ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ МИКРООРГАНИЗМОВ

Генетика — наука о наследственности и изменчивости, которая изучает механизмы передачи наследственных признаков от материнской клетки к дочерней из поколения в поколение.

Носителями генетической информации являются нуклеиновые кислоты — ДНК (в основном) и РНК. ДНК локализуется в нукле- оиде у прокариот и в ядре у эукариот. Нуклеоид бактерий называют условной бактериальной хромосомой. Вдоль хромосомы в линейном порядке располагаются неоднородные генетические участки — гены (ген — фрагмент молекулы ДНК, кодирующий синтез одного белка). Каждый ген контролирует развитие определенных свойств организма. Совокупность генов, которыми обладает организм, составляет генотип, т.е. наследственные признаки, полученные им от материнской клетки. Сумма признаков, которые имеет генотип, реализованных в конкретных условиях, составляет его фенотип. В зависимости от условий организмы одного генотипа могут образовывать особи с разными фенотипами. Кроме хромосом, в некоторых бактериальных клетках содержатся внехромосомные генетические структуры — плазмиды. Это тоже молекулы ДНК.

Сохранение определенных свойств организма на протяжении ряда поколений называется наследственностью. Под влиянием экологических факторов наследственные признаки могут изменяться. Различают фенотипическую и генотипическую изменчивость.

При фенотипической изменчивости бактерии, образовавшиеся из одной материнской клетки, могут различаться между собой по ферментативной активности, морфологическим признакам, потребности в источниках питания. Фенотип не наследуется. Фенотипические изменения не затрагивают генотипа и могут носить временный характер. К фенотипической изменчивости относятся: физиологическая адаптация — изменение, связанное с приспособлением микроорганизмов к развитию в новых условиях жизни; диссоциация — культуральная изменчивость, когда, например, из засеянной на плотную питательную среду чистой культуры вырастают резко различающиеся по морфологической структуре колонии (тип S — гладкие, тип R — шероховатые, тип М — слизистые); модификация — обратимые изменения, легко исчезающие при устранении условий, их вызвавших.

Генотип передается по наследству. Однако он подвержен изменениям в связи с тем, что генетическая информация, закодированная в ДНК, не стабильна и образуется в результате структурных изменений генов, приводящих к появлению нового признака. Это так называемая генотипическая изменчивость.

Мутация — внезапные, случайные наследственные изменения у микроорганизмов. Эти изменения стойкие, необратимые, передаются по наследству. Получить стойкие мутации у микроорганизмов можно в результате действия лучистой энергии (рентгеновскими, ультрафиолетовыми лучами), некоторых химических веществ (азотистой кислотой и др.). Такие факторы называют мутагенными. Кроме мутаций к изменению наследственности приводят рекомбинации — изменение комбинации генов. Рекомбинации представляют собой процесс обмена фрагмента ДНК клетки-донора (клетки, передающей свойственный ей признак) с подобным фрагментом ДНК клетки-реципиента (клетки, воспринимающей новое для нее свойство). Рекомбинации осуществляются путем трансформации, конъюгации, трансдукции и фаговой конверсии.

Трансформация — перестройка генотипа клетки-реципиента под влиянием поглощенной из среды свободной ДНК, выделенной из микроорганизма-донора. Ее источником могут быть свежеубитые микроорганизмы.

Конъюгация (спаривание) — передача генетического материала от клетки-донора к клетке-реципиенту путем их непосредственного контакта через цитоплазматический мостик.

Трансдукция — перенос генетического материала из одной клетки в другую бактериофагом.

Фаговая конверсия — это изменение свойств клетки (фенотипа), обусловленное заражением клетки фагом.

Процессы развития изменчивости микроорганизмов хотя и подчиняются общим биологическим законам, происходят гораздо быстрее, чем у растений и животных. Одной из задач генетики является улучшение полезных свойств уже применяющихся производственных рас микроорганизмов и выведение новых рас с ценными свойствами. Так, с помощью мутагенных факторов был получен штамм гриба рода Penicillium, обладающий повышенной способностью продуцировать пенициллин. Адаптация стала одним из методов селекции микроорганизмов для производственных целей, например адаптация дрожжей к спирту, высокой концентрации сухих веществ, высокой кислотности среды и т.п.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >