Genetikai mikroorganizmusok - enciklopédia - Knowledge Alap „Lomonoszov”
A prokarióta sejt örökítő anyagot gyakran tartalmaz a DNS-molekulát a gyűrű alakú (gyűrű kromoszóma), amelyek, a körülményektől függően lehet jelen egy vagy több példányban. A DNS is megtalálható a extrakromoszómális genetikai elemek - plazmidok a legtöbb esetben kör alakú, önállóan replikálódó kis molekulák. A készlet az összes génnek egy organizmus hívják a genotípus, és egy sor rejlő jellemzői a test - fenotípus. Ha változó külső körülmények, a legtöbb sejteket a populációban átalakulóban rendelkező adaptív jellegű (adaptív változékonyság). Adaptációk nem öröklődnek, mivel azok nem érintik a genotípus és okozza a rendelet sejtanyagcsere. A hirtelen változások a genotípus nevezzük mutációkat. Úgynevezett spontán mutációk, által okozott ismeretlen tényezőt, és az indukált fordulnak elő hatása alatt az egyes tényezők, az úgynevezett mutagénekkel. Egy nukleotid megváltoztatásával maradékot (szubsztitúció, inszerció vagy veszteség) nevezzük pontmutációt. Mutációk, amelyek vezetnek lényeges szekvencia megsértése és a gének száma befolyásolja b # 972; lshie DNS-szegmensek.
Védelem a genetikai anyag károsító hatását a mutagén, függetlenül azok jellegétől carry javítás rendszer (photoreactivation és sötét javítás).
Felismerni a mutációk kellett változtatni a gyermek beszorult a DNS-molekula, azaz a Replikáció előfordulhat. A fenotípusos expresszióját mutációk szükséges áthaladását a transzkripció és transzláció. Mivel a baktériumok nem léteznek külön egyének, hanem a lakosság körében, ez rendszerint több sejtosztódást, hogy az új jel mutatkozik. Ha a sejt kromoszómáinak példányszámot, akkor a mutáció is megnyilvánul a fenotípus sejtek csak néhány sejtosztódást.
Genetikai variabilitás prokarióta mikroorganizmusok okoznak rekombináció genetikai anyag három fő típusa van: a konjugáció, transzdukció és az átalakulás.
A konjugáció során a közvetlen kapcsolatot a donor és a recipiens sejtek sejteket. A sejt-donor kell szexuális plazmid (F-faktor), amelyek egymástól függetlenek lehetnek, vagy a kromoszómába integrálódott. F-faktor határozza meg a képességét donor sejtek érintkezésbe kerülnek a címzett, és így a szex F-ivás, és továbbítja a genetikai anyag. Amennyiben az autonóm lokalizáció F-faktor donor sejt a befogadó sejt egy másolatát továbbítja, akkor a befogadó sejt megszerzi a képességet, hogy vegyenek részt a konjugáció időben donor. Abban az esetben, F-faktor a kromoszómába való integrációt a donor (Hfr törzs) örökletes anyagot átadás végrehajtása egy nagyfrekvenciás. A genetikai anyag átvitele szigorúan orientált, szakítani és kromoszóma DNS transzfer megy végbe lókuszon belül 0 szex faktor. A migrációs ráta azonos körülmények között egy adott törzs állandó. Mivel a sejt kapcsolat nagyon instabil és gyakran megszakad, az átadás a teljes kromoszóma példányban a recipiens sejtben - egy ritka jelenség. Átvisszük a sejt genetikai anyag lehet építeni a kromoszómájába a befogadó sejt jelenlétében homológ régiók. Mivel az első címzett mindig továbbítani egy és ugyanazon egyedi az egyes törzsek, kromoszóma, a frekvencia átviteli gének mögött álló lehetővé teszi számukra, hogy gondoskodjon számukra az ezzel az locus és hozzon létre genetikai térképét kromoszómán.
Az átalakulási folyamat magában sejt recipiens és az oldott DNS-t izoláltunk egy másik mikroorganizmus. Kettős szálú DNS fragmentumokat rendelkeznie kell jelentős molekulatömegű, és a recipiens sejtbe - egy meghatározott fiziológiai állapot (kompetencia), hogy elnyelje a DNS „idegen.” A jelenléte bizonyos homológia behatolt molekularész lehet vonni kromoszómán címzett.
Amikor transzdukciós jellemzője vektorok a genetikai anyag (vektorok) működnek fágokat véletlenszerűen izgalmas gazda kromoszómáján fragmens az érett fág részecskék. Fertőzés egy befogadó sejtbe és integrálása a DNS-t a kromoszómájában egy új állomás, például fág közé tartoznak mind a kromoszómán, és a DNS-fragmenst az első gazdasejt. Ahhoz, hogy az új jel jelent meg a befogadó sejtben kell lennie a hosszú távú tartózkodásra fág lappangó állapotban.
A genetikai anyag átvitele sejtről sejtre átvitelére is hordozza plazmidok.
Disszociációja nevezik a megjelenése kolóniák különböző morfológiájú szélesztésé tiszta kultúra szilárd táptalajon. A mechanizmus ez a jelenség még nem teljesen feltárt, de a gyakorlatban, a kutatás vele szembe szinte mindenki, aki dolgozik, a mikroorganizmusok. Ez egy állandó jellegű és a magasabb frekvenciájú (
10 -4), mint a spontán mutációk. Leggyakrabban három morphotype telepek képződnek: R - durva, S - sima és M - nyálkahártya. A telepek száma a mikroorganizmusok morphotype detektáltuk, de kisebb módosításokkal (például sima, de lényegében különböznek csillogás, és így a továbbiakban S1). Kezdetben ez a jelenség az úgynevezett „fázisváltó” volt megfigyelhető a kórokozók - Salmonella, Shigella, Escherichia coli. A különböző fázisaiban a betegség volt megfigyelhető dominanciája egy adott típusú telepeket (S - a járvány fázisban, R - az postepidemicheskoy).
Különbségek formájában telepeket általában nem észlelhető semmilyen sűrű közegben, de csak olyan környezetben szénhidrátokban gazdag. A telepeket különböző morphotypes változó átmérőjű, de tartalmazza az azonos számú másképpen csomagolt sejtek. Jellemzően, M- és R-kolónia átmérőjének 2-szer nagyobb telepeket, mint az S-variáns. Ugyanakkor, minden telep már tartalmazza a sejtek mindhárom. Vastag vagy porlékony „csomagolás” sejtkolóniákat elsősorban attól függ, a különbség módszer osztódó sejtek (vagy kialakult sejtek lánc feküdt egy sorban, mint az R-formában vagy szögben egymáshoz V alakú formában, mint a S- és M-változatok). Tulajdonságok különbségek dissociants sejtek okozzák a különbséget elosztjuk a a kémiai összetétel és a kapszulák elektrozaryazhennosti anyagot (negatív töltés-taszítás keletkezik kagyló). Különbségek sejtmembránokat (kapszula + sejtfal) hatására a teljes spektrumát különbség fiziológiai és biokémiai jellemzők dissociants. A jelölt dissociants különböző vastagsága és kémiai összetétele kapszula (például egy átmeneti S- R-opció elvesztésével jár O-antigén). Sejtfal R-variáns 1,5-2 szor vastagabb, mint az S-alakú. Különböző számú membránokat dissociants lipidek telítetlen zsírsavakat tartalmazó, befolyásolja a fluiditás (például R-variáns kevesebb lipidek, mint más formák). Az ilyen változások a celluláris membránok érinti a funkcionális paraméterek: a növekedés üteme és a termék kinyerése, ellenállás a mérgező anyagok és a különböző fizikai és kémiai faktorok, az aktivitása membrán-enzimeket. Bólshaya ellenállása egyik dissociants bármely tényező vezethet egy teljes változást a készítmény a lakosság vége felé az inkubációs időszakban.
Így megváltozik a feltételeket, a lakosság „felelős” változások aránya disszociatív döntéseket, amelyek állandósítják a faj. Ezért disszociáció nevezhető igazodik a változó környezeti feltételek a lakosság szintjén.
A természetes élőhelyek, általában megfigyelhető a prevalenciája néhány dissociants, de vegye figyelembe a jelenléte mind a három lehetőség. Számviteli népesség heterogenitása lehetővé teszi, hogy viselkedésének előrejelzésére számos patogén mikroorganizmusok, ha a körülmények megváltoznak.
disszociáció jelensége kell figyelembe venni végző folyamatokat a mikrobiológiai termelés, mivel a hosszú ideig tartó termesztés lassan növő változatok vannak tolva gyorsan növekvő, de általában kevésbé aktív dissociants. Emellett dissociants képesek szintetizálni különböző mennyiségű biológiailag aktív anyagok, amelyek tartományban változhat. A M-sejtek általában képződik maximális száma alapján ekzoproduktov, R-aktívan elpusztítani xenobiotikumok megvalósítási módok, mivel ellenállnak a toxikus anyagok. termelő tárolási feltételek is jelentős hatást gyakorol a készítmény a lakosság.
Stabilizálására a szintézis a biológiailag aktív anyagok az iparnak: 1) megfigyelni az optimális tárolási feltételeket a gyártó; 2) megfigyelni az optimális növekedés nagymértékben dissociants körülmények között; 3) állandóan tartani stabilizáló kiválasztása; 4) kap nedissotsiiruyuschy klón. Kutatási disszociációs prediktív értékét, és lehetővé teszi ellenőrzést a folyamat felett.
Az eredmények azt mutatják, hogy az összes genetikai eljárások bármelyikét alkalmazhatjuk a disszociációs vizsgált mikroorganizmusok - transzformáció, transzdukció, fág átalakítás, vándorló genetikai elemek (mérsékelt fertőzőképességű fágokból, plazmidok, transzpozonok).
Az élő szervezetek genetikai anyag, amely célirányosan módosított genetikai manipulációs technikák segítségével, az úgynevezett genetikailag módosított szervezetek (GMO). A cél minden GMO, hogy javítsa a hasznos tulajdonságai a kiindulási organizmus, és hozzáadunk számos szokatlan jellemzők, gyakran velejárója más rendszertani csoportokba organizmusok. A genetikai módosítás jelenleg leggyakrabban használt transzfer DNS-fragmensek más mikroorganizmusokból származó termelő organizmus (a transzgenikus organizmusok).
GMO képezi jelentős részét a genetikailag módosított szervezetek (hem). Mivel prokarióta vektor plazmidok és fágok. Mivel a mikrobiális sejtek viszonylag egyszerű szerkezet, gyorsan növekszik, és könnyen ki vannak téve a „design”, a hem széles körben használják az alapkutatás és az alkalmazott területeken. A modern tudomány használ a hem a modellek megoldására számos problémát a biológia és az orvostudomány (öregedési és regenerációs folyamatok és minták a fejlődést bizonyos betegségek, stb). A biotechnológiai termelési hem - ígéretes gyártói értékes anyagokat. Révén genetikailag módosított mikroorganizmusok kapott kiegészítők, aminosavak, vitaminok, ízanyagok, enzimek, gyógyszerek, vakcinák, valamint néhány drága vegyület, korábban gyártott hagyományos kémiai szintézissel. Génsebészeti módszerekkel meg lehet nem csak növeli az eljárás hatékonyságát és csökkenti a költségeit, de arra is, hogy a mikrobiológiailag szokatlan mikrobiális anyagcsere termékek fiziológiás körülmények között. Csere kémiai szintézis biológiai vonzó a szempontból a környezeti biztonság és a megújuló természeti erőforrásokat. Nemzetközi gyártási szabványok (GMP) szükséges, hogy miután az utolsó tisztítási lépés, a végtermék nem tartalmazza a mikrobiális DNS.
Az utóbbi években egyre több hem javasolt a megsemmisítés különböző szennyező anyagok természetes élőhelyek, valamint a Man-Made szennyvíztisztító telepek. Az új irány a géntechnológia termékek - a létrehozása probiotikus mikroorganizmusok a kívánt tulajdonságai alapján a tejsav baktériumok. Készül törzsek fokozott aktivitását a hidrolízis a laktóz és a tejfehérjék, amelyek rezisztensek bakteriofágok. A gének átvitele a független törzsek lehetővé teszi a „hozzáadás” tejsav mikroorganizmusok számos kiegészítő funkciók (például azt a képességet, hogy egy-ketoglutarát a glutamát).
Lehetséges problémák a kontrollálatlan bevezetésével hem a környezet okozta széleskörű vitát a tudományos közösségben, amely magában foglalja a kormányzati szervek és támogatja a környezetvédelem. A fő kérdés az volt, hogy milyen hosszú a hem és a DNS-t fog létezik a természeti környezet és hogy a módosított gének a hem át őshonos mikroorganizmusok. A kezdeti kísérletek azt mutatták, hogy a hem gyorsan elpusztulnak, ha azokat a természetes cenoses mint nem versenyeznek a meglévő mikrobiális közösségek. Feltételezhető, hogy az idegen DNS tette, hogy a hem, csökkenti a versenyképességet élő sejtek összehasonlítva a „vad” törzsek a magas energiaköltségek a DNS-replikáció. Ezt a feltevést támasztja alá a tanulmány a túlélési talajban hem a Pseudomonas sp. bevezetésével hordozó plazmid a gén hasító erős herbicid 2,4,5-trihlorfenoksiatsetata. A sejteket hem-Pseudomonas gyorsan eltűnt a talajminta, és néhány nappal később nem jelenne meg a közvetlen vetés a környezetben. Azonban néhány hét után a hem-pseudomonas ismét kimutatható a mintában, ami arra utal, hogy nem halt ki teljesen. Az eredményeket a következő és az azt követő kísérletek azt mutatták, hogy a módosított Pseudomonas élhetnek a talajban hosszú ideig. Egyéb megfigyelések kimutatták a létezését hem a talajban és a vízi ökológiai rendszerek, mint uncultivable formái baktériumok. Különleges vizsgálatok azt is mutatták, hogy a hem-DNS szétzúzott sejtek talajon adszorbeált részecskék, agyagok, ellenáll a DN-áz és létezhet egy „immobilizált” formában elég hosszú, majd be kell vonni az átalakítási folyamat során. Gének a talajban és a vízi ökológiai rendszerek is át transzdukcióval. Így, egy évvel bevezetése után a vízi ökoszisztéma adott törzs a Pseudomonas sp. B13 volt kimutatható az ő fajok, hasítására 3-klór-benzol (3-HB), amelyeket korábban ebben a econiche nem osztották. Ezen túlmenően, az új genom szekvencia-izolátumot találtuk, tartozó törzs B13. Úgy véljük, hogy az új törzs az eredménye a csere része a genom közötti természetes baktérium törzs B13 és hozzájárulások nem képesek, hogy dobja a 3-HB. Így genetikai anyag természetes fülkékben lehet jelentős ideig bevezetése után az idegen gének, és az a következménye lenne a változás génállomány mikrobióta az ökoszisztéma, amelyek befolyásolják a biológiai sokféleség és a stabilitás a közösség.
Bármilyen bevezetése hem természetes econiche veszélyes lehetősége miatt a horizontális transzfer rekombináns gének hem más tagjai a mikrobiális közösség. A helyzetet bonyolítja, hogy a nem megfelelő módszerek kimutatására és terjedésének ellenőrzésére hem a környezetben. Ennek egyik módja lehet a bevezetése gének által hordozott örökítő anyagot „programozott sejthalál”, amely kifejezhető után hem funkció ebben a helységben kerül végrehajtásra. Ha ezek a gének hordozza a rekombináns plazmid, annak áthelyezését egy másik mikroorganizmus okozna halálát. Ezáltal a probléma megoldásának terjedésének ezen plazmidok a környezetben.