8genetika mikroorganizama

Promjenjivost mikroorganizama• Pleomorfizam – neograničene

morfološke varijacije

• R. Koch – čiste kulture – monomorfizam

• Početak XX vijeka – primjećena pojava promjene čistih kultura

• Robinov (1944) – snimci bakterijskih hromosoma

• Luria i Delbrik (1943) – početak istraživanja genetike bakterija

• Savremeno gledište- geni određuju osobine bakterijske ćelije

Promjenjivost mikroorganizama

• Dvije grupe genetskih promjena bakterija:

1. Modifikacije – privremene promjene, povezane sa stepenom rasta mikroorganizama i različitim uslovima uzgoja

2. Mutacije- trajne promjene koje se prenose na potomstvo (promjena genotipa)

Prilagođavanje na uslove sredine

ADAPTACIJA

- preživljavanje


1. Modifikacije

a) Morfološke modifikacije- log faza – krupne ćelije- stacionarna faza – sitnije ćelije- starije ćelije: zrnasta citoplazma,

nejednako bojenje, promjena oblika


1. Modifikacijeb) Uzgojne modifikacije- Sinteza pigmentaSerratia marcescens – crveni pigment

pri uzgoju na sobnoj temperaturi- Kapsula – formiranje zavisi od

uslova uzgoja

c) Modifikacije fizioloških i biohemijskih osobina

- promjene uslova uzgoja – sinteza drugih enzima

- inducibilni enzim β-galaktozidaza – sredine sa laktozom = glukoza + galaktoza (E. coli)

Serratia marcescens


2. Mutacije- stalne promjene koje se prenose na potomstvo- mutacija – promjena gena – mutanti- učestalost mutacija: 1 x 10-4 do 1 x 10-10

- povećana učestalost mutacija – uticaj UV, X zraka ili hemijskih mutagenih materija

Primjer: Penicillium chrysogenum- početni soj 100-200 jed. penicilina- nakon ozračivanja hlamidiospora X zracima – 300-500 jedinica- ozračivanje UV zracima 1000 jed.

Gen – sekvenca nukleotida u lancu DNKkoja nosi informaciju za sintezu proteinaHromozomi – paketi gena

Bakterije – 1 hromozom

Genom – svi geni ćelije, organizma

Genotip - ukupan zbir svih nasljednihosobina ćelijeFenotip – “izgled” mikroorganizma

Genetika mikroorganizama2. Mutacije

- promjene u redosljedu nukleotida u DNK lancu

Genetika mikroorganizama

2. Mutacije

indukovane mutacije

- pod uticajem određenih faktora (zračenje, hemijske materije)

spontane mutacije

- dokazi, niz eksperimenata

Genetika mikroorganizama

2. Mutacije Indukovana mutacija

- uvijek u zadnjoj generaciji

- broj jedinki često zavisi od intenziteta faktora i dužine izloženosti

Spontana mutacija

- pojavljuje se bilo kada

- više ćelija preživljava ako se mutacija javi u ranijim diobama (Slika B)

Genetska razmjena kod bakterija

Genetska razmjena kod bakterija:

1. Bakterijska transformacija

2. Bakterijska transdukcija

3. Bakterijska konjugacija



- prenošenje gena iz ćelije u ćeliju bakterija bez posrednika

- rastvorljivu DNK iz ćelije donora usvaja ćelija recipijent

- “kompetentni sojevi” – imaju sposobnost da se integrišu sa slobodnom rastvorljivom DNK

- ovu sposobnost imaju samo neke vrste bakterija

donor recipient

“kompetentni sojevi”



- izmjena nasljednjih osobina rastvorljivom DNK

Griffith (1928) – Diplococcus pneumoniae

- patogeni sojevi – kapsula

- glatke kolonije

- nepatogeni sojevi – bez kapsule

- hrapave kolonije

Diplococcus (Streptococcus)pneumoniae – sjajne kolonije na vještačkoj podlozi

Eksperiment


1. Bakterijska transformacija – Griffith (1928)



- prenošenje DNK iz ćelije davaoca u ćeliju recipienta pomoću bakteriofaga

- dva tipa transudkcije

izgled bakteriofaga



a) nespecifična – prenosi se bilo koji dio donora

b) specifična – prenosi se samo određeni dio donora

- fagi koji vrše transdukciju su defektni jer sadrže svoj i DNK donora

- jedan fag – jedan gen izgled bakteriofaga



1. Kačenje faga za ćeliju domaćina

2. Infekcija ćelije domaćina3. Kidanje DNK domaćina i

uključivanje DNK faga4. Proizvodnja novih faga

davaoc

recipient

5. Razaranje ćelije domaćina i oslobađanje “normalnih” i “defektnih” faga6. Defektni fag sa DNK domaćina



7. Kačenje defektnog faga na novog domaćina

8. Infekcija novog novog domaćina

9. Uključivanje DNK davaoca u DNK recipienta

davaoc

recipient


3. Bakterijska konjugacija - rekombinacije određuje

faktor fertilnosti (seks) faktor (F+) - djeluje kao muška ćelija

- F+ - kružni lanac DNK- primalac (F-) - ženska

ćelija



- između ćelije donora (F+) i ćelija primaoca (F-) formira se citoplazmatični mostić

- samo ženska (F-) ćelija poprima osobine rekombinanta

Genetički inžinjering

- manipulacija genima- mikroorganizmi – najviše korišteni

- plazmidi kao prenosioci gena- bakteriofagi kao prenosioci gena- biljni virusi kao prenosioci gena

8genetika mikroorganizama

Documents