Строение бактериального генома. Фенотипическая и генотипическая изменчивость микроорганизмов. Мутации. Модификации

Наследственный аппарат бактерий представлен одной хромосомой, которая представляет собой молекулу ДНК, она спирализована и свернута в кольцо. Это кольцо в одной точке прикреплено к цитоплазматической мембране. Бактериальная хромосома кодирует жизненно важные для бактериальной клетки функции.

Плазмиды – дополнительный внехромосомный генетический материал. Представляет собой кольцевую, двунитевую молекулу ДНК, гены которой кодируют дополнительные свойства, но придающие бактерии преимущества при попадании в неблагоприятные условия существования. В зависимости от свойств признаков, которые кодируют плазмиды, различают:

1) R – плазмиды. Обеспечивают лекарственную устойчивость;

2) F – плазмиды кодируют пол у бактерий. Мужские клетки содержат (F⁺) содержат F- плазмиду, женские (F^-) – не содержат. Они отличаются поверхностным электрическим зарядом и поэтому притягиваются;

3) Col- плазмиды кодируют синтез бактериоцинов. Это бактерицидные вещества, действующие на близкородственные бактерии;

4) Tox- плазмиды кодируют выработку экзотоксинов;

5) Плазмиды биодеградации кодируют ферменты, с помощью которых бактерии могут утилизировать ксенобиотики.

Потеря клеткой плазмиды не приводит к ее гибели. В одной и той же клетке могут находиться разные плазмиды. Некоторые плазмиды могут обратимо встраиваиться в бактериальную хромосому и функционировать в виде единого репликона. Такие плазмиды называются интегративными или эписомами.

В состав бактериального генома, как в бактериальную хромосому, так и в плазмиды, входят подвижные генетические элементы. К подвижным генетическим элементам относятся вставочные последовательности и транспозоны.

IS-последовательности – это короткие фрагменты ДНК. Они не несут структурных (кодирующих белок) генов, а содержат только гены, ответственные за транспозицию (способность перемещаться по хромосоме и встраиваться в различные ее участки).

Транспозоны – это более крупные молекулы ДНК. Помимо генов, ответственных за транспозицию, они содержат и структурный ген. Транспозоны способны перемещаться по хромосоме. Их положение сказывается на экспрессии генов. Транспозоны могут существовать и вне хромосомы (автономно), но неспособны к автономной репликации.

Различают два вида изменчивости – фенотипическую и генотипическую.

Фенотипическая изменчивость (ненаследственная) – модификации – не затрагивают генотип. Модификации затрагивают большинство особей в популяции. Они не передаются по наследству и с течением времени затухают, т.е. возвращаются к исходному фенотипу.

Генотипическая изменчивость затрагивает генотип. В основе ее лежат мутации и рекомбинации.

Мутации – изменение генотипа, сохраняющееся в ряду поколений и сопровождающееся изменением фенотипа (морфологические, культуральные, биохимические, биологические).

По лркализации различают мутации:

1) генные (толчечные);

2) хромосомные;

3) плазмидные.

 

По происхождению мутации могут быть:

1) спонтанными (мутаген неизвестен);

2) индуцированными (мутаген известен).