD,

-RFLP- polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych,

-PFGE - elektroforeza w zmiennym polu elektrycznym

(różnice lub podobieństwa u różnych gatunków bakterii).

Zastosowanie:

-do identyfikacji drobnoustrojów,

-do diagnostyki drobnoustrojów wolno namnażających się na podłożach sztucznych,

-oznaczenie zdolności wytwarzania toksyn lub enzymów toksycznych,

-wykrywanie genów oporności na antybiotyki,

-typowanie fenotypowe i genotypowe szczepów do celów epidemiologii szpitalnej.

---