Продромальный – продолжается от нескольких часов до нескольких дней. В этот период возбудитель интенсивно размножается и колонизирует ткань в месте его локализации, начинает продуцировать ферменты и токсины. Возбудители в во внешнюю среду не выделяются. ИСКЛЮЧЕНИЯ – корь, коклюш и некоторые другие.
Разгар болезни – появляются специфические симптомы. В начале этого периода обнаруживаются специфические Ат в сыворотке больного, их титр в дальнейшем ↑. Сначала IgМ, в конце периода – сменяются IgG и IgА. Возбудитель продолжает размножаться в Ò, накапливается много токсинов и ферментов, к/е поступают в кровь. Происходит выделение возбудителя из Ò больного Þ опасен для окружающих.
Реконвалесценция (выздоровления) – постепенно восстанавливаются физиологические функции пораженных ##, тканей, органов и всего Ò в целом. Продолжительность зависит от состояния Ò хозяина и др. Титр Ат достигает максимума. Возбудитель выделяется в большом количестве.
ПУТИ ВЫДЕЛЕНИЯ зависят от локализации инфекционного процесса: при респираторной инфекции – из носоглотки и полости рта с капельками слюны и слизи; при кишечной инфекции – с испражнениями и мочой; при гнойно-воспалительных заболеваниях - с гноем и отделяемым пораженных участков тканей и т.д. При локализации возбудителя в крови, например при возвратном тифе, риккетсиозах, арбо-вирусных и других инфекциях, он не выделяется из организма.
ИСХОДЫИНФ БОЛЕЗНИ:
Выздоровление
Микробоносительство, продолжительность которого может измеряться многими месяцами.
Летальный. Трупы инфекционных больных подлежат дезинфекции, поскольку содержат инфекционные агенты, которые представляют опасность при попадании во внешнюю среду.
4. Понятие "патогенность" и "вирулентность" микроорганизмов. Факторы патогенности микроорганизмов.
Чтобы возникла инфекционная болезнь, необходимо наличие возбудителя, обладающего патогенностью вообще и вирулентностью в частности.
Микроорганизм считается вирулентным, если он при внедрении в организм животного, даже в исключительно малых дозах, приводит к развитию инфекционного процесса. ПАТОГЕННОСТЬ (Pathogenicity) - видовое свойство возбудителя, характеризующее его способность размножаться и вызывать те или иные патологические изменения в организме без дополнительной адаптации.
Патогенность – способность определенных видов мкÒ вызывать инф процесс у чувствительного к ним чка (Ж!)..
Патогенность СПЕЦИФИЧНА, что проявляется в соответствующем для данного вида возбудителя патогенетическом и клиническом типе инфекций: гнойной, респираторной, кишечной и др.
Генотип ПАТОГЕННОГО мкÒ фенотипически проявляется в его вирулентных и токсических свойствах. Наряду с патогенными существуют так называемые УСЛОВНО-ПАТ мкÒ, к/е являются естественными обитателями разных биотопов и вызывают заболевания только при снижении иммунитета.
Вирулентность – это степень патогенности, к/ю можно выразить в условных единицах – DLM и LD50: DLM (лат. Dosis letalis minima) – минимальная смертельная доза = наименьшему кол-во мкÒ, которое при определенном способе заражения вызывает гибель 95% восприимчивых животных определенного вида, веса и возраста в течение заданного времени.
LD 50 – вызывает гибель 50% зараженных Ж!!, является более точной дозой.
Вирулентность можно рассматривать как фенотипический признак, ПРОЯВЛЯЮЩИЙСЯ В Ò ХОЗЯИНА в способности мкÒ прикрепляться к чувствительным ##, колонизировать и повреждать Þ Различные проявления вирулентности можно назвать факторами вирулентности или патогенности.
Токсичность – способность образовывать токсические продукты:
Экзотоксины (белки) – могут секретироваться в окружающую среду, продуцируются как гр+, так и гр– аэробным и анаэробным бактериям.
Эндотоксины – ЛПС клеточной стенки, главным образом гр– бактерий.
К ФАКТОРАМ ПАТОГЕННОСТИ относятся:
1)Адгезия и колонизация. Адгезия обусловлена неспецифическими физ-хим механизмами (гидрофобность мкÒ#, заряд и др), а т/же – АДГЕЗИНАМИ на поверхности мкÒ и рецепторами ##.
Адгезины многих гр– бактерии связаны с ПИЛЯМИ разных типов.
Рецепторы клеток МКÒ также неоднородны по своему составу. Их подразделяют на:
Нативные – собственные.
Индуцированные – образуются после адсорбции вирусов (например, гриппа) на чувствительных клетках, после чего на них могут адгезироваться бактерии (вирусный гемагглютинин)
Приобретенные – появляются при определенных условиях, это Ig разных классов, альбумины, фибронектина или других соединений, способных взаимодействовать с комплементарными бактериальными адгезинами.
2) Пенетрация – проникновение внутрь эпителиальных # (шигеллы, эшерихии и др), лейко- или лимфоцитов. В ## мкÒ размножаются → # разрушаются.
3) Инвазия – проникновение через слизистые и соединительнотканные барьеры в подлежащие ткани, обусловлена ферментами (ГИАЛУРОНИДАЗА – Clostridium perfringens, некоторые стрепто- и стафилококки и др; НЕЙРАМИНИДАЗА – холерный вибрион; и ДРУГИЕ ФАКТОРЫ)
4) Агрессия – обусловлена агрессинами, к/е могут подавлять неспецифическую и иммунную защиту организма хозяина. Это вещества разной природы, входящие в состав КАПСУЛЫ(полисахариды, протеины), # СТЕНКИ (протеин А стафилококка, протеин М стрептококка, ЛПС гр–). Многие из них подавляют миграцию лейкоцитов, препятствуя фагоцитозу.
Также ферменты – протеазы (разрушают АТ), коагулаза(свертывает плазму), фибринолизин (растворяет сгустки фибрина), лецитиназа. Эти ферменты отличаются от белковых экзотоксинов по своей природе и механизму действия.
ФЕРМЕНТЫ микроорганизмов по их патогенетическому действию можно подразделять на две группы:
вызывающие первичные разрушения клеток и волокон тканей (гиалуронидаза, нейраминидаза, протеазы и др.);
вызывающие образование токсических продуктов метаболизма, при гидролизе мочевины (уреаза), белков (декарбоксилазы) и др.
5) Способность синтезировать ТОКСИНЫ.
5. Экзотоксины. Классификация, свойства, механизмы действия.
Токсические вещества, синтезируемые бактериями, по химической природе относятся к белкам (экзотоксины) и ЛПС (эндотоксины) – локализуются в стенке Б!! и освобождаются только после их разрушения.
Белковые токсины. В настоящее время известно >80, отличаются друг от друга по Мг, хим структуре, «мишеням» и биологической активности. В зависимости от связи с Б!#, подразделяются на полностью секретируемые (экзотоксины), частично секретируемые и несекретируемые (освобождаются при разрушении Б!). Но белковые токсины предназначены не только для поражения ## чка, они могут также участвовать и в метаболических реакциях самих бактерий. Делятся на: термолабильные и термостабильные.
Имеют 2 центра: 1 – фиксирует молекулу токсина на соответствующем клеточном рецепторе, 2 – токсический фрагмент – проникает внутрь # и блокирует жизненно важные метаболические реакции.
Клеточные рецепторы для разных токсинов неодинаковы:
На холинсодержащих рецепторах фиксируются тетанолизин, О-стрептолизин, пневмолизин и др.,
на ганглиозидах определенного типа - тетаноспазмин, холероген, энтеротоксины кишечных бактерий и др.
СПЕЦИФИЧНОСТЬ действия белковых токсинов, определяется избирательной фиксацией токсина на рецепторах #-«мишеней» определенных тканей (эпителиальной, нервной и др). По механизмам действия токсинов выделяют:
«цитотоксины» – блокируют синтез белка.
группа антиэлонгаторов (дифтерийный гистотоксин, токсин синегнойной палочки и др), выводят из строя фермент трансферазу II, ответственную за элонгацию (наращивание) полипептидной цепи на рибосоме.
токсины с энтеропатогенной активностью (Staph. aureus, Cl. perfringens)
дермонекротоксины (Pseudomonas aeruginosa, B. Pertussis).
«мембранотоксины»
↑ проницаемость мембраны эритроцитов (гемолизины) (Pseudomonas aeruginosa, Staph. aureus, стрептококки, клостридии)
↑ проницаемость мембраны лейкоцитов (лейкоцидины) (Staph. aureus, стрептококки (pyogenes), клостридии (perfringens et botulini)).
«функциональные блокаторы»
Термолабильные (ТЛ) и термостабильные (ТС) энтеротоксины (холероген, термолабильные энтеротоксины Е. coli и др энтеробактерий) – активизируют аденилатциклазу → ↑ проницаемости стенки тонкой кишки и выход жидкости в ее просвет (диарея).
Токсикоблокаторы (сибиреязвенный и чумной токсины – инактивируют аденилатциклазу)
Нейротоксины (тетаноспазмин, ботулинический токсин) блокируют передачу нервных импульсов в клетках спинного и головного мозга.
эксфолиатины и эритрогенины (образуются некоторыми штаммами золотистого стафилококка и скарлатинозным стрептококком) – влияют на взаимодействие клеток между собой и с межклеточными веществами.
Высокую ТОКСИЧНОСТЬ белковых токсинов объясняется особенностью строения участков их молекул, имитирующих структуру субъединиц гормонов, ферментов и нейромедиаторов МКÒ Þ антиметаболиты.
Токсичность измеряется в тех же единицах, в которых оценивается вирулентность, - DLM и LD50.
ИММУНОГЕННЫЕ свойства проявляются в способности вызывать иммунный ответ со стороны МКÒ (индуцировать синтез специфических Ат–антитоксинов).
АНАТОКСИНЫ. Ряд белковых токсинов под действием формалина утрачивает свою ядовитость, сохраняя при этом иммуногенные свойства (столбнячный, дифтерийный и нек др), применяются в качестве вакцин для профилактики.
Многие бактерии образуют не один, а несколько белковых токсинов, которые обладают разным действием.
6. Эндотоксины. Состав, свойства, механизм действия.
Токсические вещества, синтезируемые бактериями, по химической природе относятся к белкам (экзотоксины) и ЛПС (эндотоксины) – локализуются в стенке Б!! и освобождаются только после их разрушения.
Эндотоксины. К ним относятся липополисахариды (ЛПС), которые содержатся в клеточной стенке грамотрицательных бактерий. Токсические свойства определяются всей молекулой ЛПС, а не отдельными ее частями: ПС или липидом А. Хорошо изучены эндотоксины энтеробактерий (эшерихии, шигеллы и сальмонеллы, бруцеллы, туляремийные бактерии).
ЛПС (эндотоксины) в отличие от экзотоксинов более устойчивы к повышенной t°С, менее ядовиты и малоспецифичны. При введении в Ò подопытных Ж!! вызывают примерно одинаковую реакцию, независимую от того, из каких гр– Б!! они выделены. При ВВЕДЕНИИ БОЛЬШИХ ДОЗ наблюдается угнетение фагоцитоза, явления токсикоза, слабость, одышка, расстройством кишечника (диарея), падением ♥ деятельности и ↓ t°С тела. При введении НЕБОЛЬШИХ ДОЗ – обратный эффект: стимуляция фагоцитоза, ↑ t°С тела.
У ЛЮДЕЙ поступление эндотоксинов в кровяное русло приводит к лихорадке в результате их действия на клетки крови (гранулоциты, моноциты), из которых выделяются эндогенные пирогены. Возникает ранняя лейкопения, которая сменяется вторичным лейкоцитозом. Усиливается гликолиз Þ может возникнуть гипогликемия. Также развивается гипотония (поступление в кровь ↑ количества серотонина и кининов), нарушается кровоснабжение органов и ацидоз.
ЛПС активирует фракцию С3 комплемента по АЛЬТЕРНАТИВНОМУ ПУТИ Þ ↓ его содержания в сыворотке и накопление биологически активных фракций (С3а, С3b, С5а и др.). Большие количества поступившего в кровь эндотоксина приводят к ТОКСИКО-СЕПТИЧЕСКОМУ ШОКУ.
ЛПС – сравнительно слабый иммуноген. Сыворотка крови животных, иммунизированных чистым эндотоксином, не обладает высокой антитоксической активностью Þ не способна полностью нейтрализовать его ядовитые свойства.
. 7.Понятие о гене и этапах развития генетической системы. Генетический аппарат бактерий.
Ген – стр.-функц. единица хромосомы, отвечающая за наличие и функционирование определенного белка в клетке (организме).
В бактериальной хромосоме выделяют ряд участков:
1) промотор – участок ДНК, распознаваемый ДНК-зависимой-РНК-полимеразой.
2) оператор – участок ДНК, промотором и структурным геном, с которым связывается белок-репрессор.
3) Оперон – содержит регуляторный ген, промоторный участок, область оператора и последовательность генов, регулируемых данным опероном. Он является функц.-генетической единицей.
Ген-регулятор кодирует белок-репрессор, связывающий оператор и индуктор. Нет индуктора – оперон "молчит", появляется индуктор – оперон "работает".
Белок-репрессор – распознает нуклеотидную последовательность ДНК.
(Lac-оперон – индуцибельный оперон, контролирующий синтез ферментов по обеспечению бакт. клетки лактозой).
Бактерии относятся к царству прокариот, отличаются от эукариот тем, что содержат 1 ХР, к/я представлена 2-хцепочечной ДНК, кольцевидной формы, в ней содержится вся наследственная информация (ГЕНОТИП). Она фиксируется на мезосоме, и при делении # мезосома перемещает нити ДНК в дочерние ##. Иногда этот процесс опережает деление самой клетки, тогда в 1 Б! может оказаться 2 хр. Хромосома б! не содержит ГИСТОНОВ, в # нет ЦЕНТРОМЕРОВ, делится только МИТОЗОМ. Также Б! отличаются РАЗМЕРАМИ.
В ДНК содержатся интроны (ИНФОРМАТИВНЫЕ) и экзоны (МОЛЧАЩИЕ УЧАСТКИ). У прокариот имеются особые гены, способные перемещаться вдоль ДНК и встраиваться в новые места. Это «прыгающие» гены – ТРАНСПОЗОНЫ(включают около 2 тыс пар НКт). Они обеспечивают устойчивость к антибиотикам, изменчивость и Мт (встраиваясь в новые места во время транскрипции, нарушают последовательность НКт). По обе стороны от транспозона расположены 2 одинаковые последовательности НКт (>800) – это IS–ЭЛЕМЕНТЫ(“ВСТАВОЧНЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ”), к/е содержат гены, не контролирующие признаки бактерий, но встраиваясь в ДНК вместе с транспозонами или без них перестраивают геном → мутации.
В цтпл Б! м.б. доп АВТОНОМНЫЕ уч-ки ДНК, имеющие 2-хцепочечную структуру и пальцевидную форму, но в сотни раз < основной ДНК. Это ПЛАЗМИДЫ, в 1# их м.б. до 20 штук. Они не обязательны для жизни #, но и без них # нормально функционировать не может. Плазмиды обладают след св!!:
- Контролируют отдельные пр!! Б#
- Способны интегрировать с хромосомой # и выходить из её состава.
- Способны к транслокации, т.е. к самостоятельному перемещению из 1 # в др (ТРАНСМИССИВНЫЕ или КОНЪЮГАТИВНЫЕ плазмиды) или в составе хромосомы.
8. Внехромосомные материалы ДНК. Плазмиды, транспозоны, инсервационные последовательности. Роль плазмид в изменчивости бактерий, виды плазмид.
У прокариот имеются особые гены, способные перемещаться вдоль ДНК и встраиваться в новые места. Это «прыгающие» гены – ТРАНСПОЗОНЫ(включают около 2 тыс пар НКт). Они обеспечивают устойчивость к антибиотикам, изменчивость и Мт (встраиваясь в новые места во время транскрипции, нарушают последовательность НКт). По обе стороны от транспозона расположены 2 одинаковые последовательности НКт (>800) – это IS–ЭЛЕМЕНТЫ(“ВСТАВОЧНЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ”), к/е содержат гены, не контролирующие признаки бактерий, но встраиваясь в ДНК вместе с транспозонами или без них перестраивают геном → мутации.
В цтпл Б! м.б. доп АВТОНОМНЫЕ уч-ки ДНК, имеющие 2-хцепочечную структуру и пальцевидную форму, но в сотни раз < основной ДНК. Это ПЛАЗМИДЫ, в 1# их м.б. до 20 штук. Они не обязательны для жизни #, но и без них # нормально функционировать не может. Плазмиды обладают след св!!:
- Контролируют отдельные пр!! Б#
- Способны интегрировать с хромосомой # и выходить из её состава.
- Способны к транслокации, т.е. к самостоятельному перемещению из 1 # в др (ТРАНСМИССИВНЫЕ или КОНЪЮГАТИВНЫЕ плазмиды) или в составе хромосомы.
Существует множество ВИДОВ плазмид, например:
R–плазимда – резистивные, состоят из 2 основных генов. Один отвечает за конъюгативные св!! плазмиды, др – за устойчивость к лек-вам (антибиотикам), чем больше генов, тем к большему числу препаратов устойчив мкÒ.
F–плазимда – фертильность (плодовитость). Она определяет пол Б#. Если она есть в #, то это F+ клетка (♂), если нет, то F– (♀). Эта плазимда может перемещаться из # в #, при этом если в F–, то она становится F+. F–плазимда контролирует образование на поверхности бактерии особых СЕКС–ПИЛЕЙ – полый трубочки, через которые при размножении перемещается генетический материал. Часто встраивается в основную хромосому клетки.
Col–плазимда – получила название от E.coli, у к/й они впервые были обнаружены. Контролирует выработку токсических белков – БАКТЕРИОЦИНОВ, применительно к разным видам бактерий имеют свои названия, например, E.coli – колицины. Бактериоцины губительно д-ют на др Б!! особенно в пределах семейства, что даёт селективное преимущество и позволяет расширять своё жизненное пространство.
Плазимды, контролирующие образование адгезинов – спец выростов, с пом к/х Б! крепится к поверхности # (особенно важно при колонизации слизистых оболочек), это м.б. ПИЛИ АДГЕЗИИ млм др структуры.
Ent–плазимда – содержит информацию об ЭНТЕРОТОКСИНАХ, вызывающих диаррейные состояния, т.к. токсичны для ## слизистой ЖКТ.
Hly–плазимда – информация о синтезе ГЕМОЛИЗИНОВ – это токсины, способные разрушать мембрану эритроцитов и вызывать гемолиз. С их помощью мкÒ получает Fe, необходимое для жизнедеятельности.
Vir–плазимда – ВИРУЛЕНТНОСТЬ.
В качестве плазмид рассматривается и геном бактериофага, если он располагается автономно в цитоплазме, а не встроен в хромосому.
9. Понятие о генотипе и фенотипе. Модификационная и генотипическая изменчивость бактерий.
Генотип – совокупность всех генов, присущих данному организму, т.е. его генетическая конституция.
Фенотип – внешнее, видимое проявление генотипа, обусловленное им и воздействием окружающей среды.
ИЗМЕНЧИВОСТЬ – совокупность различий по признаку м/у ÒÒ одного вида или популяции.
Фенотипические изменения – МОДИФИКАЦИЯМИ, при этом изменений ДНК не происходит, и вскоре они утрачиваются. Модификации возникают в ответ на изменение условий окр среды и позволяют мкÒ быстро адаптироваться и сохранять свою жизнеспособность. Проявляются в изменении морфологических, БХ и других признаков, после устранения действия фактора, происходит реверсия.
В основе – индукция и репрессия соответствующих генов (например, E.coli только в присутствии лактозы синтезирует необходимые ферменты, стафилококки – в присутствии пенициллина синтезируют разрушающий его фермент).
К модификациям можно отнести включение «МОЛЧАЩИХ» ГЕНОВ, в результате чего происходит смена их антигенов в ходе инфекционного заболевания.
Модификации могут возникать под непосредственным действием антибиотиков, при этом образуются L-формы, лишенные # стенки. Они могут сохраняться и даже размножаться внутри ## хозяина, после прекращения действия антибиотика вновь реверсировать к исходной форме.
МУТАЦИИ – изменения в структуре ДНК, закрепляются и прередаются по наследству. Классифицируют по происхождению, характеру изменений в структуре ДНК, фенотипическим последствиям и др.
По ПРОИСХОЖДЕНИЮ мутации подразделяют на:
спонтанные – составляют естественный фон. Они появляются под влиянием разных причин: ОШИБКИ в репарирации или репликации ДНК, ошибочное включения в дочернюю цепь НЕКОМПЛЕМЕНТАРНОГО АО (А=Т, Г≡Ц), ИНСЕРТАЦИОННЫЕ мутации (insertion – вставка, возникают при встраивании в хромосому микробной # Is-последовательностей, транспозонов и плазмид, при наличии ГЕНОВ-МУТАТОРОВ частота мутаций увеличивается в >100 раз).
индуцированные – получают под влиянием мутагенов.
По КОЛИЧЕСТВУ МУТИРОВАВШИХ ГЕНОВ:
ГЕННЫЕ – затрагивают один ген, чаще всего – точковые,
Точковые – замену или вставку пары АО в ДНК → изменение 1 кодона Þ вместо одной АК кодируется другая или нонсенскодон (нонсенсмутация) – это ПРЯМАЯ Мт. Впоследствии может возникнуть вторичная (ОБРАТНАЯ) мутация в этом же гене → восстановление дикого генотипа и фенотипа.
Вставка или выпадение одной пары АО → изменение всех последующих кодонов в пределах 1 гена (Мт со сдвигом считывания).
хромосомные – распространяются на несколько генов, возникают в результате выпадения нуклеотидов (ДЕЛЕЦИЯ), поворота участка ДНК на 180° (ИНВЕРСИЯ), повторения фрагмента ДНК (ДУПЛИКАЦИЯ). Один из механизмов связан с перемещением Is-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ и ТРАНСПОЗОНОВ из одного участка ДНК в другой или из хромосомы в плазмиду и наоборот → нарушается функция гена.
По ФЕНОТИПИЧЕСКИМ ПОСЛЕДСТВИЯМ:
Нейтральные –фенотипически не проявляются.
Условно-летальные – приводят к изменению функциональной активности фермента. В зависимости от условий окр среды мкÒ могут сохранять свою жизнеспособность или утрачивать ее. Так, например, ts-мутанты (температурочувствительные) могут синтезировать ферменты, активные при 37°С, но неактивные при 42 °С, у Б!! дикого типа – активны при обеих t°C.
Летальные – характеризуются полной утратой способности синтезировать жизненно важные ферменты (особенно ДНК-полимераз).
Мутации проявляются в фенотипе в виде утраты или изменения морфологических и БХ признаков: жгутиков, пилей, капсулы, # стенки; способности ферментировать углеводы, синтезировать опред АК, витамины и другие соединения, устойчивость к лекарствам или дезинфектантам и т. д. Þ ауксотрофы, растут только в среде с готовым продуктом.
Действие мутации на трансляцию:
1. Бессмысленные (missens) мутации
2. Frame-shift мутации – со сдвигом считывания и изменением всех последующих кодонов.
3. Супрессорные – восстан. функции генов, инактив-ых предыдущей мутацией
4. Мутации на клеточном уровне – можно выявить, если вызывает фенотипические изменения
5. Мутации с приобретением (способности синтезировать активный фермент), лаг-фазам между мутацией и синтезом фермента отсутствует.
6. Мутации с утратой – вызывает прекращение синтеза к.-л. фермента, а клетка сохраняет функц. активность. Если рост клетки продолжается, то кол-во фермента умен-ся с каждым делением в 2 раза.
7. Изменения в виде трансдукции, трансформации, коньюгации.
10. Генетические рекомбинации (трансдукция, конъюгация, трансформация).
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕКОМБИНАЦИИ у эукариот совершаются в процессе полового размножения путем взаимного обмена фрагментами хромосом, при этом из двух родительских хромосом образуются две рекомбинантные, т.е. возникают две рекомбинантные особи.
У прокариотов нет полового размножения Þ в результате внутригеномных перестроек: изменение локализации генов в пределах хромосомы, или при проникновении в # реципиента части ДНК донора → формирование мерозиготы, т.е. образуется только ОДИН РЕКОМБИНАТ.
ГенР происходят при участии ферментов в пределах отдельных генов или групп сцеплений генов. Существуют специальные REC–ГЕНЫ, определяющие способность бактерий к рекомбинациям. Передача генетического материала от Б! к Б! происходит путем трансформации, трансдукции и конъюгации, а плазмидных генов - путем трансдукции и конъюгации.
ТРАНСФОРМАЦИЯ – непосредственная передача генетического материала (фрагмента ДНК) донора Рец#. (Впервые Гриффитс – опыт с живым авирулентным бескапсульным штаммом пневмококка, к/й стал вирулентным при обработке экстрактом убитых капсульных пневмококков.)
С донорной ДНК в реципиентную клетку обычно передается только один ген, т.к. фрагмент ДНК, который может проникнуть в Рец# очень маленький. Трансформации поддаётся только часть клеток Б!! популяции – КОМПЕТЕНТНЫМИ. Состояние компетентности (когда стенка Б! проницаема для высокополимерных (Мг=0,5–1 млн) фрагментов ДНК) возникает обычно в конце LOG–ФАЗЫ.
Фазы процесса трансформации:
адсорбция ДНК-донора на Рец#;
проникновение ДНК внутрь Рец# и деспирализация ДНК.
соединение любой из двух нитей ДНК донора с гомологичным участком хромосомы реципиента и последующая рекомбинацией.
Эффективность зависит от СТЕПЕНИ ГОМОЛОГИЧНОСТИ ДНК донора и реципиента, что определяет конечный результат, т. е. количество формирующихся рекомбинантов (трансформантов) Þ межвидовая трансформация происходит гораздо реже, чем внутривидовая.
ТРАНСДУКЦИЯ – передача генетического материала с помощью фагов. Различают три типа трансдукции:
Неспецифическая (общая). В момент сборки фаговых частиц в их головку может проникнуть ЛЮБОЙ фрагмент ДНК Б!–донора. Вместе с фаговой ДНК переносятся любые гены донора и включаются в гомологичную область ДНК Рец# путем рекомбинации. Фаги только переносят генетического материала
Специфическая – фаг переносит ОПРЕДЕЛЕННЫЕ гены при выщеплении профага из Б! хромосомы вместе с рядом расположенными генами, при этом фаг становится дефектным. При взаимодействии фага с Рец# происходит включение гена донора и дефектного фага в хромосому РецБ!, а Б!! становятся невосприимчивыми к последующему заражению вирулентным фагом.
Абортивная – фрагмент ДНК бактерии-донора не включается в хромосому РецБ!, а располагается в цитоплазме и в таком виде функционирует. Во время деления этот фрагмент ДНК передаётся только одной дочерней #, и в конечном итоге утрачиваться в потомстве.
КОНЪЮГАЦИЯ – перенос генетического материала из клетки-донора в клетку реципиента при их СКРЕЩИВАНИИ. Доноры – ## с F-плазмидой (половой фактор). При скрещивании F+ с F– # половой фактор передается независимо от хромосомы донора, при этом почти все Рец# становятся F+.
F-плазмида может интегрировать в Б! хромосому. В некоторых случаях она освобождается, захватывая при этом сцепленные с ней Б! гены (обозначаются с указанием включенного гена: F-lac).
ЭТАПЫ:
прикрепление клетки-донора к Рец# с помощью SEX-ПИЛЕЙ
образование конъюгационного МОСТИКА, через который передаётся F-фактор и другие плазмиды, находящиеся в цитоплазме донора.
разрыв одной из цепей ДНК (в месте включения F-плазмиды) при участии эндонуклеазы. Один конец ДНК проникает в Рец# и сразу же достраивается до 2-нитевой структуры. При переносе захватывается часть ДНК Б!-донора – Hfr-штаммы (HIGH FREQUENCY OF RECOMBINATION). При скрещивании Hfr-штамма с F–# F-фактор, не передается (т.к. конъюгационный мостик разрывается, а F-фактор расположен в дистальной части хромосомы). Передаются только гены Б! хромосомы, расположенные вблизи начала переноса (О–точка (origin)).
На ОСТАВШЕЙСЯ в # нити ДНК синтезируется 2 цепочка.
11 Генетика вирусов.
Геном вируса представлен РНК либо ДНК, одно- или двунитчатой.
Единица мутации – мутон – замена элемента генома, что ведет к измен. свойств вируса. Может быть вставка или делеция нуклеотидов.
По ПРОИСХОЖДЕНИЮ мутации подразделяют на:
- спонтанные – составляют естественный фон. Они появляются под влиянием разных причин: ошибки в репарации или репликации днк, ошибочное включения в дочернюю цепь некомплементарного ао (а=т, г≡ц), инсертационные мутации (insertion – вставка, возникают при встраивании в хромосому микробной # is-последовательностей, транспозонов и плазмид, при наличии генов-мутаторов частота мутаций увеличивается в >100 раз).
- индуцированные – получают под влиянием мутагенов.
По КОЛИЧЕСТВУ МУТИРОВАВШИХ ГЕНОВ:
Генные – затрагивают один ген, чаще всего – точковые,
а) Точковые – замену или вставку пары нуклеотида в ДНК → изменение 1 кодона Þ вместо одной АК кодируется другая или нонсенскодон (нонсенсмутация) – это ПРЯМАЯ Мт. Впоследствии может возникнуть вторичная (ОБРАТНАЯ) мутация в этом же гене → восстановление дикого генотипа и фенотипа.
Множественные (геномные).
По ФЕНОТИПИЧЕСКИМ ПОСЛЕДСТВИЯМ:
Нейтральные –фенотипически не проявляются.
Проявл. фенотипически.
Виды мутантов:
1. по морфологии бляшек (напр., аденовирусы с большими бляшками быстрее высвобождаются из клеток по сравнению с диким типом.
2. Мутанты по типу хозяев
3. Термочувствительные мутанты – могут размножаться только при пониженной температуре.
4. Холодочувствительные мутанты.
5. Делеционные мутанты – теряют важные участки генома и требуют для своего размножения присутствия вируса-помощника.
6. Прочие: устойчивые к ингибиторам, устойчивые к антибиотикам, потерявшие ферменты и т.д.
Генетические взаимодействия между вирусами:
Комплеметация – если 1 вирус дефектен по к.-л. гену, или оба вируса дефектны по разным генам, то они продолжают расти в ассоциации в клетке. Если же оба вируса дефектны по одному и тому же гену, то комплементации нет.
Рекомбинация – вз-вие между вирусными геномами в смешанно-зараженных клетках, в рез-те чего дочерние геномы содержат генетический материал в комбинациях, отсутствующих у родителей.
Генетич. реактивация – частный случай рекомбинации, когда 1 или оба вируса неинфекционны, но при смешанном заражении дают потомство, которое несет инфекц. признаки.
Негенетические взаимодействия вирусов:
Гетерозиготность – состояние, при котором диплоидные хромосомы различаются по аллельным маркерам в 1 или нескольких локусах.
Интерференция бывает неск. типов:
а) гомологичная интерференция – хотя дефектный интерферирующий вирус конкурирует за компоненты репликационного аппарата с полными вирусами, они необязательно мешают репродукции полного вируса
б) супрессия – подавление мутантного феномена супрессорной мутацией. Фенотип вирусной мутации подавляется второй мутацией либо в вирусе, либоб в клетке, проиводя к реверсии фенотипа вируса, содержащего исходную мутацию.