Тема 19. Внутрішньоклітинне перенесення та генетична рекомбінація в бактерій

Генетична рекомбінація в прокаріотів. Механізми перенесення генетичного матеріалу: трансформація, кон’югація, трансдукція. Основні відмінності статевого процесу еукаріотів і прокаріотів, уявлення про мерозиготу, доля генетичного матеріалу, перенесеного до клітини: схрещування з утворенням рекомбінантної хромосоми шляхом інтеграції, подібність цього процесу до репарації ДНК. Рестрикція та модифікація чужорідної ДНК.

Трансформація бактерій. Відкриття явища трансформації (дослід Гріффітса), виявлення природи трансформуючого агента. Фактори, що сприяють здійсненню трансформації. Значення компетентності, механізми поглинання ДНК. Частота та генетичний аналіз трансформантів.

Трансдукція, викликана помірними фагами. Різновиди трансдукції: специфічна, за якої здійснюється перенесення точно визначеного фрагмента ДНК клітини донора (модель λ-фага), та неспецифічна – фаги переносять різні фрагменти ДНК хазяїна. Поширення явища трансдукції серед грампозитивних та грамнегативних бактерій.

Кон’югація бактерій. Роль плазмід у кон’югації. Фактор, що визначає стать, частота перенесення F-фактора. Перенесення бактеріальної хромосоми за участю F-фактора. Стан F⁺ та Hfr. Частота інтеграції F-фактора в хромосому. Визначення порядку перенесення маркерів за часом входження кожного з них чи за частотою рекомбінацій.

Використання методів генетичної рекомбінації для побудови генетичної карти хромосоми, вивчення будови генів.

Тема 20. Практичне використання результатів генетичних досліджень

Сучасні досягнення біотехнології. Значення генетичних досліджень в практиці селекційної роботи з промислово корисними формами мікроорганізмів (досягнення у селекції продуцентів антибіотиків, ферментів та інших біологічно активних речовин).

Новий напрям у біотехнології – конструювання штамів із заданими властивостями на основі одержання рекомбінантних молекул ДНК. Використання вірусів і плазмід у генній інженерії. Плазміди, їх молекулярна організація, основні властивості: реплікація, об’єднання з хромосомою та трансмісибельність.

Типи плазмід. Властивості бактерій, визначені генами плазмід (статевий фактор, СоI-фактор, фактор резистентності, пеніциліназні плазміди, розщеплення плазмід). Роль плазмід у здійсненні кон’югації, перенесення плазмідної ДНК. Взаємозв’язки між плазмідами, фагами та хромосомами, основні гіпотези про походження.

Основні засоби одержання рекомбінантних ДНК: одержання лінійних фрагментів плазмід і вірусів (фагів) та чужорідної ДНК, гібридних молекул шляхом з’єднання фрагментів, уведення гібридної молекули в бактеріальну чи інші клітини (спосіб уведення визначається природою вектора – трансформація, трансдукція), використання одержаних штамів для виробництва заданих продуктів. Основні наукові та практичні досягнення генної інженерії: можливість включення різних генів людини, тварин, бактерій у штами кишкової палички та інших мікроорганізмів; одержання стійких штамів, синтезуючих функціональні білки; одержання суперпродуцентів амінокислот. Створення технології виробництва людського інтерферону та соматостатину на основі одержання штамів кишкової палички. Проблеми та перспективи розвитку генної інженерії.

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Векірчик К.М. Практикум з мікробіології: Навч. посібник. – К.: Либідь, 2001. – 144 с.

Гусев М.В. Микробиология / М.В. Гусев, Л.А. Минева. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978. – 384 с.

Методы общей бактериологии: В 3-х т. / Под ред. Ф. Герхадта. – М.: Мир, 1983. – Т. 1. – 343 с. – Т. 2. – 472 с. – Т.3. – 264 с.

Мишустин К.М. Микробиология / К.М. Мишустин, В.Г. Емцев. – М.: Колос, 1978. – 351 с.

Мікробіологія / М.Г. Сергійчук, В.К. Позур, А.І. Вінніков та ін. – К.: Вид.-полігр. центр «Київський університет», 2005. – 375 с.

Общая микробиология / Под ред. проф. А.Е. Вершигоры. – К.: Вища шк., Гл. изд-е, 1988. – 343 с.

Определитель бактерий Берги. – 9-е изд. / Пер. под ред. Г.А. Заварзина. – М.: Мир, 1997. – Т. 1, 2. – 800 с.

Пирог Т.П. Загальна мікробіологія. – К.: НУХТ, 2004. – 471 с.

Пяткин К.Д. Микробиология / К.Д. П’ятки, Ю.С. Кривошеин. – М.: Медицина, 1980. – 512 с.

Руководство к практическим занятиям по микробиологии / Под ред. Н.С. Егорова . – М.: Изд-во МГУ, 1983. – 221 с.

Стейниер Р. Мир микробов. В 3-х т. / Р. Стейниер, Э. Эдельберг, Дж. Ингрем. – М.: Мир, 1979. – Т. 1. – 317 с.; Т.2 – 331 с.; Т. 3 – 485 с.

Тимаков В.Д. Микробиологи / В.Д. Тимаков, В.С. Левашов, Л.В. Борисов. – М.: Медицина, 1983. – 598 с.

Шлегель Г. Общая микробиология. – М.: Мир, 1987. – 567 с.

ПРАВИЛА РОБОТИ ТА ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ В МІКРОБІОЛОГІЧНІЙ

ЛАБОРАТОРІЇ

1. У лабораторію забороняється входити у верхньому одязі та класти на столи сумки, портфелі й інші власні речі.

2. У мікробіологічній лабораторії дозволяється працювати тільки в халатах, які захищають одяг від потрапляння на нього мікроорганізмів, а також перешкоджають розповсюдженню їх за межами лабораторії.

3. За кожним студентом закріплюється постійне робоче місце та мікроскоп. Робоче місце під час занять слід утримувати в цілковитому порядку.

4. На всіх пробірках і чашках обов’язково пишуть назву мікроорганізму, дату його посіву; прізвище, ім’я та по батькові студента, номер групи.

5. У ході роботи бактеріологічні петлі та голки дезінфікуються прожарюванням у полум’ї пальника. Використані шпателі, предметні та покривні скельця, піпетки поміщають у склянки з дезинфікуючим розчином. Класти на стіл названі предмети категорично забороняється.

6. У разі потрапляння досліджуваного матеріалу чи культури мікроорганізмів на руки, стіл, халат чи взуття треба негайно сказати про це викладачу й під його керівництвом зробити дезінфекцію.

7. У лабораторії категорично забороняється вживати їжу. Забороняється зайві ходіння, рухи, сторонні розмови (особливо під час посіву мікроорганізмів).

8. Після закінчення дослідів робоче місце дезінфікують, використані матеріали та інші речі віддають лаборанту, миють із милом руки.

9. Результати дослідів обов’язково заносять до протоколу. У протоколі записують тему заняття, поставлене завдання та коротко хід роботи. У разі мікроскопічного дослідження препаратів мікрорганізмів результати заносять у протокол (у вигляді рисунка) з повною назвою об’єкта латиною. Робиться загальний висновок із результатів досліджень.

10. На кожному занятті в групі призначаються чергові. Під час роботи вони стежать за виконанням кожним студентом правил роботи та поведінки в лабораторії. Після закінчення заняття чергові здають відпрацьований матеріал на стерилізацію, вимикають газові крани, світло та провітрюють приміщення.

Причини пожеж у мікробіологічній лабораторії та способи їх гасіння. Можливість виникнення пожежі в мікробіологічній лабораторїї є особливо великою, тому що постійно доводиться працювати з газовими чи спиртовими пальниками, електронагрівальними приладами, легкозаймистими фарбами, фіксаторами, розчинниками, виготовленими на основі спирту, фенолу, ацетону тощо. Під час роботи з газовим пальником можливий “проскік” полум’я, що може призвести до загорання резинових трубок або розташованих поруч предметів і речовин. Пожежа може виникнути під час стерилізації сухим жаром посуду, загорнутого в папір, у разі неправильного режиму роботи сушильної шафи. Причиною пожежі може стати несправність електричних приладів.

У разі виникнення пожежі необхідно пам’ятати, що спосіб її гасіння залежить від причин, які викликали пожежу та від особливостей палаючого об’єкта. Дерев’яні предмети можна гасити водою, піском чи за допомогою вогнегасника. Нерозчинні у воді органічні речовини (наприклад, бензин) не можна гасити водою, тому що пожежа може посилитися. Ці речовини слід засипати піском чи швидко накрити азбестом. Розчинні у воді органічні речовини (спирт, ацетон) можна гасити водою. Для гасіння всіх вищезазначених речовин придатний чотирихлористий вуглець. Стикаючись з вогнем він утворює важкі пари, які витісняють кисень, внаслідок чого горіння припиняється. Найбільш ефективним протипожежним засобом у лабораторії є вогнегасники. До кожного з них є інструкція, з якою повинен бути ознайомлений кожний працівник у лабораторії.

Таким чином, у лабораторії, у певних місцях, завжди повинні бути: пожежний рукав, відро чи ящик із піском, вогнегасник, чотирихлористий вуглець. У разі виникнення пожежі в лабораторії всі (наявні під рукою) засоби гасіння треба негайно використати й одночасно викликати пожежну команду.

Невідкладна медична допомога в лабораторії. У лабораторії трапляються випадки, коли треба надати невідкладну медичну допомогу потерпілим, наприклад, у разі порізів рук, опіків гарячими предметами, кислотами чи лугами тощо.

У разі поранення склом треба передусім вийняти його залишки з рани (якщо вони є), а переконавшись, що там їх більше немає, змазати рану йодом та перев’язати уражене місце. У разі термічних опіків першого та другого ступенів, ушкоджене місце необхідно помістити під струмінь холодної води, а потім посипати двовуглекислим натрієм чи обробити примочками з свіжоприготованих розчинів питної соди (2%-го) чи марганцевокислого калію (5%-го). Кращим розчином для примочок є абсолютний чи 96°-й етиловий спирт. Він має одночасно знезаражуючу та знеболювальну дії.

У разі опіків кислотами чи лугами уражене місце слід швидко промити великою кількістю води. Потім зробити примочки з 2%-го содового розчину (опіки кислотою) та зі слабкого розчину оцтової кислоти (опіки лугами). У разі отруєння газом потерпілого треба вивести на свіже повітря й негайно викликати лікаря або доставити у медичний пункт.

Дезінфекція. У мікробіологічних лабораторіях дезінфікуючі засоби використовуються дуже широко. Закінчивши роботу з інфекційним матеріалом, проводять профілактичну дезінфекцію рук і робочого місця.

Забруднені інфекційним матеріалом, чи культурою мікробів градуйовані та пастерівські піпетки, скляні шпателі та металеві інструменти, негайно після використання підлягають обробці дезінфікуючими розчинами.

Обов’язковій дезінфекції підлягають також використані в роботі предметні та покривні скельця, тому що навіть на фіксованому та забарвленому мазку, іноді зберігаються життєздатні мікроорганізми, які можуть бути джерелом внутрішньолабораторного зараження. Не підлягає обробці дезінфікуючими засобами тільки той посуд, у якому культивувалися мікроорганізми. Його складають у металеві баки чи бікси, пломбують і віддають на стерилізацію.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ