Генетические рекомбинации: трансдукция, трансформация, конъюгация, транспозиция. Понятие о генной инженерии
Процесс образования геномов, содержащих генетический материал от двух родительских форм. У бактерий осуществляется в результате конъюгации, трансформации, трансдукции.
Рекомбинации подразделяют на законные и незаконные. Законная рекомбинация требует наличия протяженных, комплементарных участков ДНК в рекомбинируемых молекулах. Она происходит только между близкородственными видами микроорганизмов.
Незаконная рекомбинация не требует наличия протяженных комплементарных участков ДНК.
Трансформация— процесс поглощения клеткой организма свободной молекулы ДНК из среды и встраивания её в геном, что приводит к появлению у такой клетки новых для неё наследуемых признаков, характерных для организма-донора ДНК. Клетки, способные воспринимать донор
ную ДНК, называются компетентными. Состояние компетентности непродолжительно. Оно возникает в определенный период роста бактериальной культуры.В состоянии компетентности клеточная стенка бактерий становится проницаемой для высокополимерных фрагментов ДНК. По-видимому, это связано с тем, что трансформируемый фрагмент ДНК связывается с белком, образуя трансформасому, в которой он переносится в бактериальную клетку. Процесс трансформации:
1).Адсорбция ДНК-донора на клетке-реципиенте.
2) проникновение ДНК внутрь клетки-реципиента;
3) соединение ДНК с гомологичным участком хромосомы реципиента с последующей рекомбинацией.
После проникновения внутрь клетки трансформирующая ДНК деспирализуется. Затем происходит физическое включение любой из двух нитей ДНК донора в геном реципиента.
Трансдукция — процесс переноса бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагом.
Неспецифическая: трансдуцирующие фаги являются только переносчиком генетического материала от одних бактерий к другим, поскольку сама фагоная ДНК не участвует в образовании рекомбинантов.
Специфическая: характеризуется способностью фага переносить определенные гены от бактерии-донора к бактерии-
реципиенту.
Абортивная: принесенный фагом фрагмент ДНК бактерии донора не включается в хромосому бактерии реципиента, а располагается в цитоплазме.
Конъюга́ция - однонаправленный перенос части генетического материала при непосредственном контакте двух бактериальных клеток.
Первым этапом является прикрепление клетки-донора к реципиентной клетке с помощью половых ворсинок.Затем между обеими клетками образуется конъюгационный мостик через который из клетки-донора в клетку-реципиент могут передаваться F-фактор и другие плазмиды, находящиеся в цитоплазме бактерии-донора в автономном состоянии.
16) Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.
Один из методов получения вакцинных штаммов: метод генной инженерии (инактивация гена, который отвечает за образование факторов вирулентности патогенных микробов).
Н-р,Векторные рекомбинантные вакцины получают методом генной инженерии. Для этого в геном вакцинного штамма встраивают ген (вектор), контролирующий образование антигенов другого возбудителя (чужеродного антигена). Например, в штамм вируса оспенной вакцины встраивают антиген вируса гепатита В(HBs – антиген). Такая векторная вакцина создает иммунитет и против оспы и против гепатита В.
Молекулярные вакцины получают также методом генной инженерии.Так получена вакцина против гепатита В, антигены которого синтезируются клетками дрожжей.
17) Температура – важный фактор, влияющий на жизнедеятельность микроорганизмов. Для микроорганизмов различают минимальную, оптимальную и максимальную температуру. Оптимальная– температура, при которой происходит наиболее интенсивное размножение микробов. Минимальная – температура, ниже которой микроорганизмы не проявляют жизнедеятельности. Максимальная – температура, выше которой наступает гибель микроорганизмов.
Благоприятное действие оптимальной температуры используется при выращивании микроорганизмов с целью лабораторной диагностики, приготовления вакцин и других препаратов.
Тормозящее действие низких температур используется при хранении продуктов и культур микроорганизмов в условиях холодильника. Низкая температура приостанавливает гнилостные и бродильные процессы. Механизм действия низких температур – затормаживание в клетке процессов метаболизма и переход в состояние анабиоза.
Губительное действие высокой температуры (выше максимальной) используетсяпри стерилизации. Механизмдействия – денатурация белка (ферментов), повреждение рибосом, нарушение осмотического барьера. Наиболее чувствительны к действию высокой температуры психрофилы и мезофилы. Особую устойчивость проявляют споры бактерий.
Физические методы:стерилизация высокой температурой, Уф облучением, ионизирующим облучением, ультразвуком, фильтрованием через стерильные фильтры.
Пастеризация - частичная стерилизация (споры не погибают), которая проводится при относительно низкой температуре однократно. Пастеризацию проводят при 70-80°С, 5-10 мин или при 50-60°С, 15-30 мин. Пастеризация используется для объектов, теряющих свои качества при высокой температуре.Пастеризацию, например, используют для некоторых пищевых продуктов: молока, вина, пива. При этом не повреждается их товарная ценность, но споры остаются жизнеспособными, поэтому эти продукты нужно хранить на холоде.
Контроль стерилизации.
В связи с распространением в последние годы микроорганизмов, высоко резистентных к действию факторов окружающей среды, ужесточаются способы стерилизации и контроля ее качества.
Для контроля стерилизации используются:
1. Физические методы – максимальные и контактные термометры.
2. Химические вещества как температурные индикаторы. Это порошкообразные вещества со строго определенной температурой плавления: бензонафтол(110°С), антипирин (113°С), резорцин и сера (119°С), бензойная кислота (120°С). Эти вещества смешивают с небольшим количеством сухой анилиновой краски (фуксин, метиленовый синий) и помещают в запаянные стеклянные трубочки, которые укладывают между стерилизуемыми предметами. Этот метод используют для контроля режима стерилизации в автоклаве. Если температура в автоклаве была достаточной, вещество в трубочке плавится и окрашивается в цвет красителя, который растворяется в этом веществе.
3. Биологические методы – использование термостойкой спорообразующей тест культуры – Bacillus stearothermophilus. Его споры погибают при 121°С за 15 мин при их содержании в 1 мл среды 106 клеток. Биологический тест используют для контроля режима стерилизации в печи Пастера. Пробирки с полосками марли, фильтровальной бумаги, с шелковой нитью, зараженные спорами, помещают в шкаф между стерилизуемыми предметами. После стерилизации в пробирку вносят питательный бульон и наблюдают за ростом микроорганизмов.
18) Стерилизация текучим паром.
Метод основан на бактерицидном действии пара (100°С) в отношении только вегетативных клеток.
Аппаратура – автоклав с незавинченной крышкой или аппарат Коха.
Аппарат Коха -это металлический цилиндр с двойным дном, пространство в котором на 2/3 заполнено водой. В крышке – отверстия для термометра и для выхода пара. Наружная стенка облицована материалом, плохо проводящим тепло (линолеум, асбест). Начало стерилизации – время от закипания воды и поступления пара в стерилизационную камеру.
Материал и режим стерилизации.Этим методом стерилизуют материал, который не выдерживает температуру выше 100°С: питательные среды с витаминами, углеводами (среды Гисса, Эндо, Плоскирева, Левина), желатином, молоко.
При 100°С споры не погибают, поэтому стерилизацию проводят несколько раз - дробная стерилизация -20-30 мин ежедневно в течение 3-х дней.
В промежутках между стерилизациями материал выдерживают при комнатной температуре для того, чтобы проросли споры в вегетативные формы. Они будут погибать при последующем нагревании при 100°С.
Тиндализация и пастеризация.
Тиндализация -метод дробной стерилизации при температуре ниже 100°С. Она используются для стерилизации объектов, которые не выдерживают 100°С: сыворотка, асцитическая жидкость, витамины. Тиндализация проводится в водяной бане при 56°С по 1 часу 5-6 дней.