Genetica Microorganisme - microbiologie cu tehnica testelor microbiologice

Video: Konstantin Severinov. De la Lamarck la Darwin si spate: variatie genetica in bacterii

Știința eredității și variabilității organismelor - este una dintre secțiunile cele mai interesante și practic importante de Microbiologie.
variabilitatea microbiană nu este nouă. Ea a ocupat mintea fondatorii microbiologiei medicale Louis Pasteur, Robert Koch Mechnikov și colab. In timp ce genetica de microorganisme a început să se dezvolte abia în anii '40 ai secolului nostru. Acest lucru a fost facilitat de marile realizări în studiul chimiei acizilor nucleici și rolul lor ca purtători de informații genetice. Pe modelul de microorganisme și aspecte importante, cum ar fi definiția generală biologiei naturii biochimice a purtătorii eredității și structura genei au fost studiate.
Variabilitatea și ereditatea sunt indisolubil legate și, împreună cu selecție (selecție) forța motrice a procesului evolutiv.
microorganisme ereditate. In capitolul „bacterii Structura“ indică faptul că nucleul în bacterii (nucleoizii sau cromozomi) în compoziția chimică și proprietăți funcționale similare cu nucleul celulei animale și vegetale. Organizarea genetică a cromozomului bacterian stabilit prin studierea mecanismelor genetice de schimb de material între cele două celule bacteriene.
Există următorul schimb de mecanisme materiale genetice: transformare, transducție și conjugare.
Transformare (conversie) este modificarea proprietăților microorganismului sub acțiunea unui alt ADN. Transformarea ^ Acceptam participat donator bacterie ca sursă de ADN și bacterii - destinatarul, ADN-ul donator receptiv. Atunci când transformarea este un transfer de segmente mici de ADN de la bacterii - bacterii donator - primitor.
Acest fenomen a fost descris pentru prima data de Griffiths in 1928. infectate doze scăzute de șoareci avirulent și lipsite de o capsulă de pneumococ tip II, împreună cu culturile ucise termic de agenți patogeni, capsular pneumococic tip III. Șoarecii au fost omorâți și organele lor de distins cu schimbări profunde pneumococi de tip II: el a dobândit virulență și capsulă pneumococ inerente tip III.
In 1944 g. Avery, McLeod și Mack harta obținută de tipul culturii pneumococ III printr-un tratament chimic special, o substanță specială cu viscozitate ridicată, care produce o cantitate foarte mică de cultură tranziție pneumococ orice tip pneumococ tip III. Această substanță sa dovedit a acidului dezoxiribonucleic (ADN). Apoi byloustanovleno că ADN de transformare are efecte nu numai împotriva transmiterii de tip specific, ci și alte caracteristici microbiene (morfologie, rezistență și așa mai departe. D.). Cu ADN de transformare a fost derivat variabilitatea și meningococ, influenza coli, Flexner dizenterie bacilul și alte bacterii. Fenomenul de transformare are loc numai în anumite condiții și condițiile fiziologice particulare ale celulelor (de stat competente).
Prin urmare, transformarea se obține dintr-un număr mic de celule. In pneumococică se gaseste in 2-5% pentru stick-uri de gripa -in 0,01-0,5% din cazuri, fenomenul de transformare face posibilă studierea mai profund rolul ADN-ului ca purtător de ereditate.
Transducerea. Când bacteriofagii transducerea transmise bacterii - caracteristici noi recipient, transferându-le din bacteria donator, adică, fagul este un purtător de proprietăți genetice de la o celulă la alta ... Phage poate transmite capacitatea de a descompune caracteristicile metabolismului zahărului, mobilitatea și alte proprietăți. Distinge transductie specifică în care cu care este cuplată transmis un atribut (fagul t genetic legat) și nespecific, caracteristici multiple. Prin transductie este de obicei capabilă să fagi temperată.
proces de transductie studiu a aratat ca cromozom este format din unități individuale ale eredității, dispuse liniar pe lungimea cromozomului.
Conjugarea - un proces sexual, care a fost observată pentru prima dată în 1946 de către J. Lederberg și EL Tatum în Escherichia coli. Transferul materialului genetic dintr-o celulă donor krnyugatsii o celulă recipient are loc prin scamele genitale speciale (F), se găsește în celula donor, notat F + (fertilitate - fertilitate). În acest caz, celula destinatar devine caracteristici noi.
Toate. trei fenomene (transformare, transducție și conjugare) face posibilă studierea baza genetica a celulelor bacteriene este genotipul și comportamentul celulelor din mediul său - manifestarea fenotipică a genotipului.
Variabilitatea. Variabilitatea, precum și ereditatea, o caracteristică biologică a tuturor organismelor vii. este inerent și microorganisme. Natura acestei variabilitate și granitsah- pronunțată la începutul dezvoltării doctrinei microorganismelor în prezent nu poate fi considerată o soluție completă.
Conform grad și adâncimea variabilitatea bacteriilor divizate în mutational și modificarea, fenotipice, variabilitate non-ereditare. Modificările sunt numite modificări fenotipice non-ereditare, care apar ca urmare a unor schimbări lente ale condițiilor de existență a microorganismelor care nu afectează în mod semnificativ dezvoltarea lor. Variabilitatea Modificarea crește treptat și lent ca impactul factorilor externi. Ea este instabilă, care trece și nu este moștenit. Această formă de variabilitate se produce de multe ori. Astfel, agentul patogen porcine în creștere pe agar convențional sub formă de tije mici, și agarul cu o concentrație mai mare de forme de sare cu formă sferică mare, foarte bețișoare lungi și groase, microbiene „umbră“ și t. D.
Adaugarea la mediul nutritiv modifică morfologia sării de litiu a Vibrio cholerae. In bacterii, tuberculoza, agentul cauzator al febrei tifoide și a altor microbi descris așa-numitul filtru formă (avizualnye), adică. E. Nevăzut în microscopie convențională și cu pori mici, care trece prin filtrele bacteriene. Tehnici speciale de cultivare pe medii nutritive sau trecerea la animalele de laborator reușesc să iasă din formele de filtrare respective forme vizibile de bacterii.
Mutație variație genetică. Este o astfel de volatilitate care este moștenită, dar nu merge dincolo de aparență. Acesta este asociat cu modificari ereditare in celule ale sistemului, genotipul.
Un exemplu de mutatie includ:

1. microorganism auxotrofica (prototrophs variantă), a pierdut capacitatea de a sintetiza un număr de substanțe vitale (aminoacizi, vitamine, etc.) - 2) vaccin viu - atenuate in tulpinile lor virulenta Bacillus tubercul, agentul cauzal al ciumei, bruceloza, tularemie, virusul variolei, rabie, poliomielitei și alte mikroorganizmov- forme rezistente 3) droguri de microorganisme.

Conform teoriei mutațiilor genei microorganismelor variabilitate explicată ca rezultat al recombinării genelor și a mutațiilor genetice (modificări bruște).
Mutațiile (din mutatio Latină. - schimbare, schimbare) sunt aleatoare, vagi și nu depinde de influența mediului (mutații spontane). Atunci când mutație spontană a schimbat una din orice trăsătură ereditară, în cazuri rare - câteva. Cauza mutațiilor spontane este necunoscută. In plus fata de mutatii spontane si induse apar, care rezultă din acțiuni la celula microbiană a factorilor de mediu (factori mutageni). Acestea includ ultraviolete și raze X, iod, peroxid de hidrogen, și altele.
O formă de variabilitate mutational este disociere microbiană la care variabilitatea microbilor este redusă la o schimbare în cadrul unei specii, și se caracterizează prin scindare naturală cultură stoc la două tipuri de colonii - netede (S) și dur (R), diferă foarte mult unul de altul (Figura 59). .

Fig. 59. colonii netede și aspre în disocierea.

Acest proces este detectată cu ușurință dacă o cultură pură de bacterii dispersa pe suprafața unui mediu nutritiv dens în chashkah- coloniile cresc, astfel, sunt două tipuri de bază: 1) Runda, umed, translucid, cu o suprafață lucioasă și o margine netedă netedă, așa-numitele simplu, sau S-formă (din limba engleză netedă. - neted), și 2) de formă neregulată, colonii opace, uscate, cu margini zimțate și suprafață aspră ridat, așa-numitul dur, sau R-formă (din limba engleză dur -. pietroase).
Variabilitatea de microbi din S și R-forme este cuprinzătoare, deoarece proprietățile morfologice și culturale și terminând cu serologice, antigenice și patogene și este asociată cu mutații ale cromozomilor regiuni genetice bacteriene, determinând sinteza O-antigen.
Tranziția de la S-forma la R forme are loc treptat, prin O-formă intermediară, care este reprezentată schematic după cum urmează: S-O-R.
În plus față de aceste tipuri de colonii apar în procesul de disociere este extrem de mică, așa-numitele colonii pitic (g-colonie) și colonii mucoide sau noroios M-formă.
O formă particulară de variabilitate microorganismelor este fenomenul de formare a bacteriilor L-F O R M, descoperit în 1935 de către L. Klineberger și numit în onoarea Institutului numit după D. Lister, unde sa făcut descoperirea. Formele L sunt caracterizate printr-o morfologie aparte: (. Antibioticele, in special la penicilina, concentrațiile mari de sare, anticorpi fagi etc.) celulele normale sub influența mai multor factori sunt convertite în structura sferice și filiform mari, uneori descompune într-un elemente granulare.
formarea celulelor gigant se datorează încetării reproducerii celulare menținând în același timp capacitatea de a crește. Schimbări în morfologia este însoțită de o variabilitate culturi de bacterii și proprietăți serologice.
bacterii L-formă izolată din corpul uman al pacientului (pentru endocardita bacteriană, bolile reumatice).
În condiții de cultură adecvate, forma L selectat poate menține în mod continuu morfologia. În unele cazuri, acestea sunt inversate, adică. E. La cultura de origine.
Rezistența la medicamente (stabilitate) a bacteriilor poate fi legată la un epizom (cm. „bacterii Structura“, pag. 20). Prin epizomal factori sunt, de asemenea, factorul de sex (F), bacteriocine și prophages. Bacteriocine - substante secretate de anumite bacterii, metabolism deranjat foarte mult (metabolism) în E. coli, Shigella, Salmonella și alte bacterii. Prophage - elemente genetice exogene cu privire la celula bacteriană, care pot exista fără ele. Prophage pot fi stocate în mod continuu în celule și să treacă din generație în generație de germeni. Sub influența prophage în bacterii modificate morfologice, culturale, enzimatice și proprietățile patogene. Această variabilitate este numită conversie fagi.
Studiul variabilității fenomenelor face posibilă producerea de noi tipuri de microorganisme care au fost folosite cu succes în agricultură, industrie și medicină. De exemplu, am primit și pus în practică noi opțiuni de fertilizare teren bacterii fixatoare de azot, și alte culturi speciale de drojdie utilizate în fabricarea vinului, producția de lactate și industrie. Cunoașterea variabilității permite proceselor de îmbunătățire a metodelor de diagnostic de laborator, ceea ce este important în practica microbiolog.

Video: Genetică # 2