Дослідження Івановського – важливий етап становлення вірусології 2 page

Тип Sarcomastigophora. Підтип Mastigophora(джгутикові) включає в себе наступних патогенних представників: трипаносому – збудника африканського трипаносомозу (сонної хвороби); лейшманії – збудника шкірної і вісцеральної форм лейшманіозів; трихонади, що передається статевим шляхом і паразитують в товстій кишці людини; лямблії – збудника лямбліозу. Ці найпростіші характеризуються наявністю джгутиків: один у лейшманій, 4 вільних джгутики і ундулююча мембрана у трихомонад.

До підтипу Sarcodina (саркодові) відноситься дизентерійна амеба – збудник амебної дизентерії людини. Морфологічно з нею схожа непатогенна кишкова амеба. Ці найпростіші пересуваються шляхом утворення псевдоподій. Поживні речовини захоплюються і погружаються в цитоплазму клітин. Статевий шлях розмноження у амеб відсутній. При несприятливих умовах вони утворюють цисту.

Тип Apicomplexa. В класі Sporozoa (споровики) патогенними представниками є збудники токсоплазмозів, кокцидіозів, саркоцистозів, малярії і пневоцистозу. Збудник пнемоцистозу умовно віднесений до найпростіших. Життєвий цикл збудника малярії характеризується чергуванням статевого розмноження (в організмі комарів Anopheles)

І безстатевого (в клітинах тканин і еритроцитів людини вони розмножуються шляхом множинного поділу). Токсоплазми мають півмісяцеву форму. Токсоплазмозом людини заражається від тварин. Токсоплазми можуть передаватися через плаценту і вражати центральну нервову систему і очі плоду.

Тип Ciliophora. Патогенний представник – збудник балантидіазу вражає товстий кишечник людини. Балантидії мають численні війки і тому є рухливі.

Методи вивчення

Морфологія найпростіших вивчається як в живому так і в забарвленому вигляді. Просте забарвлення (фуксином чи синькою) непридатна, так як вона не дозволяє вивявити складну структуру цих мікроорганізмів. Найбільш простим способом, що дозволяє диференціювати окремі елементи клітини, є метод забарвлення за Романовським-Гімзе. При цьому фіксація мазків повинна виконуватись не над полум’ям, а в якому-небуть фіксаторі(наприклад сумішшю спирту з ефіром по Нікіфорову).

3.3

Ферменти бактерій, їх роль в обміні речовин. Ферменти патогенності. Використання для диференціації бактерій.

Для відтворення метаболічних процесів бактерії використовують ферменти. Їх набір – генетично детермінована ознака. Вивчення ферментативної активності збудників проводять з метою ідентифікації.

Класифікація ферментів

За механізмом дії:

 оксидоредуктази

 трансферази

 гідролази

 ліази

 лігази

 ізомерази

За місцем локалізації:

 ендоферменти – локалізуються в цитоплазмі, ЦПМ або периплазматичному просторі

 екзоферменти – виділяються в зовнішнє середовище

За генетичним контролем:

Конститутивні – постійно синтезуються клітиною

Індуктивні – синтезуються в присутності субстрату

Репресивні – їх синтез пригнічується надмірним накопиченням продуктів метаболізму реакції, яка ними каталізується

За субстратом:

 протеолітичні

 цукролітичні

- ряд Гісса(глюкоза, лактоза, маніт, мальтоза, сахароза +МПБ+ індикатор);

- довгий ряд Гісса - до 20 вуглеводів;

- СистемиІндикаторніПаперові;

- Тест системи (ентеротести,стафілотести);

- системи мультимікротестів;

- середовища ДСС(Енна, Лєвіна, Плоскірєва).

 Лі політичні

 Амілолітичні

 Пептолітичні

 Гемолітичні

 Лецитиназна активність

Окрема група - ферменти захисту та агресії

Практичне значення

Ферменти використовують:

 з метою ідентифікації збудників інфекційних хвороб

 як лікувальні препарати:

- фібринолізин – для попередження тромбоемболій при свіжих інфарктах

- пеніциліназа – для профілактики анафілаксії на пеніцилін

 стрептодорназа – для розрідження гною і полегшення дренажування

 в промисловості їх використовують у виробництві біологічних препаратів (вітаміни групи В, аскорбінової кислоти, амінокислот, генній інженерії)

Ферменти патогенності:

- Гіалуронідаза – руйнує гіалуронову кислоту сполучної тканини

- Лецитиназа – руйнує лецитин клітинних оболонок

- ДНК-аза та РНК-аза

- Фібринолізин – руйнує фібрин кров´яних згустків

- Плазмокоагулаза – коагулює білки плазми, закриває власні рецептори

- Колагеназа – руйнує колаген

- Гемолізин – руйнує мембрани еритроцитів

3,4

Ріст і розмноження бактерій. Механізм клітинного поділу, фази розмноження культури бактерій у стаціонарних умовах.

Ріст – процес збільшення біомаси клітини внаслідок синтезу нових речовин

Розмноження – процес відтворення подібних собі особин, який забезпечує існування виду

Механізми розмноження(клітинного поділу):

 бінарний поділ

 дроблення і спороутворення (у актиноміцетів)

 брунькування

Фази розмноження бактерій в ізольованому середовищі

 Лаг-фаза – адаптація до нових умов

 Експоненціальна фаза – інтенсивне розмноження (збільшення кількості особин в геометричній прогресії)

 Стаціонарна фаза – кількість відмерлих особин дорівнює кількості живих, що розмножуються

 Фаза відмирання – інтенсивне відмирання (кількість відмерлих збільшується в геометричній прогресії)

Крива росту мікроорганізмів в поживному середовищі

3.5

Бактеріологічний метод дослідження. Принципи виділення чистих культур бактерій та їх ідентифікації

| Методы выделения чистых культур. Выделение отдельных видов бактерий и получение чистой культуры являются основой бактериологической работы, так как на практике чаще всего приходится иметь дело с материалом, содержащим смесь микробов. Установление же вида микроба и изучение всех его свойств возможно только тогда, когда бактерии полу-чены в чистом, изолированном виде, т. е. в чистой культуре. Основной задачей при исследовании материала, содержащего смесь микробов, является получение отдельных колоний (скопление микробов одного вида, выросших из одного зародыша) по возможности всех микробов, находящихся в исследуемом материале. Простейший способ — механичес-кое разобщение микробов на поверхности плотной питательной среды. Для этой цели наиболее часто применяется агар, разливаемый в так называемые чашки Петри (рис 49).

Выделение чистых культур методом рассева на чашки. Посев шпателем (метод Дригальского). Простейшим способом разъединения микробов является последовательное

растирание материала стеклянным шпателем (рис. 50) или петлей по поверхности агара на нескольких чашках Петри с питательной средой.

Агар в чашках приготовляют заранее следующим образом: стерильный агар, находящийся в колбах или флаконах, расплавляют на водяной бане. Колбу с расплавленным агаром берут в правую руку, а левой вынимают пробку. Обжигают горлышко колбы и большим и указательным пальцами левой руки приподнимают крышку чашки лишь настолько, чтобы в щель могло пройти горлышко колбы со средой. Вводят горлышко под крышку чашки (не касаясь ее краев), наливают в чашку 10—15 мл питательной среды, быстро выводят горлышко колбы из чашки и закрывают ее крыш-ку. Тотчас же обжигают край горлышка колбы и пробку и

закрывают колбу. Если среда не распределилась равномерно по дну чашки, то, осторожно покачивая чашку, среду распределяют ровным слоем толщиной приблизительно 0,5 см. Пока среда не застынет, чашки нельзя передвигать или переносить. Застывшую среду подсушивают в термостате или в закрытых чашках в течение 1—2 часов или в открытых чашках в течение 30 минут. В последнем случае открытые чашки помещают дном вверх на полках термостата, покрытых стерильной бумагой.

Первый день: посев исследуемого материала. Посев производится на трех пронумерованных чашках Петри (I, II, III) с питательной средой. Для посева заранее заготовляются стеклянные шпатели, завернутые в бумагу и простерилизованные. Можно сделать шпатель из пастеровской пипетки, загнув под углом ее конец в.пламени горелки.

1. На поверхность питательной среды в чашке I наносят петлей или стерильной пастеровской пипеткой каплю исследуемого материала и растирают ее стерильным шпателем, двигая его сначала взад и вперед на небольшом участке, а затем круговыми движениями по всей поверхности питательной среды. При этом крышку чашки приоткрывают левой рукой лишь настолько, чтобы в щель мог пройти шпатель.

2. Вынимают шпатель из чашки I, закрывают ее и быстро переносят шпатель в чашку II, не прожигая его. Растирают материал по всей поверхности среды, прикасаясь к ней той же стороной шпателя, которой растирался материал в чашке I. Чашку II закрывают.

3. Так же переносят шпатель в чашку III и растирают материал по поверхности питательной среды той же стороной шпателя. Закрывают чашку. Шпатель прожигают или опускают в дезинфицирующую жидкость.

4. Чашки надписывают (название материала, фамилия больного, дата) и ставят в термостат вверх дном, чтобы образующиеся капельки паров воды, попадающие на крышку, не стекали на поверхность среды и не размывали посева. Чашки находятся в термостате 18—24 часа.

Второй день: изучение колоний и выделение чистых культур. Через сутки засеянные чашки вынимают из термостата и изучают полученные посевы. На

чашке 1, где было много материала, получился сплошной рост бактерий и отдельных колоний не видно. На чашке II и в особенности на чашке III колонии распределились изолированно, поэтому легко доступны исследованию (рис. 51).

Прежде всего изучают колонии макроскопически, невооруженным глазом. Просматривают чашку (не открывая) со стороны дна в проходящем свете, держа ее на уровне глаз на расстоянии 20—30 см. Обнаруживают, что посев смеси микробов дал рост неоднородных колоний. Отмечают величину колоний (крупная, мелкая, точечная), форму (правильная круглая, неправильная, плоская, возвышающаяся над поверхностью среды), цвет (бесцветная, окрашенная), консистенцию (плотная, крошащаяся, мягкая), характер поверхности (гладкая, морщинистая, блес-тящая, тусклая, влажная, сухая, слизистая и т. д.).

Еще лучше видна разница в структуре колоний при рассмотрении их с увеличением. Для этого пользуются или

лупой, или вынутым из тубуса микроскопа окуляром', или микроскопом со слабой сухой системой при суженной диафрагме или несколько опущенном конденсоре. При изучении под микроскопом чашку помещают на столике вверх дном и, передвигая ее, отмечают на ней карандашом колонии различной формы, очерчивая их кружком.

Под микроскопом резко выявляется строение колоний: характер краев (ровные, фестончатые, зазубренные), характер поверхности (гладкая, шероховатая), структура (гомогенная, зернистая, однородная или различающаяся в центре и по периферии).

Каждому виду микробов свойствен определенный характер колоний. Нередко характер колоний имеет диагностическое значение для определения возбудителей болезни.

3. Из части каждой из намеченных колоний делают маз-I ки, окрашивают их по Граму.

Намеченные колонии пересеваются в пробирки с косым агаром. Из остатка колонии, находящегося на петле после посева, следует приготовить мазок и чжрасить его, чтобы микроскопией проверить чистоту изучаемой колонии и морфологию микробов в ней.

Пробирки с посевами помещают в термостат на 18—24 часа.

4. Производят подсчет колоний (см. ниже).

Третий день: проверка чистоты культуры и изучение свойств микроба. Через сутки пробирки с посевами вынимают из термостата и убеждаются, что в каждой из них получен посев однородной культуры. Проверяется чистота культуры и изучается морфология бактерий в мазках, окрашенных по Граму. Посев петлей. Выделение чистых культур из смеси микробов можно сделать посевом петлей штрихом.

1. Простерилизорованной на пламени горелки и охлажденной петлей берут материал для посева и осторожно вводят петлю в чашку.

2. На поверхности питательной среды распределяют материал петлей параллельными штрихами на расстоянии 0,5 см один от другого от одного края чашки к другому, держа петлю плашмя (не царапать питательной среды).

3. Вынимают петлю из чашки. Тотчас же, закрыв чашку, обжигают петлю и ставят ее в штатив.

4. Чашку надписывают и помещают в термостат вверх дном на сутки.

Рост на агаре на первом штрихе сплошной, на следующих — изолированными колониями.

Все дальнейшие манипуляции с изолированными колониями совершенно такие же, как при посеве шпателем.

При достаточном навыке посев петлей исследуемого материала (взятого в небольшом количестве) производят лишь на одну чашку с агаром, получая в последних штрихах рост микробов в виде изолированных колоний.

Метод пластинчатых разводок Коха. Этот метод выделения чистых культур на плотной среде употребляется в тех случаях, когда нужно произвести количественное определение микробов — подсчет микробов в определенном объеме исследуемого материала (вода, гной и т. д.).

1. Расплавляют в кипящей воде в нескольких пробирках по 9 мл агара, а затем охлаждают его до 50—55°, оставляя пробирки на все время работы в горячей воде такой же температуры.

2. Стерильной пипеткой набирают 1 мл исследуемого материала, вносят в первую пробирку с агаром и перемешивают. Получается разведение 1(Н.

3. Далее последовательно переносят по 1 мл из пробирки в пробирку, получая таким образом соответствующие разведения: 10^2, 10~3 и т. д. Количество пробирок, взятых в опыт, зависит от степени загрязненности исследуемого материала.

4. Приготовив разведение, приступают к разливке засеянного агара в стерильные чашки Петри (для того чтобы агар распределился равномерно, а не застыл комками, рекомендуется предварительно согреть чашки в термостате или же слегка нагреть над пламенем горелки): берут пробирки по порядку, открывают, обжигают край, выливают содержимое в чашку, открыв крышку лишь настолько, чтобы в щель вошло устье пробирки.

Опорожненную пробирку и пробку опускают в дезинфицирующий раствор или в специальный бак с крышкой. Покачиванием чашки распределяют агар равномерно по всей поверхности ее дна.

5. Отмечают на чашках разведения, дают агару застыть и помещают чашки вверх дном в термостат на 18—24 часа.

Счет колоний. Для определения количества выросших колоний, а следовательно, степени загрязненности материала применяют либо прямой их подсчет через лупу, либо в случаях большого количества выросших колоний — при помощи специальных камер. Камеры для подсчета колоний представляют собой стеклянные пластинки, укрепленные на подставках и разделенные на ряд квадратов площадью 1 cmz. Некоторые из этих квадратов в свою очередь разделены на 9 малых квадратов (рис. 52).

Удобен для счета колоний специальный электроприбор с импульсным счетчиком, показания которого увеличиваются при подсчете колоний электропером.

Выделение чистых культур анаэробов

Первый день. 1. Накопление материала. Исследуемый материал (например, землю, гной) засевают пастеровской пипеткой на среду Китта — Тароцци, прокипяченную в течение 20 минут перед посевом и'остуженную. После посева материала среду нагревают 15 минут при 80° для уничтожения вегетативной флоры; споры анаэробов п.^и этом не гибнут. Пробирки с посевом ставят в термостат. "

Второй день*. Через сутки среда оказывается помутневшей (рост микробов), иногда в ней видны пузырьки газа. Делают мазки, окрашивают их по Граму и обнаруживают крупные споровые и неспоровые грамположительные палочки. Микроскопическая картина дает только ориентировочное представление о микробной флоре исследуемого ма-териала.

2. Выделение чистой культуры может быть произведено по одному из следующих методов.

а) По Цейсслеру: каплю материала со среды Китта— Тароцци помещают на середину чашки I с кровяным сахадным агаром, и распределяют по ней стеклянным шпателем; этим же шпателем производится посев в чашках II и III. Чашки с посевами помещаются в термостат в анаэробных условиях. На следующий день по форме колоний (при рассматривании через лупу) и микроскопии мазков из них производится ориентировочное определение вида мик-Чоба и пересев отдельных намеченных колоний на среду «дота — Та_2сцци для выделения чистой культуры и точно определения вида микроорганизмаб) По Вейнбергу: несколько капель из посева на треде Китта — Тароцци переносят в пробирку с бульоном, рткуда затем запаянным концом капилляра пастеровской [пипетки переносят их последовательно в несколько узких /Пробирок (или трубок Виньяля) с растопленным, прокипяченным а течение 20 минут и слегка остуженным сахарным агаром. Засеянные пробирки (или трубки) быстро охлаж-дают~Толодной водой дЬ застывания и помещают в термостат На следующий дінь изучают форму выросших коло-

ний и отмечают колонии для пересева, затем производят распил трубки или пробирки у места отмеченной колонии. Колонию высасывают пастеровской пипеткой и засевают на среду Китта — Тароцци.

Методы выделения чистых культур. Выделение отдельных видов бактерий и получение чистой культуры являются основой бактери-ологической работы, так как на практике чаще всего приходится иметь дело с материалом, содержащим смесь микробов. Установление же вида микроба и изучение всех его свойств возможно только тогда, когда бактерии получены в чистом, изолированном виде, т. е. в чистой культуре. Основной задачей при исследовании материала, содержащего смесь микробов, является получение отдельных колоний (скопление микробов одного вида, выросших из одного зародыша) по возможности всех микробов, находящихся в

3.6

Систематика та номенклатура мікроорганізмів. Принципи класифікації. Поняття про вид, різновидність, біотип, штам, клон.

Принципи класифікації і систематики мікроорганізмів

Систематика мікроорганізмів – наука, завданням якої є опис і упорядкування різноманітних мікроорганізмів, їх розподіл (класифікація) на певні систематичні групи (таксони)

Застосовують 2 принципи класифікації мікроорганізмів:

• Філогенетичний (природний) принцип, згідно якому належність мікроорганізмів до певної групи визначають, виходячи із будови геному

• Фенотиповий принцип – полягає у об’єднанні мікроорганізмів за подібними властивостями (патогенність, морфологія, фізіологія,ферментативні ознаки,антигенна будова). Цей принцип більш поширений, дозволяє розробити так звані робочі класифікації, які широко використовуються для встановлення збудника.

Принципи класифікації вивчає особливий розділ систематики – таксономія

Таксономія (гр. taxis-розташування, nomos-закон) –теоретична дисципліна, яка досліджує принципи, методи та правила класифікації і номенклатури організмів

Для мікроорганізмів прийняті наступні категорії таксономічної ієрархії (таксони):

Вид (Species) Рід (Genus)

Триба (Tribus)

Родина (Familia)

Порядок (Ordo)

Клас (Classis)

Відділ (Divisio)

Царство (Regnum)

Основна таксономічна одиниця в мікробіології – вид

Вид – еволюційно встановлена сукупність особин, які мають єдиний тип організації і які в стандартних умовах виявляють подібні фенотипові ознаки (морфологічні, фізіологічні, біохімічні, антигенну будову і інше), мають свій генофонд і можуть схрещуватись

Види об’єднуються в роди, до яких відносять близько споріднені, пов’язані спільним походженням мікроорганізми

Для назви мікроорганізмів використовують бінарну (біномінальну) номенклатуру К.Ліннея, згідно якої перше слово вказує на рід і пишеться з великої літери, а друге слово – видова назва (з маленької літери)

Наприклад: Staphylococcus aureus

В межах виду мікроорганізми можуть незначно відрізнятись за певними фенотиповими ознаками або екологічними нішами

Для визначення відмінних за певними ознаками мікроорганізмів використовують термін “варіант” або різновид

Відрізняють морфологічні, біохімічні, серологічні, біологічні варіанти, які називають відповідно морфовари, хемовари, серовари, біовари

В мікробіології використовують також такі нетаксономічні поняття, як «штам», «клон» та «культура»

Штам (нім. Stammen-походити) – це мікроорганізми певного виду, варіанту, виділені із певного джерела (організму людини, тварини чи об'єкту оточуючого середовища) в певний час

Клон (гр. klon-відводок) – сукупність особин, яка утворилась із однієї материнської клітини

Культура – це сукупність особин одного виду або варіанту, що знаходяться в фазі поділу чи спокою, в певному об΄ємі поживного середовища

Біотип, група організмів, що входять до складу місцевої популяції, що мають однаковий генотип і схожих практично по всіх ознаках.

4.1

Матеріальні основи спадковості мікроорганізмів. Генотип і фенотип бактерій. Спадкова мінливість

Матеріальні основи – ДНК і РНК

Особливості генетики бактерій

 Геном бактерій складається із хромосоми і позахромосомних елементів

 Хромосома бактерій представлена кільцевою молекулою ДНК, що містить від 400 до 4000 генів (виключення –B.burgdorferi, хромосома якої є лінійною)

 Хромосома бактерій знаходиться у цитоплазмі у вільному стані, в супер- спіралізованій формі

 Бактерії є гаплоїдними організмами, але вміст ДНК в клітині в певних станах може досягати кількості 2,4 або 8 хромосом

 Передача генетичної інформації у бактерій здійснюється як по вертикалі (дочірнім клітинам), так і по горизонталі (в процесі генетичних рекомбінацій)

 Досить часто бактерії мають позахромосомний плазмідний геном, який надає їм важливих біологічних властивостей

Геном - вся сукупність генів у бактеріальній клітині

Ген – це фрагмент молекули ДНК, що кодує послідовність амінокислот в поліпептидному ланцюзі, яким обумовлюється певна ознака окремої особини

Генотип - індивідуальні спадкові властивості і ознаки мікроорганізму, зумовлені індивідуальним геномом

Фенотип – це зовнішні прояви результату взаємодії бактерії із оточуючим середовищем, які знаходяться під контролем генотипу

Спадкова мінливість

Мутації – зміни в первинній структурі ДНК клітини, які супроводжуються стійкою стрибкоподібною зміною певної біологічної ознаки і стабільно успадковуються наступними поколіннями

Генетичні рекомбінації – зміни в генотипі бактерій, які зумовлені передачею фрагменту геному однієї клітини (донор) до іншої (реципієнт), і супроводжуються появою нових ознак у рекомбінанта

4.2

Мутації та їх різновидності. Мутагени фізичні, хімічні, біологічні

Мутації – зміни в первинній структурі ДНК клітини, які супроводжуються стійкою стрибкоподібною зміною певної біологічної ознаки і стабільно успадковуються наступними поколіннями

Класифікація мутацій

 Спонтанні мутації зумовлені дією ендогенних чинників:

• помилки ферментів в процесі реплікації ДНК

• взаємодія хромосомної ДНК з позахромосомними елементами (транспозонами, IS-елементами)

частота виникнення - 10 -7 -10-9

 Індуковані мутації виникають під впливом направленої дії на геном бактерій екзогенних чинників або мутагенів

частота виникнення – 10-4 – 10-5

Класифікація мутацій за величиною ділянки ДНК, що зазнала змін:

 Точкові мутації виникають в межах одного триплету:

 делеція

 вставка

 модифікація

 Лінійні (генні) мутації - це зміни ДНК в межах гену

• Делеція

• дуплікація

• інверсія

• Транслокація

 Геномні мутації пов‘язані з змінами одного або декількох генів

Класифікація мутацій за фенотиповими наслідками:

 Летальні

 Умовно-летальні

 Нейтральні

Класифікація мутацій за місцем виникнення:

 Хромосомні

 Позахромосомні

Класифікація мутагенів

 Фізичні мутагени:

• Іонізуюче випромінювання сприяє утворенню димерів пиримідину, що ускладнює процес розподілу ДНК на 2 нитки і призводить до обриву ДНК в процесі реплікації

• Ультрафіолетове випромінювання викликає утворення димерів тиміну, що зумовлює помилки в генетичному коді при реплікації ДНК

 Хімічні мутагени:

• Аналоги азотистих основ (напр., бромурацил) включаються в молекулу ДНК замість подібної за структурою азотистої основи і при реплікації зумовлюють вставку невідповідної основи

• Алкілуючі речовини (напр., етілметансульфонат) викликають модифікацію азотистих основ

• Нітрозосполуки і азотиста кислота дезамінують азотисті основи

• Акридинові барвники вбудовуються між азотистими основами, що призводить до втрати нуклеотидів або вставки додаткової пари в процесі реплікації

4.3

Генетичні рекомбінації: трансформація, трансдукція, кон’югація. Плазміди (F,Col,Ent)

Генетичні рекомбінації – це обмін генетичною інформацією між двома спорідненими бактеріальними геномами

Види рекомбінацій:

1. Трансформація

2. Кон'югація

3. Трансдукція

Трансформація це процес включення у геном клітини реципієнту поглинутих фрагментів донорської ДНК (хромосом-ної або плазмідної)

Умови для здійснення:

 компетентність реципієнту

 гомологічність донорської ДНК (близька генетична спорідненість донора і реципієнта)

 наявність двохниткового фрагменту ДНК

 велика молекулярна маса фрагменту ДНК

Стадії трансформації

1. Адсорбція ДНК на клітині реципієнта

2. Фрагментація донорської ДНК клітинними ендонуклеазами

3. Проникнення фрагментів ДНК у цитоплазму реципієнта

4. Руйнація одної нитки ДНК

5. Рекомбінація однониткових фрагментів ДНК з ДНК реципієнта

6. Утворення рекомбінанта

Кон’югація – процес обміну генетичним матеріалом при безпосередньому контакті клітини донора (F+ або Hfr+) і реципієнта

Умови для здійснення:

 наявність у клітини донора F- плазміди або Hfr-фактора

 як правило, спорідненість генотипу донора і реципієнта

 наявність позахромосомних генетичних елементів, які передаються від донора до реципієнта

Трансдукція – процес передачі фрагментів ДНК донора до клітини реципієнта за допомогою бактеріофагів

Види:

 специфічна

 неспецифічна

 абортивна

Необхідною умовою для здійснення трансдукції є наявність бактеріофагів, які перед тим, як інфікувати клітину-реципієнт, репродукувались в донорській клітині

 Неспецифічна виникає внаслідок передачі будь-якої ділянки ДНК донора, випадково включеної в голівку бактеріофагу

 Специфічна зумовлена передачею певних ділянок ДНК донора за допомогою помірних дефектних фагів

 Абортивна – варіант специфічної трансдукції, коли ДНК дефектного фагу не вбудовується в ДНК реципієнта, а вільно розташовується в цитоплазмі

Плазміди – кільцеві молекули ДНК, які містять до 40 генів, і стабільно спадкуються клітиною в позахромосомному стані

Класифікація плазмід

 В залежності від місця розташування:

• Автономні – не пов’язані з хромосомою кільцеві молекули ДНК, що самостійно реплікуються в цитоплазмі бактерій.

• Інтегровані- вбудовані у хромосому і реплікуються разом з хромосомою.

 В залежності від шляхів поширення від однієї клітини до іншої

• Трансмисівні (R- і F-плазміди)-передаються шляхом кон’югації.

• Нетрансмісивні – знаходяться у великій кількості в клітини (до 30), що забезпечує їх довільний розподіл у дочірних клітинах.

 За біологічними властивостями, що кодуються:

• R-плазміди (від англ. resistance – стійкість) – містять r-гени і RTF-фактор, які зумовлюють резистентність бактерій до протимікробних препаратів і здатність до передачі в процесі кон’югації

• F-плазміди і Hfr-фактори (від англ.fertility- родючість, high frequency of recombination- висока частота рекомбінацій) – кодують синтез спеціальних F-пілей, необхідних для кон‘югації, зумовлюють прискорений поділ бактерій.

• Col- плазміди – плазміди, що кодують синтез біологічно активних сполук (бактеріоцинів), відповідальних за явище мікробного антагонізму між спорідненими видами

• Tox- плазміди – плазміди патогенності, які містять tox-гени, що надають бактерії здатності синтезувати токсини

• Ent – плазміди- плазміди патогенності, що зумовлюють синтез ентеротоксину

• Hly– плазміди – містять гени, які кодують синтез мембранотропних токсинів (гемолізинів)

• Плазміди біодеградації – надають бактеріальній клітині властивостей синтезувати ферменти, що розщеплюють природні і синтетичні сполуки, і використовувати їх як джерело енергії або пластичного матеріалу

• Криптогенні плазміди – роль цих плазмід у життєдіяльності бактерій не з‘ясована

Функції плазмід

 Регуляторна функція – плазміди компенсують дефекти метаболізму бактерій шляхом вбудовування в ушкоджений геном

 Кодуюча функція –внесення в мікробну клітину нової генетичної інформації, яка зумовлює появу нових біологічних властивостей, що сприяє виживанню бактерій у змінених умовах середовища

4.4 роль мутацій і рекомбінацій у виникненні атипових і лікарсько-стійких форм бактерій.

Мутації – зміни в первинній структурі ДНК клітини, які супроводжуються стійкою стрибкоподібною зміною певної біологічної ознаки і стабільно успадковуються наступними поколіннями