Характеристика генетичного апарату прокаріотів. Основні умови виникнення хромосомної мутації. Вивчення її наслідків. Мінливість генетичного матеріалу прокаріотів. Вивчення механізму та стадій трансформації. Розгляд генетичних рекомбінацій у бактерій.
Аннотация к работе
Генетика (грец. ????? - породжувати) - це наука про спадковість і мінливість ознак організмів, методи управління ними та організацію спадкового матеріалу. Слово «генетика» було уперше запропоновано для того, щоб описати знання про спадковість та мінливість, визначним британським вченим Вільямом Батесоном у особистому листі до Адама Седжвіка (18 квітня 1905). Уперше Батесон ужив слово «генетика» публічно на Третій міжнародній конференції з гібридизації рослин (Лондон, Англія) у 1906. Народження генетики бактерій як науки відбулось у 1943 р., коли С. Процеси спадковості і мінливості широко вивчаються у світі мікробів, оскільки мікроорганізми є найзручнішим обєктом для генетичних досліджень, бо за великий час утворюють велику кількість генерацій.Генетичний апарат у бактерій складається з молекули ДНК, замкненої в кільце. Гігантська кільцева молекула ДНК, яка складається із функціонально неоднорідних генетичних детерміанант генів, дістала назву бактеріальної хромосоми. У нормі генетичний апарат у бактерій являє собою одну хромосому, яка є репліконом. Гени прокаріотної клітини складаються із безперервно кодуючої послідовності нуклеотидів, тобто прокаріотам властиве тісне зчеплення генів. Послідовність розміщення генів на бактеріальній хромосомі може бути відображена на генетичній карті , яка є умовною схемою хромосоми бактерії.До впровадження в практику мікробіологічних досліджень методів виведення чистих культур дуже поширеною була теорія про необмежену мінливість бактерій. Кох розробив метод одержання чистих культур, було експериментально доведено, що вид у бактерій - це реальність і що кожному видові властиві певна форма і сукупність відповідних фізіолого-біохімічних ознак. Численні дослідження бактерій, проведені в першій половині XX ст., показали, що популяція одного виду за тривалого культивування або вирощування в різних умовах піддається помітним змінам. Однак механізм, який лежить в основі цієї мінливості, був не відомим. Термінами «генотип» і «фенотип» були введені в генетику В.Йогансеном ще в 1909 р.Мутації, які виникають у нормальних умовах самовільно і мають випадковий характер як у часі, так і просторі, називаються спонтанними. Чинники (ультрафіолет, радіація, температура, хімічні речовини тощо), які спричиняють мутації, називають метагєнами . Індукувати мутації можуть також і мігруючі елементи. Мутації виникають з частотою 10-4-10-10 за одну генерацію. За кількістю мутуючих генів і характером змін, які відбуваються в структурі ДНК, серед мутацій розрізняють генні і хромосомні.До іншого типу спадкової мінливості належать зміни, які виникають у прокаріотів внаслідок рекомбінації генетичного матеріалу. Це процес генетичної рекомбінації, суть якого полягає в тому, що із клітини-донора у клітину-реципієнт переноситься частина генетичного матеріалу; при цьому відбувається рекомбінація генів і утворюється рекомбінантна хромосома. У останніх підчас запліднення обєднуються два повні гаплоїдні набори і утворюється диплоїдна зигота, в якій після низки мітотичних поділів відбувається рекомбінація генетичного матеріалу і редукційний поділ (мейоз), внаслідок якого знову утворюються гаплоїдні клітини (гамети).Передача генетичного матеріалу від донора до реципієнта за допомогою вільної ДНК, виділеної з клітини донора, дістала назву трансформації, її вперше описав Ф. Мак-Карті встановили хімічну природу трансформуючої речовини пневмококів. Цим визначним відкриттям було встановлено хімічну природу «гена». У трансформації можна виділити кілька стадій: а) контакт ДНК і поверхнею клітини; б) проникнення ДНК у клітину; в) зєднання донорної ДНК з відповідною ділянкою хромосоми реципієнта. Трансформація можлива тільки тоді, коли реципієнта клітина перебуває у стані «компетентності», за якого вона здатна сприймати ДНК донора.Після відкриття трансформації почались інтенсивні пошуки можливості відтворення процесів генетичної рекомбінації, які б нагадували статеве розмноження в еукаріотів. Ледербергу І.Е.Татуму вдалося встановити в умовах культивування двох штамів кишкової палички, які відрізнялися за кількома ознаками, передачу генетичного матеріалу від однієї клітини до іншої шляхом безпосереднього контакту між ними. Підчас конюгації здійснюється спрямоване перенесення генетичного матеріалу під клітини-донора до клітини-реципієнта. В цьому процесі беруть участь нерівноцінні батьківські клітини, їх нерівноцінність полягає в тому, що. як правило, в клітину реципієнта переноситься тільки частина геному клітиии-донора, в результаті чого утворюється неповна зигота, або мерозигота. У конюгації можна виділити, за послідовністю проходження, такі стадії; а) випадкове зіткнення донорних і реципієнт-них клітин під час змішування їхніх штамів: б) зумовлене дією фактора F-зєднання конюгуючнх пар клітин: в) перенесення генетичного матеріалу; г) утворення рекомбігантної хромосоми; д) її реплікація.Трансдукцією називають перенесення ДНК (хромосоми) віл клітини-донора до клітини-реципієнта за допомогою помірного бактеріофага. Трансдукцію в
План
План
Вступ
1. Генетичний апарат прокаріотів
2. Мінливість генетичного матеріалу прокаріотів
3. Мутації
4. Генетичні рекомбінації у бактерій
5. Трансформація
6. Конюгація
7. Трансдукція
8. Використання досягнень генетики бактерій на практиці