Наследственность и изменчивость

Слайд 1

Приветствие

Слайд 2

Генетика - наука о наследственности и изменчивости организмов. Цель генетики заключается в изучении и анализе законов передачи наследственных признаков от поколения к поколению, а также выяснение механизмов, обеспечивающих наследование индивидуальных признаков.

Основная генетическая структура прокариотной клетки - это молекула ДНК в виде двойной спирали, свернутой в кольцо. ДНК является носителем генетической информации и называется геномом микробной клетки. Молекула состоит из функционально неоднородных участков - генов. Ген является функциональной единицей наследственности. В генах записана информация обо всех свойствах, присущих клетке.

Слайд 3

-

Слайд 4

*Изменчивость морфологических признаков. Это изменение у микроорганизмов формы и размеров под влиянием различных факторов (химических, биологических и др.). например, при добавлении к среде стрептомицина клетки сальмонелл значительно удлиняются.

* Культуральная изменчивость. Проявляется изменением культуральных свойств микроорганизмов (характер роста на питательных средах). Одна из форм культуральной изменчивости - феномен диссоциации (т.е. разъединения популяции бактерий и возникновение S- и R-форм. При посеве на поверхность плотной питательной среды рост культуры проявляется возникновением колоний двух основных типов: S-форма - гладкая, R-форма - шероховатая. Между этими формами существуют и переходные: М-форма - слизистая и О-форма - переходная.

По современным представлениям в основе диссоциации лежат мутации, спонтанно возникающие в естественной среде и в условиях культивирования на искусственных питательных средах.)

* Изменчивость ферментативных (биохимических) свойств. Проявляется изменением биохимической активности микроорганизмов. Бактерии каждого вида имеют определенный набор ферментов, благодаря которым усваиваются различные питательные вещества. Выработка тех или иных ферментов предопределена генотипом. В процессе жизнедеятельности бактерий функционируют не все гены, ответственные за синтез ферментов. В геноме бактерий всегда есть дополнительные возможности, т.е. существуют гены, ответственные за выработку адаптивных ферментов. Например, кишечная палочка, растущая на среде без лактозы, не синтезирует фермент лактазу. Если перенести культуру на питательную среду, содержащую лактозу, то микроорганизмы начинают синтезировать этот фермент. Такие способности помогают микроорганизмам адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды.

* Изменчивость биологических свойств. Проявляется способностью микроорганизмов воздействовать на живые объекты, вызывать те или иные патологические процессы различной интенсивности. Изменение биологических свойств может происходить под влиянием различных внешних факторов: температуры (отличной от оптимальной для данного вида), химических веществ, живых организмов (например, организма лабораторного животного). Эта особенность микроорганизмов широко применяется при изготовлении вакцин. Так была изготовлена вакцина против сибирской язвы. Возбудитель культивировался в условиях повышенной температуры (42,50С), что привело к утрате вирулентных свойств.

Слайд 5

-

Слайд 6

Фенотипическая изменчивость. Проявление ненаследуемых морфологических признаков и физиологических процессов у индивидуумов называется фенотипом. Сходные по генотипу микроорганизмы могут существенно различаться по фенотипу, т.е. способу проявления наследственных признаков. Фенотипические различия между микроорганизмами, одинаковыми по генотипу, называют модификациями (фенотипическими адаптациями). Модификации возникают в ответ на изменяющиеся условия окружающей среды. При устранении фактора, вызвавшего модификацию, изменение исчезает.

Например, кишечная палочка только в присутствии лактозы продуцирует ферменты, разлагающие этот углевод. Стафилококки образуют фермент, разрушающий пенициллин, только в присутствии этого антибиотика. Примером модификаций является также образование L-форм бактерий под действием пенициллина и возврат к исходной форме после прекращения его действия.

В основе генотипической изменчивости лежат мутации и рекомбинации. Они происходят в структуре ДНК и проявляются в стабильности изменений каких-либо свойств.

Мутации. Под мутацией понимают внезапные, скачкообразные изменения наследственных свойств. Основу этого явления составляют качественные или количественные изменения последовательности нуклеотидов в ДНК, которые могут возникать под влиянием эндогенных факторов или под действием химических или физических мутагенов. Бактерии с измененными признаками называются мутантами. Различают спонтанные или индуцированные мутации.

Спонтанные (самопроизвольные) мутации возникают под влиянием неизвестных причин. Частота спонтанных мутации чрезвычайно мала (один случай на 100 млн. особей). Один из распространенных типов спонтанных мутаций микроорганизмов -ауксотрофность. Это утрата способности к синтезу какого-либо вещества. Например, утрата способности синтезировать какую-либо аминокислоту. В таком случае, ауксотрофные микроорганизмы будут расти на питательных средах, содержащих эту аминокислоту. Спонтанные мутации служат основным источником естественной изменчивости микроорганизмов и лежат в основе эволюции, обусловливая разнообразие генетического материала.

Индуцированные (направленные) мутации проявляются в результате обработки микроорганизмов специальными мутагенами (физическими, химическими). В основе действия мутагенов лежит их способность прямо или косвенно воздействовать на ДНК или на ее предшественников - основания.