GENETYKA BAKTERII
-u Prokaryota zazwyczaj nie występują introny, jednak jeśli się już tam znajdą to są samoistnie wycinane przez RNA (zw.rybozymem)
-pozachromosomowe czynniki dziedziczenia:
*plazmidy
*transpozony
*sekwencje iniercyjne
-sekwencje kodujące:87-94% DNA (wyjątek: Richettsia prawazelii)
Mycoplasma genitatium - najmniejszy genom wolnożyjącego organizmu zdolnego do samo reprodukcji
-580 076 par zasad
- 470 genów kodujących białka, 3 geny RNA , 33geny t-RNA
- jako patogen wewnątrzkomórkowy czerpie metabolity z komórek gospodarza, nie wymaga więc dużej liczby genów.
3.Bakt.-zdolność do adaptacji
-org.szybko zmieniające się
-częsta zmiana war. środowiskowych
-szybka adaptacja- war. przeżycia
- dwie strategie adaptacji: *krótkoterminowa- kontrola wytwarzania i wydzielania białek w określonych warunkach środowiska(regulacja ekspresji genów)
*długoterminowa- mutacje.
4.Ekspresja genów u bakt.
*konstytutywna
-geny kodujące białka potrzebne w każdych warunkach
-geny wyrażone na stałym poziomie, z wyj. warunków powolnego wzrostu (oszczędzanie energii, wyciszenie metabolizmu)
-regulowanie - białka potrzebne tylko w niektórych warunkach
5.Kontrola ekspresji genów u bakt.na poziomie transkrypcji
*transkrypcja-1etap ekspresji każdego genu, prowadzi do powstania RNA (mRNA/na matrycy DNA)
-proces przeprowadzany jest przez polimerazę RNA, a prekursorami są ATP, GTP, UTP, CTP
*białka regulatorowe
-operony (geny regulowane przez ten sam promotor, promotor znajduje się przed pierwszym genem)
-promotory (silne i słabe) - miejsce wiąz. polimerazy RNA
-represory (wiązanie z DNA w pobliżu promotora-zablokowanie transkrypcji
-aktywatory- białek uniemożliwiające polimerazie RNA- wiązanie ze słabymi promotorami
-regulon- grupa operatorów regulowanych przez jedno białko aktywujące
-system „quorum sensig” -wyczuwanie liczebności
- stężenie autoinduktora
6.Kontrola ekspresji genów u bakt. na poziomie translacji
-translacja-synteza białek na matrycy mRNA
*mutacje:
-w obrębie promotora- zmiana stopnia ekspresji genów, derepresja
-w obrębie sekwencji kodujących białko -nieprawidłowy aminokwas- mutacje zmiany sensu (np. MRSA, SPPR)
-mutacje nonsensowne-> przedwczesne zakończenie translacji
-aminoglikozydy, makrolity, linkozamidy, tetracykliny, chloramfenikol
7.Wymiana materiału genetycznego pomiędzy bakteriami:
-wertykana- przekazywanie informacji genetycznej (dziedziczenie)
*horyzontalne przekazywanie genów
-forma procesu płciowego
-przyczyna naturalnej ewolucji bakterii
-nonsekwencje medyczne(czynniki wirulencji, mechanizmy oporności)
-szeroki/wąski zakres gospodarzy
-trzy główne procesy: transdukcja, transformacja, koniugacja.
8.Horyzonatalneprzekazywanie genów
TRANSFORMACJA
-pobieranie DNA ze środowiska
*naturalna- zachodzi w środowisku naturalnym
-wiązanie na powierzchni kom. fragmentów liniowego DNA jednoniciowego
-przeniesienie podwójnej nici, strawienie, utworzenie DNA jednoniciowego
-przeniesienie DNA do kom.za pomocą systemu transportu aktywnego
*homologiczne( chromosom w komórkach biorcy ma sekwencje identyczne z „nowym”
DNA)
-nieuprawniona0 nie wymaga homologii miedzy DNA ...... chromosomalnym( proces mało wydajny ale dobrze poznany)
9.-w przeciwieństwie do mikroorganizmów związanych z człowiekiem i zwierzętami transformacja naturalna często zachodzi u org. glebowych (5% populacji) i wodnych
*niska zawartość składników odżywczych w glebie - DNA uwalniany z martwych komórek może być źródłem pokarmu dla bakterii żywych
*przewód pokarmowy - nukleazy
10.Streptococcus pneumoniea-przykład naturalnej transformacji w organizmie człowieka
- geny oporności na penicylinę (od Streptococcus gr.viridans)
-otoczka- szczepy patogenne i niepatogenne
11.Horyzontalnae przekazywanie genów
TRANSFORMACJA
*sztuczna-w warunkach laboratoryjnych
-szok chemiczny lub spowodowany polem elektrycznym przepycha dwuniciowy DNA przez błonę cytoplazmatyczną do cytoplazmy
-DNA może być liniowy lub w formie plazmidu
*elektoporacja - poddanie bakterii działaniu pola elektrycznego o wysokim napięciu, co wymusza pękanie DNA
-wykorzystywanie w klonowaniu (E. Coli nie posiada zdolności naturalnej transformacji)
12. KLONOWANIE GENÓW
-wprowadzenie do liniowego wektora (plazmidu) określonych genów- fragmentu materiału genetycznego
-wektor poprzez replikację umożliwia otrzymanie wielu kopii badanych genów
-zastosowanie:
*wprowadzenie nowej cechy do szczepu bakterii
*produkcja przez bakterie dużej ilości białka kodowanego przez sklonowany gen np. insulina(możliwość uzyskania insuliny ludzkiej ), szczepionki( białka wirusa grupy)
13TRANSDUKCJA
-przenoszenie materiału genetycznego bakterii przez bakteriofagi
-wirusy bakteryjnebakteriofagi fagi
-maja własne geny umożliwiające replikację ich DNA (lub RNA) oraz produkcje powłok białkowych , ale mogą się namnażać tylko wewnątrzkomórkowo, wykorzystując ich metabolizm.
14. -adsorpcja faga do receptora znajdującego się na powierzchni kom. bakteryjnej
-wprowadzenie DNA bakteriofaga do wnętrza kom.bakt.
LIZOGENIA- wbudowanie DNA bakteriofaga do materiału genetycznego komórki zainfekowanej, obecność w formie profaga, możliwość wejścia w cykl lityczny
INFEKCJA LITYCZNA- fagi namnażają się w komórce bakterii prowadząc do śmierci i uwolnienia namnożonych bakteriofagów.
15. Przykłady toksyn bakteryjnych kodowanych przez bakteriofagi:
-jad kiełbasiany (botulina)- Clostridium botulinum
-toksyna błonica - Corynebacterium diphteriae
-toksyna cholery - Vibrio cholrae
-toksyna E. Coli O1887:117(szczepy enterokrwotoczne)
->Lizogenia- warunek chorobotwórczości.
16. KONIUGACJA
-bezpośrednie przeniesienie materiału genetycznego (DNA) z kom. (dawca) do kom. (biorca), proces transferu genetycznego zachodzący podczas kontaktu dwóch komórek
-białka tworzące połączenia pomiędzy koniugacyjnymi komórkami - kanał koniugacyjny
-przekazywanie DNA zawartego w pozachromosomalnych czynnikach dziedziczenia
17.Dwa typy dawców:
*Ft- plazmid w kom. funkcjonuje jako typowy plazmid i tylko on jest przenoszony w procesie koniugacji
*Hfr plazmid- wintegrowany w chromosom dawcy, umożliwia przekazanie DNA chromosomalnego podczas koniugacji
umożliwia przekazywanie DNA chromosomalnego podczas koniugacji.