6.2.Генотипические рекомбинации микроорганизмов. Основы генной инженерии. Практическое применение.

Рекомбинации – обмен генетическим материалом между двумя особями с появлением рекомбинантных особей с измененным генотипом. У бактерий существует несколько механизмов рекомбинаций:

1. трансформация;

2. трансдукция;

3. конъюгация.

Трансформация –передача генетической информации в виде изолированных фрагментов ДНК при нахождении реципиентной клетки в среде, содержащей ДНК-донора. Для трансформации необходимо особое физиологическое состояние клетки-реципиента – компетентность. Фактор компетентности – белок, который вызывает повышение проницаемости клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, поэтому фрагмент ДНК может проникать в такую клетку.

Трансдукция – это передача генетической информации между бактериальными клетками с помощью умеренных трансдуцирующих фагов. Трансдуцирующие фаги могут переносить один ген или более. Трансдукция бывает: специфической (переносится всегда один и тот же ген, трансдуцирующий фаг всегда располагается в одном и том же месте); 2) неспецифический (передаются разные гены, локализация трансдуцирующего фага непостоянна).

Конъюгация– обмен генетической информацией при непосредственном контакте донора и реципиента. Наиболее высокая частота передачи у плазмид, при этом плазмиды могут иметь разных хозяев. После образования между донором и реципиентом конъюгационного мостика одна нить ДНК- донора поступает по нему в клетку-реципиент. Чем дольше этот контакт, тем большая часть донорской ДНК может быть передана реципиенту.

Генетическая инженерия и область ее применения в биотехнологии.

Генетическая инженерия является сердцевиной биотехнологии. Она, по существу, сводится к генетической рекомбинации, т.е. к обмену генами между двумя хромосомами. Метод рекомбинации invitroили генетической инженерии заключается: а) в выделении или синтезе ДНК из отличающихся друг от друга организмов или клеток; б) получении гибридных молекул ДНК; в) введении рекомбинантных (гибридных) молекул в живые клетки; г) создании условий для экспрессии и секреции продуктов, кодируемых генами.

Экспрессируемый ген в виде рекомбинантной ДНК (плазмида, фаг, вирусная ДНК) встраивается в бактериальную или животную клетку, которая приобретает новое свойство – продуцировать несвойственное этой клетке вещество, кодируемое экспрессируемым геном.

Методом генетической инженерии созданы сотни препаратов медицинского и ветеринарного назначения, получены рекомбинантные штаммы-суперпродуценты, многие из которых нашли практическое применение. Уже применяются в медицине полученные методом генетической инженерии вакцины против гепатита В, интерлейкины, инсулин, гормоны роста, интерфероны, фактор некроза опухолей, пептиды тимуса, миелопептиды, эритропоэтин, антигены ВИЧ.

Разработаны и в ближайшие годы будут использованы в практике генно-инженерные вакцины против малярии, ВИЧ-инфекции, сифилиса, клещевого энцефалита, холеры, бруцеллеза, гриппа, бешенства идр.

Тесты по теме:

1.. Бактериальный геном состоит:

а) пили

б) бактериальная хромосома

в) плазмиды

г) капсула

2. Репликон, кодирующий жизненно важные для бактерии функции:

а) пили

б) бактериальная хромосома

в) плазмиды

г) капсула

3. Репликон, кодирующий не основные для жизнедеятельности бактериальной клетки функции:

а) пили

б) бактериальная хромосома

в) плазмиды

г) капсула

4. Плазмиды, способные передаваться из одной бактериальной клетки в другую называют:

а) интегративными (эписомы)

б) трансмиссивными

в) мобилизуемыми

5. Плазмиды, обратимо встраивающиеся в бактериальную хромосому и функционирующие в виде единого репликона:

а) интегративными (эписомы)

б) трансмиссивными

в) мобилизуемыми

6. Плазмиды, обеспечивающие устойчивость бактерий к антибиотикам:

а) Ent-плазмида

б) Hly-плазмида

в) Col-плазмида

г) R-плазмида

7. К подвижным генетическим элементам относятся:

а) эписомы

б) транспозоны

в) IS-элементы

г) R-плазмиды

8. Изменения в последовательности отдельных нуклеотидов ДНК, приводящие к изменению морфологии бактерий, устойчивости к антибиотикам и др.:

а) генетическая рекомбинация

б) трансдукция

в) мутация

г) конъюгация

9. Мутации, возникающие под влиянием внешних факторов (мутагенов):

а) спонтанные

б) конъюгация

в) индуцированные

г) реверсия

10. Восстановление исходных свойств у мутантов:

а) спонтанные

б) конъюгация

в) индуцированные

г) реверсия

11. К биологическим мутагенам относятся:

а) УФ-лучи

б) гамма-радиация

в) транспозоны

г) азотистая кислота

12. Взаимодействие между двумя генами:

а) мутация

б) реверсия

в) генетическая рекомбинация

13. Передача бактериальной ДНК посредством бактериофага:

а) конъюгация

б) трансдукция

в) трансформация

г) реверсия

14. Передача генетического материала путем непосредственного контакта бактериальных клеток:

а) конъюгация

б) трансдукция

в) трансформация

г) реверсия

15. Передача генетического материала от клетки донора реципиенту при помощи изолированной ДНК и фактора компетентности:

а) конъюгация

б) трансдукция

в) трансформация

г) реверсия