Наследственные факторы микроорганизмов

Способность живых организмов сохранять определенные признаки на протяжении многих поколений называется наследственностью. В процессе изучения наследственности оказалось, что каждое последующее поколение под влиянием различных факторов может приобретать признаки, отличающие их от предыдущих поколений. Это свойство называется изменчивостью. Наука, изучающая наследственность и изменчивость живых организмов, называется генетикой.

Удобным объектом для изучения наследственности и изменчивости являются микроорганизмы, для которых характерен короткий жизненный цикл, быстрое размножение и способность давать многочисленное потомство. Исследования генетики микроорганизмов показали, что у них роль носителя генетической информации играет ДНК или РНК. Функциональной единицей наследственности является ген. Полный набор генов, которым обладает клетка, называется генотипом. Гены подразделяются на:

1. структурные, несущие информацию о конкретных    белках, вырабатываемых клеткой, 

2. гены-регуляторы, регулирующие работу структурных генов. 

В процессе изучения изменчивости микроорганизмов была обнаружена особая форма изменчивости - диссоциация. Этот вид изменчивости выражается в том, что при посеве некоторых культур на плотные питательные среды происходит разделение колоний на два типа: S-форма и R-форма. 

Характеристика    колонии S-формы: колонии гладкие, блестящие, правильной «выпуклой» формы; при росте в бульоне - равномерная муть; у подвижных бактерий имеются жгутики; у капсульных бактерий имеется капсула; биохимически активны; болезнетворны; выделяются чаще в остром периоде заболевания.

Характеристика колонии R-формы: колонии неправильной формы, мутные, шероховатые; растут в бульоне в виде осадка; у подвижных бактерий жгутики могут отсутствовать; капсулы отсутствуют; биохимические свойства выражены слабо; большинство бактерий менее болезнетворны; выделяются обычно при хронической форме заболевания.

Механизмы, вызывающие изменение генетической информации

Изменения,     возникающие в бактериальных клетках могут быть ненаследуемые -       фенотипическая    изменчивость и наследуемые - генотипическая изменчивость.

ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ (МОДИФИКАЦИЯ)

Модификация микроорганизмов возникает как ответ клетки на неблагоприятные условия ее существования. Это адаптивная реакция на внешние раздражители. Модификация не сопровождается изменением генотипа, в связи, с чем возникшие в клетке изменения по наследству не передаются. При восстановлении оптимальных условий возникшие изменения утрачиваются. Модификация может касаться разных свойств микроорганизмов - морфологических, культуральных, биохимических.

Морфологическая модификация выражается в изменениях формы и величины бактерий. Например, при добавлении пенициллина к питательной среде клетки некоторых бактерий удлиняются.

Культуральная модификация состоит в изменении культуральных свойств бактерий при изменении состава питательной среды. Например, при недостатке кислорода у стафилококка утрачивается способность образовывать пигмент. 

Биохимическая (ферментативная) модификация. Каждый вид бактерий имеет определенный набор ферментов, благодаря которым они усваивают питательные вещества. Эти ферменты вырабатываются на определенных питательных субстратах и предопределены генотипом.

Т.о., модификация - это способ приспособления микроорганизмов к условиям внешней среды, обеспечивающий им возможность расти и размножаться в измененных условиях.

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ (НАСЛЕДУЕМАЯ) ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Генотипическая изменчивость может возникать в результате мутаций и генетических рекомбинаций.

МУТАЦИИ

Мутации – это передаваемые по наследству структурные изменения генов.

Крупные мутации (геномные перестройки) сопровождаются выпадением или изменением относительно крупных участков генома и такие мутации, как правило, необратимы.

Мелкие (точковые) мутации связаны с выпадением или добавлением отдельных оснований ДНК. При этом изменяется лишь небольшое число признаков. Такие измененные бактерии могут полностью возвращаться в исходное состояние.

Бактерии с измененными признаками называются мутантами. Факторы, вызывающие образование мутантов, носят название мутагенов.

Бактериальные мутации делят на спонтанные и индуцированные. Спонтанные (самопроизвольные) мутации возникают под влиянием неконтролируемых факторов, т. е. без вмешательства экспериментатора. Индуцированные (направленные) мутации появляются в результате обработки микроорганизмов специальными мутагенами (химическими веществами, излучением, t и др.).

В   результате бактериальных мутаций могут     отмечаться: изменение морфологических и культуральных свойств; возникновение у микроорганизмов устойчивости к лекарственным препаратам; ослабление болезнетворных свойств и т. д.

Если мутация приводит к тому, что мутагенные клетки обретают по сравнению с остальными клетками популяций преимущества, то формируется популяция из мутантных клеток и все приобретенные свойства передаются по наследству. Если же мутация не дает клетке преимуществ, то мутантные клетки, как правило, погибают.