Variabilitatea microorganismelor
Variabilitatea este inerentă tuturor microorganismelor.
în genetica de cercetare a fost stabilit rolul ADN-ului genetic, genele transcrise și structura codului genetic, replicarea ADN-ului, și reglarea sintezei proteinelor în procariote limpezite modele de mutageneză și replicarea siturilor ADN deteriorate.
Studiul variabilității ereditare și microorganisme a relevat faptul că se poate schimba oricare dintre proprietățile celulelor microbiene: rezistența la diverși factori, morfologice, culturale, biochimice, virulent, antigenic, toxigen etc. (Exemplu este vaccin) ..
Factorii care determină această variabilitate sunt diferiți. Acestea includ compoziția mediului nutritiv, pH-ul mediului, concentrația sărurilor minerale, temperatura, razele ultraviolete, acțiunea fagilor, medicamente și dezinfectanți, compuși chimici diferiți, ultrasunete, radiații ionizante și multe altele.
Succesele în dezvoltarea geneticii microorganismelor au arătat că legile de bază ale eredității și variabilității sunt identice în esență pentru toate organismele vii și au o singură bază materială. Datorită vitezei de reproducere și a haploidității, microorganismele sunt un model convenabil pentru studierea modelelor de variabilitate.
Studiile genetice efectuate în domeniul microbiologiei medicale vizează dezvoltarea metodelor de control al activității vitale a microorganismelor și obținerea de mutanți utile pentru om (obținerea de vaccinuri, producători de antibiotice, aminoacizi, proteine furajere etc.).
Baza materială a eredității, care determină proprietățile genetice ale tuturor organismelor, inclusiv bacteriile, virușii, protozoarele, deuteromicitele etc., este ADN. Singura excepție este virușii care conțin ARN, în care informațiile genetice sunt înregistrate în ARN.
O porțiune dintr-o moleculă de ADN care controlează sinteza unei singure proteine se numește o genă.
Genele sunt împărțite în care să conțină informații structurale despre secvența resturilor de aminoacizi din proteine specifice produse de celule si gene - regulatoare care reglementează activitatea genelor structurale.
Setul complet de gene pe care o celulă le posedă este numit genotip.
In procesul de a studia variația microbiană a fost găsită o formă specială de variabilitate - disociere. Acest tip de variabilitate se manifestă prin aceea că, însămânțarea unor culturi pe mediu nutritiv solid sunt separate colonii în două tipuri: 1) o suprafață netedă, rotunde, colonii lucioase cu margini netede - forma literei S (Smooth - neted) și 2) un apartament colonii opace formă neregulată, cu muchii inegale - formă R (dur - dur).
Există, de asemenea, forme de tranziție: formele M (mucoase) și formele N (piticul).
Coloniile aparținând formei S netede pot, în anumite condiții, să treacă în forma R și invers. Cu toate acestea, tranziția formei R la forma S este mai dificilă.
Bacteriile care cauzează boli sunt adesea în formă S. În unele bacterii patogene, coloniile sunt reprezentate de forma r (agenți cauzatori ai tuberculozei, ciumă).
Modificările care apar în celulele bacteriene pot fi variabilitatea non-ereditară - fenotipică și variabilitatea genotipică moștenită.
Variabilitatea fenotypică este reprezentată de modificare - acesta este răspunsul celulei la condițiile nefavorabile ale existenței acesteia. Modificările se pot referi la proprietățile morfologice, culturale și biochimice ale microbilor. Modificarea morfologică modifică forma și dimensiunea celulei microbiene.
Modificările culturale determină o schimbare în pigmentare și mărimea coloniilor, rata de diviziune a indivizilor și timpul de formare a coloniilor,
Modificarea biochimică se manifestă prin apariția unor enzime adaptive care permit existența celulelor microbiene în anumite condiții.
Modificarea este o modalitate de adaptare a unui microorganism la condițiile de mediu. Deoarece proprietățile dobândite nu sunt moștenite, ele contribuie numai la supraviețuirea populațiilor microbiene.
De exemplu, bacteriile difterice schimbă relativ ușor proprietățile morfologice, culturale și biochimice sub influența factorilor fizici și chimici. Ele pot forma forme bulbice, filiforme, drojdii și coccoide, își pierd capacitatea de a ferma carbohidrații și de a produce toxine. Cu toate acestea, atunci când se restabilește condițiile optime pentru existența lor, schimbările care au apărut sunt pierdute.
Variabilitatea genotipică apare ca urmare a modificărilor moștenite. Variabilitatea genotipică este reprezentată de mutații și recombinări.
Mutațiile și recombinările sunt schimbări structurale moștenite în gene.
Mutațiile apar ca urmare a influenței factorilor externi (fizici și chimici). Mutațiile sunt împărțite în mutații mari datorită schimbărilor din întregul cromozom și mutațiilor mici (punctuale) care rezultă din modificările nucleotidelor ADN individuale.
Mutațiile rezultă din depunerea sau adăugarea de baze ADN separate, substituirea unei baze cu alta sau deplasarea în raport cu axa simetriei.
Micșorările microbiene sunt împărțite în spontane și induse.
Ca urmare, mutațiile pot fi modificate proprietăți morfologice și culturale apar rezistența la medicamente, scăderea proprietăților virulente, pierde capacitatea de a sintetiza aminoacizi, hidrați de carbon dispuși și alți nutrienți.
Dacă mutațiile apar sub influența factorilor externi asupra structurii genetice, variabilitatea recombinării rezultă din influența donatorului ADN asupra celulei receptor.
Recombinarea este de trei tipuri:
1. Transformarea care rezultă din capacitatea celulei receptorului de a intra în contact direct cu ADN-ul donatorului.
2. Transducția, care este cauzată de transferul informațiilor genetice de la donator la beneficiar cu ajutorul unui fag moderat. Cu ajutorul unui fag moderat, destinatarul poate transmite capacitatea de a produce o toxină, de a forma spori, de a produce enzime suplimentare etc.
bacterii Difterie mitis tipuri ca rezultat al transductie datorită unui bacteriofag poate dobândi proprietăți noi, ca urmare, care devin mai toxigenic și, prin urmare, de asemenea, mai virulente.
3. Conjugarea - transferul de material genetic dintr-o celulă donator la o celulă de primire prin contactul direct dintre indivizi unul cu celălalt.
În plus față de factorii cromozomi ai eredității, există și factori extrachromozomali.
Aceste plasmide sunt molecule ADN extracolosomale relativ mici ale unei celule microbiene. Ele sunt situate în citoplasmă și au o structură inelară. Plasmidele asigură rezistența bacteriilor la substanțele medicinale, inclusiv la antibiotice.
Conform mecanismelor genetice, rezistența la medicamente a microbilor poate fi primară sau dobândită.
Rezistența primară (naturală) se datorează lipsei de reacții metabolice adecvate care ar fi blocate de anumite medicamente.
Rezistența dobândită apare ca urmare a mutatii ale genelor cromozomiale care controlează sinteza componentelor peretelui celular, membrana citoplasmatică sau transportul proteinelor ribozomale.
Cel mai des, rezistența dobândită provine din transferul unui factor extrachromozomal, plasmida, care controlează rezistența multiplă a celulelor microbiene (bacterii) la două sau trei medicamente, inclusiv la antibiotice. Există rezistență multidrog și chiar dependență de unul sau alt medicament (antibiotic).
Factorii extrachromozomali sunt transmiși celulelor cu o frecvență foarte ridicată și determină răspândirea largă a microbilor și supraviețuirea lor mai mare în mediul înconjurător.
Mecanismele biochimice ale rezistenței la plasmide sunt asociate cu formarea enzimelor care inactivează antibioticele sau modifică antibioticele sau proteinele de transport care transferă antibioticele în celulă.
Transferul plasmidului de la o bacterie la alta este efectuat prin transducție sau conjugare.
Rezistența la antibiotice a eucariotelor - fungi și protozoare - apare și ca urmare a mutațiilor în genele cromozomiale care controlează formarea componentelor structurale ale celulei.
Mecanismele de formare a rezistenței la antibiotice a microorganismelor sunt complexe și diverse.
Ele depind de mecanismul specific de acțiune de antibiotice sau agenți chimioterapeutici asupra celulelor sensibile ale proprietăților metabolice ale microorganismelor, precum și markeri de rezistență localizare cromozomiale sau plasmidice.
În plus față de suprimarea celulelor microbiene ale proceselor vitale, antibiotice, precum si alte medicamente chimioterapie, sunt agenți selectivi puternici care promovează selecția și propagarea persoanelor rezistente la medicamente ale acestora. Chiar dacă sunt sensibile la populațiile de bacterii agent antibiotic sau chimioterapice conțin doar un singur celule rezistente, este în prezența substanței într-un timp foarte scurt, poate deveni strămoșul unei noi populații de organisme rezistente.
Mulți factori contribuie la selecția și distribuția în masă a populațiilor microbiene rezistente la antibiotice. De exemplu, larg și adesea utilizarea necontrolată a antibioticelor pentru tratamentul și în special pentru prevenirea diferitelor boli, fără o justificare suficientă (inclusiv bolile virale), precum și utilizarea pe scară largă a antibioticelor în domeniul veterinar, ca aditivi pentru hrana animalelor pentru accelerarea creșterii animalelor, utilizarea antibioticelor ca conservanți ai produselor alimentare, pentru prevenirea diferitelor boli la animale.
Studiile de genetică și modul de schimbare a proprietăților ereditare cunoscute ale organismului, fixate în codul genetic, le modifică prin afectarea aparatului genetic cu diferiți factori (raze ultraviolete, compuși chimici, temperatură etc.).
Ca rezultat, există mutații - culturi cu un genotip modificat, care posedă mai mult sau mai puțin proprietăți active pentru un anumit atribut.
Enzime de diferite tipuri de ciuperci sunt utilizate pe scară largă în ingineria genetică. Genetica modernă, folosind metodele de biologie moleculară și cele mai noi metode fizico-chimice, a arătat posibilitatea de a obține noi tulpini de organisme, cu activitate specifică modificată. Acest lucru a devenit posibil datorită cartografierii genelor pe molecula ADN, adică studiul localizării lor în lanțul polimer al ADN-ului și proprietățile lor funcționale. Metodele fizico-chimice permit utilizarea unor enzime specifice separate pentru a separa genele individuale sau părțile lor și pentru a le conecta cu o anumită parte a moleculei ADN a altui individ. Ca rezultat, celulele viabile artificial obținute au modificat informațiile genetice.
Această metodă de construire a proprietăților genetice ale corpului se numește inginerie genetică.
Dezvoltarea ingineriei genetice și celulare permite obținerea în mod intenționat medicamente indisponibile anterior (insulină, interferon, vaccinuri și așa mai departe.) Pentru a crea o nouă tulpină de microorganisme benefice (mai mulți producători activi diferiți metaboliți esențiali), soiuri de plante, rase de animale.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: