Генетика _

12Генетичні характеристики мікроорганізмів (прокаріот та еукаріот).

32Генетичні характеристики мікроорганізмів. Організація геному прокаріот та еукаріот.

25Організація та основи функціонування геному, механізм реплікації, транскрипції, трансляції.

28Організація геному, механізм реплікації, транскрипції, трансляції.

33Спадковість та мінливість. Мутації та рекомбінації.

34Спонтанні і індуковані мутації. Принцип відбору мутантних форм.

35Механізм генетичної рекомбінації. Кон’югація. Трансдукція, трансформація. Принцип клонування.

12=32Генетичні характеристики мікроорганізмів. Організація геному прокаріот та еукаріот.

ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА У МИКРООРГАНИЗМОВ

ДНК

• 1. Эукариоты – двунитчатая линейная ДНК Основная часть - в клеточном ядре в составе хромосом, значительно меньшая часть - в составе ДНК митохондрий, хлоропластов и других пластид.

• 2. Прокариоты – двунитчатая кольцевая ДНК:

* хромосомная

* внехромосомная /плазмиды, мигрирующие генетические элементы/.

• 3. Вирусы – дву- или однонитчатая /непрерывная или фрагментированная /линейная или кольцевая/ ДНК или РНК.

Основные различия эукариот и прокариот

• Расположение генетического аппарата.

Эукариоты: генетический аппарат находится в ядре и защищён ядерной оболочкой. ДНК эукариот линейная двунитчатая, упакована с помощью гистонов. Также генетический материал находится в митохондриях и пластидах.

Прокариоты: ДНК кольцевая двунитчатая и находится в особой области клетки — нуклеоиде (не отделён мембраной от остальной цитоплазмы), ДНК упакована без участия гистонов, структура поддерживается ДНК-связывающими гистоноподобными белками и молекулами РНК. Также генетический материал находится в плазмидах и мигрирующих генетических элементах.

• Гены прокариот, в отличие от эукариот, как правило, имеют оперонную организацию. В одном опероне обычно представлены гены, ответственные за осуществление одного и того же метаболического процесса Кроме структурных генов опероны имеют регуляторные участки (оператор, терминатор), за счёт которых обеспечивается активность оперона как целостной системы.

• Структурные гены прокариот в отличие от эукариот не имеют мозаичной структуры, то есть в их составе нет деления на кодирующие (экзоны) и некодирующие (интроны) участки.

• Геном прокариот содержит значительно меньше некодирующих участков, чем эукариот

25=28Організація та основи функціонування геному, механізм реплікації, транскрипції, трансляції.

• ДНК кольцевая двунитчатая и находится в особой области клетки — нуклеоиде (не отделён мембраной от остальной цитоплазмы), ДНК упакована без участия гистонов, структура поддерживается ДНК-связывающими гистоноподобными белками и молекулами РНК. Также генетический материал находится в плазмидах и мигрирующих генетических элементах.

• Плазміди — позахромосомні генетичні елементи, що являють собою невеликі замкнені в кільце нитки ДНК. Пазміди також можуть бути вбудовані до складу хромосоми, тобто знаходитись в інтегрованому стані. Тоді їх називають епісомами. Плазмиды могут давать возможность бактериям расти в присутствии антибиотиков, использовать более широкий круг субстратов, синтезировать определенные антигены, обеспечивают процесс коньюгации (F-плазмида)

• Транспозони являють собою послідовності в декілька тисяч пар нуклеотидів, які несуть генетичну інформацію для транспозиції — переміщення всередині бактеріальної хромосоми або з хромосоми на пламіди й навпаки, вони здатні переміщуватись всередині геному

• Свойствами эписом или транспозонов обладают также: геномы некоторых вирусов — умеренных бактериофагов\

• Гены прокариот, как правило, имеют оперонную организацию. В одном опероне обычно представлены гены, ответственные за осуществление одного и того же метаболического процесса Кроме структурных генов опероны имеют регуляторные участки (оператор, терминатор), за счёт которых обеспечивается активность оперона как целостной системы.

Відтворення (реплікація ДНК) ДНК здійснюється за напівконсервативним механізмом. Двониткова конденсована нитка ДНК піддається розкручуванню,

Потім нитки розплітаються, і на кожній з них за принципом комплементарності добудовується новий дочірній ланцюг ДНК. Реплікацію здійснює днк полімераза, під час реплікації у бактерій з точки початку реплікації в дві сторони рухаються два камплекси ферментів, кожен з яких здатен подвоювати одразу 2 ланцюги днк.

Реалізація інформації здійснюється в процесі, іменованому транскрипцією, під яким розуміють перенесення інформації з дволанцюгової молекули ДНК на одноланцюгові молекули РНК ферментом днк-залежною рнк-полімеразою.Далі іРНК бере участь у процесі трансляції – синтезі білка на матриці РНК, що складається з трьох стадій: ініціація-приєднання рибосоми до мРНК, елонгація - тРНК приносять амінокислоти і відбувається нарощення ланцюга, термінація- при зусирічі стоп-кодона відбувається розрив пептиду і останньої тРНК.

33Спадковість та мінливість. Мутації та рекомбінації.

Наследственность – способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Такая преемственность наследственных свойств обеспечивается передачей генетической ин-ции.

Изменчивость - разнообразие признаков среди представителей данного вида, а также свойство потомков отличаться от родительских форм.

Классификация изменчивости:

Фенотипическая - изменения фенотипа, вызванные условиями окружающей среды и не связанные с изменением генотипа.

• Морфологическая

• Культуральная

• Биохимическая

Генотипическая (наследственная)

• Мутации- стойкое (наследуемое) изменение генотипа под влиянием внешней или внутренней среды, могут быть спонтанные и индуцированные, генные и хромосомные, могут являть собой потерю(делеция), удвоение(дупликация), поворот(инверсия) или перенос(тарнслокация) участка генома

• Генетические рекомбинации - процесс обмена генетическим материалом путем разрыва и соединения разных молекул.

Виды рекомбинации:

Трансдукция - процесс переноса бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагом.

Трансформация - процесс поглощения клеткой организма свободной молекулы ДНК из среды и встраивания её в геном, что приводит к появлению у такой клетки новых для неё наследуемых признаков (у некоторых существует естественно, у некоторых может вызываться только искусственно).

Коньюгация - парасексуальный процесс — однонаправленный перенос части генетического материала (плазмид, бактериальной хромосомы) при непосредственном контакте двух бактериальных клеток. Позволяет передавать наибольшее количество генетической информации.

34Спонтанні і індуковані мутації. Принцип відбору мутантних форм.

Мутация - стойкое (наследуемое) изменение генотипа под влиянием внешней или внутренней среды.

Классификация мутаций

• Спонтанные - возникают самопроизвольно: ошибки воспроизведения генетического кода, случайные повреждения хромосом, перемещение мобильных элементов по геному.

• Индуцированные (вызываются мутагенными факторами - химическими (вещества), физическими (температура, облучение), биологическими (напр. ретровирусы))

Отбор мутантных форм

1. Определить, какой тип мутанта соответствует цели исследования (делеционный, с точковой мутацией, с заменой пар оснований,условно-летальный и т. д.)

2. Выбрать наиболее подходящий мутаген .

3. дать культуре клеток, обработанной мутагеном, расти в течение определенного времени Хотя вероятность естественного возникновения мутации у микроорганизмов такая же, как и у всех других организмов (1 мутация на 1 млн. особей по каждому гену), очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену.

4. Провести обогащение по желаемому мутанту для повышения вероятности его выделения. Обычно возникновение мутаций – относительно редкое событие. В самой распространенной методике обогащения используется антибиотик пенициллин. При выращивании культуры, содержащей как мутировавшие, так и немутантные клетки в синтетической среде, не обеспечивающей рост мутантов, пенициллин вызывает избирательную гибель только активно делящихся клеток, нарушая у них процесс синтеза клеточной стенки. В оптимальных условиях можно достичь 1000-кратного обогащения мутантами по отношению к немутантам.

5. Изучить свойства мутанта, картировать локус новой мутации, т.е определить ее локализацию на бактериальной хромосоме.

35Механізм генетичної рекомбінації. Кон’югація. Трансдукція, трансформація. Принцип клонування.

Рекомбинация - процесс обмена генетическим материалом путем разрыва и соединения разных молекул.

Виды рекомбинации у бактерий:

Трансдукция - процесс переноса бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагом.

Трансформация - процесс поглощения клеткой организма свободной молекулы ДНК из среды и встраивания её в геном, что приводит к появлению у такой клетки новых для неё наследуемых признаков (у некоторых существует естественно, у некоторых может вызываться только искусственно).

Коньюгация - парасексуальный процесс — однонаправленный перенос части генетического материала (плазмид, бактериальной хромосомы) при непосредственном контакте двух бактериальных клеток. Позволяет передавать наибольшее количество генетической информации.

Также рекомбинация возможна и у вирусов.

Клонирование

Клонування (англ. cloning) — процес створення ідентичних копій (тиражування) організмів або інших об'єктів у біології, котрі називають клонами.

Клітинне клонування — клонування, при якому відбувається виведення популяції клітин із однієї клітини. У випадку простих одноклітинних організмів, чи то бактерій, чи то дріжджів, цей процес є достатньо простим.

Для бактерій клонування є єдиним способом розмноження. Бактерії доростають до певного розміру, після чого проводять процес поділу. При поділі клітини створюються дві генетично ідентичні дочірні клітини.