3. Понятие о подвижных генетических элементах. Гены-вставки, транспозоны, их функции. Инсерционный мутагенез.

Подвижные генетические элементы – это вставочные последовательности и транспозоны. Они входят в состав бактериального генома (т.е это хромосома и плазмиды).

Гены – вставки (=инсерционные последовательности) –это участки ДНК, способные как целое перемещаться из одного участка репликлона (хромосомы,плазмиды) в другой. Они содержат только те гены, которые необходимы для их перемещения : 1)ген, кодирующий фермент транспозазу 2) ген, определяющий синтез репрессора ( ингибитор экспресссии генов);

Отличительная особенность : наличие на концах вставочной последовательности (=инвертированные повторы). Эти вставочные последовательности узнаёт фермент Транспозаза. Она осуществляет одноцепочные разрывы ДНК. Происходит репликация и оригинальный ген-вставка остается на месте, а его копия перемещается на новый участок (=репликативная комбинация).

Транспозоны- мигрирующие элементы, имеют гены для переноса внутри клеток и одновременно содержат гены резистентности к АБ , ионам тяжелых металлов. Транспозон содержит структурные гены и повторяющиеся участки.

Функции генов-вставок и транспозонов: 1)Координация взаимодействия внехромосомных факторов наследственности между собой и с бактериальной хромосомой для обеспечения их рекомбинации;

2) регуляция транскрипции генов путем их «включения/выключения»; 3) индукция мутаций (инверсия – изменение чередования генов за счет поворота участка на 180 градусов, дупликация – удвоение участка хромосомы, делеция – утрата участка хромосомы);

Инсерционный мутагенез – мутационное изменение генома вследствие вставок последовательностей нуклеотидов;

4. Плазмиды бактерий: функции и их разновидности. Значение в экологии бактерий. Фенотипические признаки бактерий, определяемые плазмидами. Система «бактерии – плазмиды» в генной инженерии; рекомбинантные белки.

Плазмиды – внехромосомные мобильные гененетические структуры бактерии. Необязательный компонент микроба. По размерам примерно 5% от ДНК – хромосомы.

Значение:

1. Контроль у бактерий обмена генетическим материалом;

2. Контроль синтеза факторов патогенности;

3. Биологические средства самозащиты бактерий от химических и других факторов окружающей среды;

Функции: 1. Регуляторная (компенсирует нарушение функций нуклеоида);

2. Кодирующая (вносит в генотип новую информацию);

Плазмиды могут быть: 1)Трансмиссивные (могут передаваться из одной бактерии в другую); 2)Нетрансмиссивные;

Фенотипические признаки бактерий, определяемые плазмидами: 1) устойчивость к АБ (R-плазмиды ); 2) продукция факторов патогенности (Ent-плазмиды); 3) расщепление сложных органических веществ; 4) образование бактериоцинов; 5) образование ферментов рестрикции и модификации;

6) способность к синтезу АБ;

Система «бактерии – плазмиды» в генной инженерии.

Функция плазмид при использовании их человеком заключается в способе создания клонированной копии ДНК. Сами плазмиды выступают в роли вектора. Репликационная способность плазмидов позволяет воссоздавать рекомбинантную ДНК в клетке-носителе. Широкое использование они нашли в генной инженерии. В этой отрасли науки плазмиды создаются искусственным путем для переноса информации генетического типа или каких-либо манипуляционных действий с генетическим материалом.

Встроенная в хромосому F-плазмида обеспечивает высокую частоту рекомбинации бактерий данного типа. R-плазмиды кодируют устойчивость к лекарственным препаратам, а также к тяжёлым металлам. R-плазмиды включают все гены, ответственные за перенос факторов устойчивости из клетки в клетку. Плазмиды бактериоциногении кодируют синтез бактериоцинов - белковых продуктов, вызывающих гибель бактерий того же или близких видов. Многие плазмиды, кодирующие образование бактериоцинов, также содержат набор генов, ответственных за конъюгацию и перенос плазмид. Плазмиды патогенности контролируют вирулентные свойства многих видов.

Рекомбинантные белки – белки экспрессируемые генами в составе рекомбинантной ДНК.

5. Фенотипическая и генотипическая изменчивость бактерий. Механизмы и примеры фенотипической изменчивости. Регуляция экспрессии генов. Экологически зависимая коэкспрессия генов, регулон. Понятие о спонтанных и индуцированных мутациях.

Фенотипическая

Генотипическая

Модификации - изменения, которые поддерживаются пока действует фактор окружающей среды. - не затрагивают генотип - не передаются по наследству - возникают под воздействием факторов окружающей среды

(например, изменение окраска, размера, формы, наличие спор и капсулы и т.д.)

Механизмы:

1. Морфологическая – изменение формы, величины (при добавлении пенициллина в питательную среду некоторые бактерии удлиняются);

2. Культуральная – изменение культуральных свойств при изменении состава питательной среды (недостаток кислорода заставляет стафилакокк утрачивать пигмент);

3. Биохимическая (при посеве эшерихии коли на среду с лактозой, она начинает синтезировать фермент, ее расщепляющий);

-мутации и рекомбинации

Мутации бывают: - спонтанные ( вызванные природой ( биологические, химические, физические)); - индуцированные ( человеком , под действием мутагенов (УФО, гамма лучи));

Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции:

НЕГАТИВНАЯ - индуктор инактивирует белок-репрессор – то транскрипция идёт - индуктор активирует белок-репрессор – то транскрипция НЕ идёт

ПОЗИТИВНАЯ - индуктор активирует белок - активатор – то транскрипция идёт - индуктор инактивирует белок - активатор – то транскрипция НЕ идёт

Регулон – это ген – регулятор + оперон . Ген-реугулятор – кодирует белок –репрессор и отвечает за регуляцию процесса транскрипции структурных генов.