Značajke izgradnje genetskih karata u prokariota. Mehanizmi genetske rekombinacije bakterijske DNA: transformacija, transdukcija, konjugacija Čimbenici rezistencije (r-faktori). svojstva plazmida. transpozoni

GENETIČKE REKOMBINACIJE u eukariota nastaju u procesu spolnog razmnožavanja međusobnom izmjenom fragmenata kromosoma, dok dva rekombinantna kromosoma nastaju iz dvaju roditeljskih kromosoma, t.j. nastaju dvije rekombinantne jedinke.

Prokarioti nemaju spolno razmnožavanje Þ kao rezultat intragenomskih preustroja: promjena lokalizacije gena unutar kromosoma, ili kada dio DNA donora prodre u primatelja # → nastanak merozigota, t.j. nastaje samo JEDAN REKOMBINAT.

GenR se javljaju uz sudjelovanje enzima unutar pojedinačnih gena ili skupina genskih veza. Postoje posebni REC-GENI koji određuju sposobnost bakterija da se rekombiniraju. Prijenos genetskog materijala iz B! biti! nastaje transformacijom, transdukcijom i konjugacijom, a plazmidni geni – transdukcijom i konjugacijom.

TRANSFORMACIJA - izravan prijenos genetskog materijala (fragment DNA) Rec# donora. (Prvi put, Griffiths - eksperiment sa živim avirulentnim akapsularnim sojem pneumokoka, koji je postao virulentan kada se tretirao ekstraktom ubijenih kapsularnih pneumokoka.)

Kod donorske DNK obično se samo jedan gen prenosi u stanicu primatelja jer fragment DNK koji može ući u Rec# je vrlo malen. Samo dio stanica B može se transformirati!! populacije su KOMPETENTNE. Stanje kompetentnosti (kada je stijenka B! propusna za visokopolimerne (Mg=0,5-1 milijun) fragmente DNA) obično se javlja na kraju LOG-FAZE.

Faze procesa transformacije:

1) adsorpcija DNA donora na Rec#;

2) prodor DNA u Rec# i despiralizacija DNA.

3) povezivanje bilo kojeg od dva lanca DNA donora s homolognom regijom kromosoma primatelja i naknadna rekombinacija.

Učinkovitost ovisi o STUPNJU HOMOLOGIJE DNA darivatelja i primatelja, što određuje konačni rezultat, odnosno broj nastalih rekombinanata (transformanata) Þ interspecifična transformacija događa se puno rjeđe od intraspecifične.

TRANSDUKCIJA- prijenos genetskog materijala pomoću faga. Postoje tri vrste transdukcije:

Nespecifična (opća). U trenutku sklapanja čestica faga, SVAKI fragment DNK B!-donora može prodrijeti u njihovu glavu. Svi donorski geni se prenose zajedno s DNK faga i rekombinacijom ugrađuju u homolognu DNK regiju Rec#. Fagi nose samo genetski materijal

Specifično– fag nosi ODREĐENE gene kada se profage odcijepi od B! kromosoma zajedno sa susjednim genima, a fag postaje defektan. Kada fag stupi u interakciju s Rec#, donorski gen i defektni fag uključeni su u kromosom RecB!, i B!! postaju imuni na naknadnu infekciju virulentnim fagom.

prijevremen– fragment DNA bakterije donora nije uključen u kromosom RecB!, ali se nalazi u citoplazmi i funkcionira u tom obliku. Tijekom diobe, ovaj dio DNK se prenosi samo na jednu kćer #, i na kraju se gubi u potomstvu.

KONJUGACIJA– prijenos genetskog materijala iz stanice donora u stanicu primatelja tijekom njihova KRIŽANJA. Donatori - ## s F-plazmidom (spolni faktor). Kada se F+ križa s F– #, spolni faktor se prenosi bez obzira na kromosom donora, pri čemu gotovo svi Rec# postaju F+.

F-plazmid se može integrirati u B! kromosom. U nekim slučajevima, pušta se dok hvata B! geni (označeni uključenim genom: F-lac).

1) pričvršćivanje donorske stanice na Rec# pomoću SEX-PILS-a

2) stvaranje konjugacijskog MOSTA preko kojeg se prenosi F-faktor i drugi plazmidi koji se nalaze u citoplazmi donora.

3) prekid jednog od lanaca DNA (na mjestu uključivanja F-plazmida) uz sudjelovanje endonukleaze. Jedan kraj DNK ulazi u Rec# i odmah se dovršava u strukturu od 2 lanca. Prilikom prijenosa dolazi do hvatanja dijela DNA B!-donora - Hfr-sojeva (VISOKA FREKVENCIJA REKOMBINACIJE). Kod križanja Hfr-soja s F–#, F-faktor se ne prenosi (jer je konjugacijski most prekinut, a F-faktor se nalazi u distalnom dijelu kromosoma). Prenose se samo B geni! kromosomi koji se nalaze blizu početka prijenosa (O-točka (ishodište)).

4) Na DNA lancu koji PREOSTAJE u #, sintetiziraju se 2 lanca.

22. Spore i nastanak spora kod mikroorganizama, svojstva spora, metode detekcije spora.

Sporulacija se javlja u uvjetima nepovoljnim za vegetativni oblici. U bakterijama postoje 3 vrste spora:

- ENDOSPORE (prave spore) – nalaze se unutar #, imaju visok indeks loma svjetlosti.

- ARTOSPORS - uzorak fragmentacije vegetativnog B !!

- HLAMIDIOSPORE (mikrociste) – nastaju kao posljedica zadebljanja stijenki vegetativnog # i nakupljanja rezervnih jamica in-in.

Samo je mala skupina eubakterija sposobna sporulirati, a samo su Clostridium i Bacillus patogeni za bubrege. Svaki vegetativni # tvori 1 endosporu. Spore su OTPORNE na t°C, isušivanje, zračenje i kemikalije (uključujući 70° etanol). Može se spremiti Dugo vrijeme. Pretpostavlja se da se spore mogu pohraniti u suhom tlu do 1000 godina, ali zapravo 90% spora izgubi svoju vitalnost unutar 50 godina.

Morfološki gledano, spore mogu biti. okrugle, ovalne, eliptične, neke su opremljene "rebrima".

Proces sporulacije počinje odmah kada se pojavi nedostatak. hranjiva in-in i traje oko 8 sati, bez potrebe za vanjskim napajanjem ili energijom. Stimuliraju - glukozu, P i NH 4, inhibiraju -pepton, laktozu, NaCl, CaCl 2. Dodijelite sljedeće FAZE:

1) Pripremna faza - dioba prestaje, počinje nakupljanje lipidnih inkluzija.

2) Stadij prespore - pojavljuje se eliptična ljuska koja okružuje citoplazmatsko područje promijenjene gustoće i tinktorijalnih svojstava.

3) Stvaranje ljuske

4) Stadij sazrijevanja spore - dolazi do njenog zbijanja i prestaju bilo kakva kretanja u #-sporangijima.

5) Uništavanje nadređenog #.

6) B optimalni uvjeti spore klijaju. U početku aktivno upija vodu i bubri, povećava se disanje, povećava se aktivnost enzima, oslobađa se AA - aktivira se metabolizam (tijekom tog razdoblja spora GUBI TERMOOTPORNOST). Tada spora puca i iz nje nastaje vegetativni oblik.

infekcija probave mikroba

Rekombinacija je proces razmjene genetskog materijala lomljenjem i spajanjem različitih molekula. Rekombinacija se događa kako bi se popravili dvolančani prekidi u DNA i nastavila replikacija kada se replikacijska vilica zaustavi u eukariota, bakterija i arheja. Virusi se mogu rekombinirati između RNA molekula svojih genoma.

Rekombinacija u eukariota obično se događa tijekom crossingovera tijekom mejoze, posebice tijekom stvaranja spermija i jajašaca kod životinja. Rekombinacija, zajedno s replikacijom DNA, transkripcijom RNA i translacijom proteina, pripada temeljnoj, ranoj homolognoj rekombinaciji

Homologna rekombinacija

Klasifikacija tipova homologne rekombinacije: alelna, ektopična i homeološka; recipročne (crossing over) i nerecipročne (pretvorba gena).

recipročna rekombinacija. Rane ideje o prirodi križanja: hipoteze "prekini i spoji" i "selektivna kopija". Meselsonovi pokusi na dokazu mehanizma "prekid i spajanje". Razvoj metodoloških pristupa proučavanju molekularnih mehanizama rekombinacije. Dvije faze stvaranja rekombinantne DNA: "zglobne" i primarne rekombinantne molekule.

Genetska kontrola homologne rekombinacije u bakteriofagima. Crveni sustav u bakteriofagu l. Egzonukleaza l. Orf sustav. Bakteriofag T4: uloga gena 30, 32, 43, 46, 47, 49 i uvsX. Enzimologija rekombinacijskih reakcija: endo- i egzonukleaze, DNA polimeraza, DNA ligaza, UvsX protein, SSB protein i drugi proteini. Procesi “pomaka niti”, formiranje D-petlje, “migracija grana”, heterodupleksna korekcija. Glavne faze crossing overa su presinapsa, sinapsa i postsinapsa. Crossing over uzorci u bakteriofagima. Općenitost procesa rekombinacije i popravka DNA.

Osnovni modeli homologne rekombinacije. Holliday model. Pozadina modela, suština, vrijednost. Razvoj modela u kasnijim studijama, njegovo trenutno stanje. Meselson-Readingov model. Model popravka dvolančanog prekida DNA (DNR) u kvascu (Zhostak et al.) primijenjen na crossing-over i konverziju.

Rekombinacija tijekom transformacije kromosomske DNA u bakterijama. parametri rekombinacije. Veličine fragmenata DNA davatelja koji se mogu integrirati. Kinetika i učinkovitost transformacije. Dokazi za integraciju jednolančanih fragmenata donorske DNA. Genetska kontrola i glavne faze procesa transformacije kod Bacillus subtilis i Streptococcus pneumoniae. Kompleks davatelj-primatelj. Genetska kontrola i mehanizam rekombinacije tijekom transformacije u Haemophilus influenzae. Transformosom.

Rekombinacija tijekom konjugacije u Escherichia coli. Karakterizacija DNA konjugacijskog prijenosa. Mehanizmi integracije donorske DNA u kromosom stanice primatelja.

Genetska kontrola homologne rekombinacije u E. coli. Geni uključeni u presinapsiju: ​​recA, recB, recC, recD, recE, recJ itd. Pleiotropni učinak mutacija recB i recC. ATP-ovisna RecBCD nukleaza, njezine aktivnosti, mehanizmi djelovanja i uloga u različitim genetskim procesima. Chi mjesto kao žarište rekombinacije. Univerzalnost ATP-ovisnih nukleaza za bakterije. Geni koji kontroliraju proces sinapse: recA, recF, recO, recR, ssb itd. Svojstva recA mutanata. RecA protein, njegove karakteristike. Reakcije katalizirane proteinom RecA, njegova ključna uloga u prvim fazama procesa križanja: presinapsi i sinapsi. Priroda sinapse u homolognoj rekombinaciji. RecA DNA filamenti, njihova struktura i funkcije u rekombinaciji. Shema križanja u E. coli koja uključuje RecBCD nukleazu i RecA protein. Homolozi RecA u drugim prokariotskim i eukariotskim organizmima. Uloga SSB proteina. Postsinaptični geni: ruvA, ruvB, ruvC, recG i njihovi produkti. Uloga u provedbi migracije Hollidayeve polukijazme i njezinom rješavanju.

Supresorske mutacije u sbcA, sbcB, sbcC i sbcD. Egzonukleaze I i VIII. SbcCD nukleaza. Tri puta rekombinacije kromosomske DNA u E. coli K-12 prema Clarku: RecBCD, RecF i RecE, njihove karakteristike. Uloga RecF i RecE putova u homolognoj rekombinaciji plazmida.

Značajke procesa crossingovera u eukariota. Mejotički crossing over. Uloga sinaptonemalnog kompleksa. Genetska kontrola mejotičke rekombinacije. Raznolikost proteina sličnih RecA (rekombinaza) u eukariota.

Mitotički crossing over: odnos recipročne i nerecipročne rekombinacije. Crossing over u G1 stanicama. Razlike u genetskoj kontroli mejotičkog i mitotičkog krosingovera kod saharomicetnih kvasaca.

Žarišne točke rekombinacije u eukariota. Uloga DNR DNA u inicijaciji mejotičkog i mitotičkog crossing overa.

Rekombinacijski popravak DNR u kromosomskoj i plazmidnoj DNA kvasca. Genetska kontrola i različiti mehanizmi: Zhostakov i dr. model i njegove modifikacije, "prekini i kopiraj", "žarenje komplementarnih DNA lanaca" ("jednolančano žarenje"), mehanizmi "homologno-ovisne ligacije".

Ektopična rekombinacija, njezina genetska kontrola, molekularni mehanizmi i biološki značaj.

Konverzija gena (korekcija rekombinacijskog heterodupleksa). Nereciprocitet unutargene rekombinacije. Hipoteza korekcije neusklađenosti (Hallyday). Genetska kontrola i načini korekcije heterodupleksa u E. coli. Sustavi za popravak nesparenih baza s formiranjem i izgradnjom proširenih praznina u heterodupleksu. Mut HLSU sustav, njegove karakteristike. Molekularni model heterodupleksne korekcije uz sudjelovanje MutHLSU sustava. Evolucijski konzervativizam MutL i MutS proteina. Uloga MutL i MutS proteina u procesima korekcije pogrešno sparenih baza i u regulaciji homeološke rekombinacije. Sustavi korekcije neusklađenosti u E. coli s formiranjem i popunjavanjem kratkih praznina. Korekcija heterodupleksa tijekom bakterijske transformacije, njegova genetička kontrola (Hex sustav), utjecaj na rezultate genetskog mapiranja. Ispravak i visoke negativne smetnje.

Konverzija gena u eukariota. Tetradna analiza međualelnih križanja. Vrste bilježnica. Polaritet pretvorbe, njegovi uzroci. Kokonverzija. Duljina pretvorbenog dijela. Pitanje odnosa između mejotičke konverzije i recipročne rekombinacije bočnih markera. Mitotička alelna konverzija gena. Ektopična mejotička i mitotička pretvorba. Prebacivanje MAT lokusa u homotalnih kvasaca. Genetska kontrola pretvorbe gena u ekariota na primjeru kvasca i ljudi. Eukariotski homolozi bakterijskih proteina MutL i MutS - obitelji proteina PMS, MHL, MHS itd., njihove funkcije u rekombinaciji i drugim staničnim procesima. Složenost sustava korekcije mismatcha u eukariota na temelju sudjelovanja različitih homologa bakterijskih proteina MutL i MutS.

Uloga konverzije u evoluciji i ontogenezi. Odnos između procesa križanja i konverzije u različitim genetskim sustavima. Procesi pretvorbe koji se odvijaju neovisno o crossing overu.

Rekombinacijski procesi koji ne trebaju homologiju za sinapsu

Rekombinacija specifična za mjesto. Raspodjela site-specific rekombinacijskih sustava u prokariota i eukariota, njihove funkcije. Topoizomeraze specifične za mjesto tipa I kao ključni proteini rekombinacije specifične za mjesto u bakteriofagima, bakterijama i kvascima. Dvije obitelji topoizomeraza I specifičnih za mjesto su integraze i resolvaze.

Rekombinacija specifična za mjesto tijekom integracije i ekscizije faga l. Campbellova shema. Razlike između genetskih mapa vegetativnog faga i profaga. Struktura attP i attB mjesta. Sustav Int. Int protein kao predstavnik obitelji integraza. E.coli IHF protein. Intasoma. Molekularni model integracije i ekscizije faga l. Antiparalelno poravnanje att mjesta tijekom sinapse. Priroda sinapse u rekombinaciji specifičnoj za mjesto.

Site-specific DNA inverzije u bakteriofaga i bakterija (Din sustav) i u kvasaca. Ključni rekombinacijski proteini su invertaze kao članovi obitelji resolvas. Pojačivači rekombinacije za inverzije specifične za mjesto. Protein Fis E.coli. Invertazom. Molekularni model rekombinacije koju provode resolvaze. Uloga site-specific inverzija u regulaciji ekspresije gena.

Transpozicije mobilnih genetskih elemenata. Transpozicije u prokariota. Pokretni genetski elementi: IS elementi, transpozoni (Tn), Mu fag. Struktura pokretnih elemenata. Funkcije kojima upravljaju različiti pokretni elementi. Transpozaza. Sudjelovanje proteina stanice domaćina u transpoziciji. Pitanje specifičnosti integracije mobilnog elementa u DNA metu. Općenitost reakcija koje čine procese transpozicije u različiti tipovi mobilni elementi prokariota i eukariota.

Genetska organizacija jednostavnih transpozona obitelji Tn3. tnpA i tnpR geni, njihovi produkti. Replikativna transpozicija, dva koraka procesa. Shapirov molekularni model. Genetska kontrola i molekularni mehanizam nereplikacijske transpozicije u složenim transpozonima Tn5, Tn9 i Tn10. Genetska kontrola i mehanizmi transpozicije u Mu fagu. Transposom.

Konjugativni transpozoni gram-pozitivnih i gram-negativnih bakterija, njihova klasifikacija. Genetska kontrola i mehanizmi transpozicije. biološki značaj.

Mobilni genetski elementi eukariota (kvasci, biljke, drozofile, sisavci). Klasifikacija eukariotskih pokretnih elemenata. Elementi s strukturom prokariotskog tipa. Retrotranspozoni tipa I u kvasaca, biljaka i životinja, njihova struktura, genetska kontrola i transpozicijski mehanizam, klasifikacija. Retrotranspozoni tipa II: značajke strukture, distribucija, mehanizam transpozicije.

Genetski učinci uzrokovani mobilnim elementima u prokariota i eukariota: promjene u genskoj ekspresiji, genske mutacije, kromosomske preraspodjele, hibridna disgeneza. Sudjelovanje mobilnih elemenata u organizaciji strukture kromosoma. Uloga u ontogenezi živih organizama i evoluciji genetskog materijala. Pokretni elementi kao alat za genetička istraživanja.

ilegalna rekombinacija. Raspon fenomena koji se mogu pripisati ilegalnoj rekombinaciji. Nehomologna rekombinacija u bakterija katalizirana DNA girazom. Molekularni model (Ikeda). Nehomologna rekombinacija koja uključuje DNA-ovisnu protein kinazu u kralješnjaka. Uloga u popravku dvolančanih lomova, integraciji egzogene DNA u kromosome i preuređenju sekvenci imunoglobulinske DNA.

Programirana rekombinacija preuređivanja genetskog materijala u ontogenezi

Spajanje nepovezanih dijelova gena korištenjem rekombinacije specifične za mjesto tijekom sporulacije u Bacillus subtilis i tijekom stvaranja heterocista u filamentoznih cijanobakterija. Preraspodjela genetskog materijala tijekom formiranja makronukleusa kod trepetljikaša. Smanjenje kromatina kod brojnih predstavnika beskralješnjaka.

Rekombinacija specifična za mjesto u kralježnjaka uključenih u preraspodjelu sekvenci imunoglobulinske DNA. Struktura molekula imunoglobulina. Organizacija i struktura sekvenci DNA uključenih u stvaranje gena koji kodiraju imunoglobuline. Uloga produkata gena RAG1 i RAG2. Mehanizam rekombinacije specifične za mjesto tijekom spajanja kodirajućih segmenata imunoglobulinskih gena. Sudjelovanje drugih genetskih procesa u stvaranju imunoglobulinskih gena: homologna rekombinacija (ektopični mitotički crossing over, ektopična mitotička konverzija), ilegalna rekombinacija, hipermutageneza, alternativni splajsing. Ograničenje ovih procesa na određene stupnjeve diferencijacije B-limfocita.

Transformacija je proces apsorpcije stanice organizma slobodne molekule DNA iz okoline i njezine integracije u genom, što dovodi do pojave novih nasljednih svojstava u takvoj stanici, karakterističnih za organizam-donor. DNK. Ponekad se transformacija shvaća kao svaki proces horizontalnog prijenosa gena, uključujući transdukciju, konjugaciju itd.

Transformacija prokariota

U bilo kojoj populaciji samo je dio bakterija sposoban apsorbirati molekule DNA iz okoline. Stanje stanica u kojem je to moguće naziva se stanjem kompetencije. Obično se najveći broj kompetentnih stanica opaža na kraju logaritamske faze rasta.

U stanju kompetentnosti bakterije proizvode poseban protein niske molekularne mase (faktor kompetentnosti) koji aktivira sintezu autolizina, endonukleaze I i proteina koji veže DNA. Autolizin djelomično uništava staničnu stijenku, što omogućuje DNA prolaz kroz nju, a također smanjuje otpornost bakterija na osmotski šok. U stanju kompetentnosti smanjuje se i ukupni intenzitet metabolizma. Stanice je moguće umjetno dovesti u stanje kompetentnosti. Za to se koriste mediji s visokim sadržajem iona kalcija, cezija, rubidija, elektroporacija ili se stanice primatelji zamjenjuju protoplastima bez staničnih stijenki.

Učinkovitost transformacije određena je brojem kolonija izraslih na Petrijevoj zdjelici nakon dodavanja 1 μg supersmotane plazmidne DNA stanicama i nasađivanja stanica na hranjivi medij. Suvremene metode omogućuju postizanje učinkovitosti 106--109.

Apsorbirana DNA trebala bi biti dvolančana (učinkovitost transformacije jednolančane DNA je red veličine niža, ali donekle raste s kisela sredina), duljina mu je najmanje 450 parova baza. Optimalni pH za odvijanje procesa je oko 7. Za neke bakterije (Neisseria gonorrhoeae, Hemophilus), DNA koja se apsorbira mora sadržavati određene sekvence.

DNA se nepovratno adsorbira na protein koji veže DNA, nakon čega se jedan od lanaca reže endonukleazom na fragmente od 2-4 tisuće parova baza i prodire u stanicu, a drugi se potpuno uništava. Ako ti fragmenti imaju visok stupanj homologije s nekim regijama bakterijskog kromosoma, te regije mogu biti zamijenjene njima. Stoga učinkovitost transformacije ovisi o evolucijskoj udaljenosti između davatelja i primatelja. Ukupno vrijeme proces ne traje duže od nekoliko minuta. Naknadno, tijekom diobe, DNA izgrađena na temelju izvornog DNA lanca ulazi u jednu stanicu kćer, au drugu stanicu na temelju lanca s uključenim stranim fragmentom (cijepanje)

Transformacija eukariotskih stanica pomoću sintetskih polimernih kationa

Dostava stranih nukleinskih kiselina u intaktne stanice, odn transformacija, leži u osnovi mnogih metoda genetski inženjering. Prijenos funkcionalnih gena u tkiva može omogućiti ispravljanje genskih nedostataka i mutacija koje rezultiraju teškim nasljedne patologije ili kancerogenih tumora. Trenutno su razvijene brojne metode za uvođenje DNA u stanice, među kojima su najčešće precipitacija kalcijevim fosfatom ili dietilaminoetil dekstranom (DEAE-dekstran), elektroporacija, mikroinjekcija, ugradnja DNA u rekonstruiranu ljusku virusa ili liposome (umjetni membranski lipidni mjehurići).

Unatoč raznolikosti ovih metoda, potraga za novim načinima transformacije pro- i eukariotskih stanica se nastavlja. S jedne strane, to je zbog potrebe za povećanjem učinkovitosti transformacije, s druge strane, gore navedene metode primjenjive su samo na ograničen broj staničnih linija i neučinkovite su pri pokušaju uvođenja RNA u stanice. Konačno, većina ovih pristupa ne može se koristiti za in vivo genetsku transformaciju.

Kao nosači DNA koriste se retrovirusni vektori, vektori temeljeni na virusima koji sadrže DNA i HIV-u, liposomi temeljeni na kationskim lipidima i polimerni kationi koji vežu DNA. Korištenje sintetičkih polimera kao nosača DNA ima niz prednosti: jednostavnost skladištenja i pročišćavanja, jednostavnost ispitivanja toksičnosti i sigurnosti, i, što je najvažnije, za genska terapija, smanjujući rizik od patogenetskih i imunoloških komplikacija.

Kada se pomiješaju otopine linearnih polikationa i DNA, nastaju interpolielektrolitni kompleksi (IPEC) zbog stvaranja kooperativnog sustava međulančanih elektrostatskih veza. U ovom slučaju polikationski lanci okružuju molekulu DNA, tvoreći sfere ili toroide, ovisno o vrsti polimera. Uključivanje u IPEC dovodi do zbijanja DNA, povećanja njezine otpornosti na nukleaze, pojačava njezinu interakciju sa staničnom membranom i pojačava transformirajuću aktivnost u odnosu na prokariotske i eukariotske stanice. Kombinacijom molekula polikationa s ligandima sposobnim za specifično vezanje na staničnu membranu, moguće je osigurati prodiranje IPEC-a u stanicu putem receptorskog puta, au tijelu - ciljanu dostavu do ciljnih stanica.

Sustavi za isporuku DNA koji se koriste u genskoj terapiji moraju osigurati prodor DNA u željeni organ, tkivo ili specifičnu skupinu stanica, a potom i u jezgru stanice. Antisense oligonukleotidi, koji se najčešće koriste u genskoj terapiji, moraju pronaći mRNA ili regiju kromosomske DNA protiv koje su usmjereni. Uvedeni gen mora biti ugrađen u konstrukt koji ga može izraziti.

Međutim, ovo je prilično težak problem. Kada se nukleinska kiselina ili oligonukleotid unese u tijelo, neće preferirano doći do željenog tkiva ili pravo tijelo, a onaj njihov dio koji će biti na pravom mjestu, samo će manjim dijelom moći proći kroz hidrofobnu staničnu membranu. Osim toga, tijekom evolucije razvijeni su mehanizmi za zaštitu tjelesnih stanica od invazije čimbenika iz okoliša, uključujući strani DNK. Jednom kada uđe u stanicu, strana DNA možda neće biti lokalizirana tamo gdje je potrebna i, štoviše, može završiti u lizosomima, gdje će je uništiti nukleaze.

Prodiranje u stanicu i unutarstanični transport IPEC-a događa se, vjerojatno, zbog stvaranja i naknadnog uništavanja endosoma. U svakoj fazi ovog procesa gubi se značajan dio materijala. Slabo otpuštanje vektora iz endosoma u citoplazmu i njihov neučinkovit prijenos u jezgru dovodi do niske učinkovitosti ekspresije transgena.

Restrikcijska karta plazmida pBR 322:

brojevi označavaju numeriranje nukleotida;

tanke crtice - pojedinačna mjesta prepoznaju restriktaze;

debele sive strelice iznad - smjer transkripcije;

Pbla - promotor gena Ampr - otpornost na ampicilin;

Promotor gena Ptet - Tetr - otpornost na tetraciklin;

TT1 - Rho-neovisan terminator transkripcije (položaj 3140-3160); TT2 - pozicija 3080-3110; ROP - protein koji potiče stvaranje dupleksa između RNA 1 i RNA 2 (negativni regulator broja kopija); RNA 1 - kontrolna RNA (kontrolira broj kopija plazmida); RNA 2 - "primer" RNA (služi kao početnica za replikaciju); debele crne strelice - smjer transkripcije RNK 1 i RNK 2

Vektori temeljeni na fagu M13

Postoje tri načina za povećanje učinkovitosti prijenosa DNK eukariotske stanice pomoću sintetskih polikationa. Prvo, to je povećanje specifičnosti transfekcije zbog liganda vezanih na molekulu polikationa i pružanja selektivne interakcije kompleksa sa stanicama određenog fenotipa. Drugo, povećanje učinkovitosti transformacije zbog selekcije gena ili oligonukleotida uvedenih u stanicu. Treće, povećanje učestalosti transfekcije, što se postiže upotrebom liganada koji učinkovitije djeluju na staničnu membranu i tvari koje destabiliziraju membranu. Osim toga, moguća je sinteza novih polikationa.

Laboratorij za molekularnu virologiju i genetičko inženjerstvo Istraživačkog instituta za gripu Ruske akademije medicinskih znanosti u St. Petersburgu proučava načine dostave DNK i virusnih čestica u stanice. U ovom radu koristimo skup polimernih nosača koje je sintetiziralo osoblje Instituta za makromolekularne spojeve Ruske akademije znanosti. Sljedeći plazmidi korišteni su kao vektori ekspresije: pUC 18, koji sadrži promotor citomegalovirusa i gen b-galaktozidaze, i pBR 322, koji sadrži promotor citomegalovirusa i gen za zeleni fluorescentni protein algi.

Kao rezultat studija, utvrđeno je da IPEC poli-(2-(dimetilamino)etil)metakrilata (PDMAEMA) niske molekularne težine imaju najveću transfekcijsku aktivnost. Daljnja istraživanja omogućit će razvoj novih pristupa rješavanju hitnih problema u virologiji, molekularnoj i stanična biologija, genetski inženjering, genska terapija.

Transdukcija (od latinskog transductio - kretanje) je proces prijenosa bakterijske DNA iz jedne stanice u drugu pomoću bakteriofaga. Opća transdukcija koristi se u bakterijskoj genetici za mapiranje genoma i sojevo inženjerstvo. I umjereni i virulentni fagi sposobni su za transdukciju; međutim, potonji uništavaju bakterijsku populaciju, stoga je transdukcija uz njihovu pomoć malo važna ni u prirodi ni u istraživanju.

Opća (nespecifična) transdukcija

Provode ga fagi P1, koji u bakterijskoj stanici postoje u obliku plazmida, te fagi P22 i Mu, koji se integriraju u bilo koji dio bakterijskog kromosoma. Nakon indukcije profaga, s vjerojatnošću od 10-5 po stanici, fragment bakterijske DNA može biti pogrešno pakiran u kapsidu faga; u tom slučaju sam fag ne sadrži DNA. Duljina ovog fragmenta jednaka je duljini DNK normalnog faga; njegovo podrijetlo može biti bilo koje: nasumično područje kromosoma, plazmid, drugi umjereni fagi.

Jednom u drugoj bakterijskoj stanici, fragment DNA može se ugraditi u njezin genom, obično homolognom rekombinacijom. Plazmidi koje prenosi fag sposobni su formirati prsten i replicirati se u novoj stanici. U nekim slučajevima fragment DNK ne integrira se u kromosom primatelja, ne replicira se, već ostaje u stanici i prepisuje se. Taj se fenomen naziva abortivna transdukcija.

Specifična transdukcija

Specifična transdukcija najbolje je proučena na primjeru faga L. Ovaj se fag integrira u samo jednu regiju (att mjesto) kromosoma E. coli s određenom sekvencom nukleotida (homolognom att regiji u DNA faga). Tijekom indukcije, njegovo isključenje može biti neuspješno s pogreškom (vjerojatnost 10?3--10?5 po stanici): fragment iste veličine kao DNK faga je izrezan, ali s početkom na pogrešnom mjestu. U ovom slučaju, neki od gena faga su izgubljeni, a neki od gena E. coli su zarobljeni od strane njega. Vjerojatnost prijenosa gena u ovom slučaju smanjuje se s povećanjem udaljenosti od njega do att mjesta.

Svaki umjereni fag koji se specifično integrira u kromosom ima svoje att mjesto i, sukladno tome, gene smještene uz njega, koje može prenijeti. Određeni broj faga može se integrirati na bilo koje mjesto na kromosomu i nositi bilo koje gene mehanizmom specifične transdukcije. Osim toga, kromosom obično sadrži sekvence koje su djelomično homologne att regiji DNA faga. Kada je potpuno homologno att mjesto oštećeno, moguće je postići uključivanje faga u kromosom prema tim sekvencama i prijenos, tijekom specifične transdukcije, gena koji su već uz njih.

Kada se umjereni fag koji nosi bakterijske gene integrira u kromosom nove bakterije domaćina, on već sadrži dva identična gena - vlastiti i donesen izvana. Budući da je fag lišen nekih vlastitih gena, često se ne može inducirati i razmnožavati. Međutim, kada je ista stanica zaražena "pomoćnim" fagom iste vrste, indukcija defektnog faga postaje moguća. I DNK normalnog "pomoćnog" faga i DNK defektnog faga, zajedno s bakterijskim genima koje nose, izlaze iz kromosoma i repliciraju se. Stoga oko 50% nastalih fagnih čestica nosi bakterijsku DNA. Taj se fenomen naziva transdukcija visoka frekvencija(HFT od engleske visokofrekventne transdukcije).

Konjugacija (od lat. conjugatio - veza), paraseksualni proces - jednosmjerni prijenos dijela genetskog materijala (plazmidi, bakterijski kromosom) uz izravni kontakt dviju bakterijskih stanica. Otvorili 1946. J. Lederberg i E. Taitem. U prirodi je od velike važnosti, jer potiče razmjenu korisnih svojstava u nedostatku pravog spolnog procesa. Od svih horizontalnih procesa prijenosa gena, konjugacija omogućuje prijenos najveći broj genetske informacije.

Mehanizam

Da bi se uspješno uspostavio kontakt između dviju stanica, konjugativni (spolni, transmisivni) plazmid mora biti prisutan u stanici davatelju. Prvi od njih bio je F-plazmid: epizom (sposoban integrirati se u bakterijski kromosom), dugačak oko 100 tisuća parova baza. Plazmid nosi gene koji kodiraju niz funkcija. Jedan od njih je stvaranje spolnih pilija odgovornih za prianjanje uz stanicu primatelja.

Konjugativni plazmidi također kodiraju proteine ​​koji sprječavaju pričvršćivanje pila drugih bakterija na staničnu stijenku ove bakterije. Stoga postoji nekoliko redova veličine manje vjerojatno da će djelovati kao primatelji tijekom konjugacije za stanice koje već sadrže prenosive plazmide.

Plazmid kodira endonukleazu koja reže jedan od njegovih lanaca DNA na određenoj točki (oriT). Zatim se odrezani lanac odmota, a 5" kraj prenosi u stanicu primatelja. Pretpostavlja se da se DNK prenosi kroz kanale u spolnim pilima, ali do sada je pokazano da se prijenos odvija kroz pore u staničnoj stijenci U prvom segmentu filamenta koji ulazi u stanicu primatelja DNA sadrži antirestrikcijske gene.Ti se geni moraju prepisati u primatelju odmah nakon što tamo stignu kako bi se osiguralo nakupljanje proteina koji restrikcijskim enzimima blokiraju proces razaranja DNA. Na kraju se preneseni lanac zatvara u prsten i na njegovoj osnovi se obnavlja dvolančana struktura plazmidne DNA. Cijeli proces traje nekoliko minuta.

Konjugativni plazmid može se integrirati u kromosom homolognom rekombinacijom koja uključuje IS elemente. Konjugacija se u ovom slučaju odvija prema istom mehanizmu, međutim, ne samo da se plazmid prenosi na primatelja, već i kromosomski materijal donatora. U ovom slučaju, proces se odgađa satima, često postoji prekid u prenijetoj DNK niti. Umjetnim zaustavljanjem prijenosa DNK u različito vrijeme i promatranjem koji su geni prebačeni, dobivena je mapa kromosoma E. coli i prikazana njegova prstenasta struktura.

Kada se odcijepi od kromosoma, plazmid može uhvatiti njegov fragment i prenijeti ga s njim u drugu stanicu (analogija s transdukcijom). Taj se proces naziva seksdukcija.

Neki mali plazmidi, koji se nazivaju mobilizacijski, mogu se prenijeti konjugacijom pomoću "pomoćnog" aparata za prijenos plazmida. Da bi to učinili, moraju sadržavati sekvence slične oriT konjugativnog plazmida i prepoznati od strane njegovih endonukleaza.

Rekombinacija kod bakterija: transformacija, transdukcija, konjugacija.

Naziv parametra	Značenje
Naslov članka:	Rekombinacija kod bakterija: transformacija, transdukcija, konjugacija.
Rubrika (tematska kategorija)	Kultura

Rekombinacija (razmjena genetskog materijala) kod bakterijarazličito od rekombinacije naeukariota:

‣‣‣ Bakterije imaju nekoliko mehanizama rekombinacije;

‣‣‣ tijekom rekombinacije kod bakterija ne nastaje zigota, kao kod eukariota, već merozigot(nosi kompletnu genetsku informaciju primatelja i dio genetske informacije darivatelja u obliku dodatka);

‣‣‣ u bakterijskoj rekombinantnoj stanici mijenja se ne samo kvaliteta, već i količinu genetske informacije.

Transformacija- ovo je razmjena genetskih informacija u bakterijama unošenjem gotovog pripravka DNA u bakterijsku stanicu primatelja(posebno pripremljeno ili izravno izolirano od kaveza do jazbine). Najčešće se prijenos genetske informacije događa kada se primatelj uzgaja na hranjivom mediju koji sadrži DNK donora. Za percepciju donorske DNK tijekom transformacije stanica primateljica mora biti u određenom fiziološkom stanju (nadležnosti),ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ se postiže posebnim metodama obrade bakterijske populacije.

Tijekom transformacije prenose se pojedinačni (obično 1) znakovi. Transformacija je najobjektivniji dokaz odnosa DNK ili njezinih fragmenata s jednim ili drugim fenotipskim svojstvom, budući da se u stanicu primatelja uvodi pripravak čiste DNK.

transdukcija- razmjena genetskih informacija u bakterijama prijenosom od donora do primatelja uz pomoć umjerenih (transducirajućih) bakteriofaga.

Transducirajući fagi mogu nositi 1 ili više gena (osobina).

Transdukcija se događa:

‣‣‣ specifičan - uvijek se prenosi isti gen;

‣‣‣ nespecifični – prenose se različiti geni.

Povezano je s lokalizacijom transducirajućih faga u genomu donora:

‣‣‣ kod specifične transdukcije uvijek se nalaze na istom mjestu na kromosomu;

‣‣‣ kada su nespecifični, njihova lokalizacija nije konstantna.

Konjugacija- razmjena genetskih informacija u bakterijama prijenosom s donora na primatelja tijekom njihova izravnog kontakta. Nakon stvaranja konjugacijskog mosta između donora i primatelja, jedan lanac DNA donora kroz njega ulazi u stanicu primatelja. Što je duži kontakt, to se više DNK donora mora prenijeti na primatelja.

Na temelju prekida konjugacije u određenim intervalima moguće je odrediti redoslijed gena na kromosomu bakterija – graditi kromosomske karte bakterija (proizvesti bakterijsko mapiranje).

Donorsku funkciju imaju F + -stanice.

Rekombinacija kod bakterija: transformacija, transdukcija, konjugacija. - pojam i vrste. Klasifikacija i značajke kategorije "Rekombinacija u bakterijama: transformacija, transdukcija, konjugacija." 2017., 2018. godine.

Genetske rekombinacije- preraspodjela genetskog materijala roditelja u potomstvu, što određuje kombinativnu varijabilnost organizama. Nastaju uz sudjelovanje enzima unutar pojedinih gena.

konjugacija - prijenos genetskog materijala iz stanice donora u stanicu primatelja kroz bliski kontakt. Donatori genetskog materijala su stanice koje nose F-plazmid. bakterijske stanice koji nemaju F-plazmide su primatelji.

Prvi stupanj konjugacije je pričvršćivanje donorske stanice za primatelja pomoću genitalnih resica. Između stanica stvara se konjugacijski most kojim se F-plazmid prenosi iz stanice donora u stanicu primatelja.

Ako se F-plazmid umetne u kromosom bakterije, jedan lanac DNA puca uz sudjelovanje endonukleaze. Proksimalni kraj DNA prodire u stanicu primatelja kroz konjugacijski most i odmah se dovršava do dvolančane strukture. Nit koja ostaje u stanici donoru je matrica za sintezu druge niti.

Transformacija- izravan prijenos genetskog materijala davatelja u stanicu primatelja. Transformacija se učinkovito događa samo između bakterija iste vrste s različitim genotipovima.

Stanice koje mogu prihvatiti DNK donora nazivaju se kompetentnim. Stanje kompetentnosti javlja se tijekom rasta stanice i podudara se s krajem logaritamske faze.

Fragmenti dvolančane DNA imaju transformirajuću aktivnost. Molekularna težina ne manje od 0,5-1x10 6

Proces transformacije sastoji se od faza:

1) adsorpcija donorske DNA na stanicu primatelja,

2) prodiranje DNA u stanicu primatelja s naknadnom despiralizacijom,

3) veza jednog lanca DNA s homolognom regijom kromosoma primatelja.

Transdukcija - prijenos genetskog materijala s jedne bakterije na drugu pomoću faga. razlikovati:

1) nespecifična transdukcija– kada se bilo koji donorski gen prenese u stanicu primatelja zajedno s DNK faga. Fragment DNA bakterije davatelja kojeg prenosi fag može se rekombinacijom ugraditi u homolognu regiju DNA stanice primatelja. Transducirajući fag samo je prijenosnik genetskog materijala s jedne bakterije na drugu, a sama DNA faga ne sudjeluje u stvaranju rekombinanata,

2) specifična transdukcija. fag prenosi specifične gene s bakterije donora na bakteriju primatelja. Kada transducirajući fagi stupaju u interakciju sa stanicama soja primatelja, gen bakterije davatelja, zajedno s DNA defektnog faga, ugrađuje se u kromosom bakterije primatelja.

3) prijevremen- kada fragment DNA bakterije davatelja koji je donio fag nije uključen u kromosom bakterije primatelja, ali se nalazi u njezinoj citoplazmi i može funkcionirati u tom obliku. Tijekom diobe rekombinantne bakterijske stanice doneseni fragment DNK donora prenosi se samo na jednu od stanica kćeri i s vremenom nestaje.

Tema 6: Doktrina infekcije. Kemoterapijski lijekovi. Antibiotici.

Pitanja za samostalno učenje:

1. Infekcija. Uvjeti za pojavu i načini prijenosa uzročnika.

2. Oblici infekcije i njihove karakteristike.

3. Razdoblja zarazne bolesti.

4. Karakterizacija bakterijskih toksina.

5. Antibiotici: podjela, primjena, komplikacije kod uzimanja antibiotika.

6. Metode određivanja osjetljivosti mikroorganizama na antibiotike.

7. Najvažnije skupine kemoterapijskih lijekova i mehanizmi njihovog djelovanja.

Teorijski materijal za samoobuku :

Datum dodavanja: 2015-09-03 | Pregleda: 888 | kršenje autorskih prava

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 21 | | | | | | | | | | | |

Transformacija - promjena nasljednih svojstava stanice kao rezultat prodora ili umjetnog unošenja strane DNA u nju. Prirodu transformirajućeg faktora utvrdili su Avery i McLeod 1944. godine. Moguće je transformirati samo one bakterije u čije stanice može prodrijeti visokomolekularna, dvolančana (netaknuta) DNA. Sposobnost apsorpcije DNK je kompetencija i ovisi o fiziološkom stanju stanice. DNK se može preuzeti tijekom određene kratke faze promjene stanične površine. Uz pomoć DNK mogu se prenijeti takve osobine kao što su: formiranje kapsule, sinteza in-in, enzimska aktivnost, otpornost na otrove, antibiotike.. Bilo koja DNK može prodrijeti u kompetentnu stanicu, ali samo DNK srodne vrste može se rekombinirati . Konjugacija - prijenos genetskog materijala izravnim kontaktom između 2 stanice. Istraživali Lederberg i Tatum 1946. na mutantima coli. Jedan mutant je trebao aminokiseline A i B, ali je bio sposoban sintetizirati Cu D, drugi je bio kompetentan za to (A-B-C+D+). Ovi mutanti nisu rasli i nisu formirali kolonije na minimalnoj hranjivoj podlozi, ali ako je dodana suspenzija oba mutanta, kolonije su se pojavile. Stanice ovih kolonija imale su nasljednu sposobnost sintetiziranja svih aminokiselina (A + B + C + D +).Ovdje konjugacija služi kao preduvjet za rekombinaciju. U proučavanju bakterija utvrđeno je da je sposobnost stanice da bude donor povezana s prisutnošću F faktora (F + stanice koje ne sadrže faktor - F- i mogu funkcionirati kao primatelj) - a plazmid, kružna, dvolančana molekula DNA. Da. stanice primateljice postaju donori kao rezultat konjugacije, a kromosomske osobine se ne prenose. F-plazmid uzrokuje stvaranje genitalnih fimbrija/F-pili na stanici, koje služe za prepoznavanje kontakta između m/y stanice donora i stanice primatelja te omogućuju stvaranje mosta kroz koji DNA prolazi u stanica. Konjugacija je česta kod enterobakterija, prokariota. Transdukcija - pasivni prijenos bakterijskih gena iz jedne stanice u drugu česticama bakteriofaga, što dovodi do promjene nasljednih svojstava stanice. Postoje 2 vrste transdukcije: a) nespecifična - kod koje se može prenijeti bilo koji fragment DNA domaćina (DNA stanice domaćina uključena je u česticu faga / u vlastiti gen / umjesto nje); b) Specifični - može se prenijeti strogo definiran fragment DNA; neki geni faga zamijenjeni su genima domaćina). U oba slučaja, fagi su neispravni; gube sposobnost lize stanice.

38. Čimbenici otpora (r-faktori). svojstva plazmida. Transpozoni.

1. otpornost- otporan org-mov na bilo koji antigen. Otkrivene su bakterije otporne na određene antibiotike. 50-ih godina u Japanu (uzročnici disinterije. Obratite pažnju na mnogostrukost bact.disinteria i to može dovesti do drugih bakterija. R-faktori sadrže gene koji čine stanicu otpornom na određene antibiotike. Neki R-faktori uzrokuju rezistenciju odmah na 8 antibiotika. , i drugi R-ph daju nam sposobnost da teške metale (živa, nikal, kadmij) R-plazmid nosi 2 skupine gena: 1) gen odgovoran za prijenos plazmida konjugacijom (tra ) i oni su arr. -zvani faktori prijenosa otpornosti (RTF), 2) geni koji određuju samu otpornost i kompenziraju ih. Sastoji se samo od malog dijela plazmida.

RTF uključuje sve gene odgovorne za prijenos faktora R iz stanice u stanicu, koji se provodi konjugacijom. To jest, faktor R kao i faktor F su zarazni. Moguć je prijenos R-faktora između više različitih rodova bakterija, što pridonosi njihovoj daljnjoj distribuciji. Enzimska kemijska modifikacija antibiotika glavni je uzrok gutanja zbog plazmida. Na primjer, kanamicin i neomicin podvrgnuti su fosforelaciji, dok je pinpicin inaktiviran penicilinazom. poz. Kada je dostupno R-faktori, moguća je genetska rekombinacija, tada može nastati nova kombinacija gena, koja će dati dodatna svojstva. R-faktori su od velike važnosti za kemoterapiju.

2. Bakteriocini. Mnogi bakt.sinteza.proteina, Yukotor. Uništavanje srodnih vrsta ili sojeva ili inhibiranje njihovog rasta. Ovi proteini se nazivaju bakteriocini. Oni su koder. Posebni.plazmidi, koji.se.nazivaju.bakteriocinogeni faktori. Bakteriocini su izolirani iz Esrichije coli (kolicini) i drugih bakterija. Naziv bakteriocina daje se prema proizvodnom obliku bakterija, na primjer, stafilokoki koje proizvode stafilocini. anorganski, ubijanje bakterija, zvani antiseptici.

3. Drugo prepoznavanje, definirano plazmidima. Plazmidi mogu sadržavati gene koji uzrokuju brojne specifične biol. Enzimski geni potrebni za razgradnju kampifore, salne kiseline i drugih bitnih supstrata mogu se pronaći u plazmidima. Popis sv-ina, naslijeđenih s plazmidima, znači i uključuje: fiksaciju dušika, niz nodula, apsorpciju šećera, sintezu hidrogenaze, itd. Neki od tih sv-ina mogu biti determinirani bakterijskim genima. Kromosomi (razmjena gena m-du kromosoma i plazmida). Plazmidi su odigrali važnu ulogu u evoluciji prokariota.

4. Nekompatibilnost. Mnogi bakt.sadržaj.plazmidi raznih veličina. Prisutnost različitih plazmida u jednoj stanici ukazuje da su takvi plazmidi međusobno kompatibilni. Ali 2 srodna plazmida ne mogu koegzistirati u istoj stanici, oni su nekompatibilni. Svi plazmidi ostali na skupini nekompatibilnosti: plazmidi, u odnosu na istu skupinu nekompatibilnosti.

Transpozoni - ovo je posljednja DNA, koja se može integrirati u mnoge dijelove genoma i može se "prenijeti" s plazmida na bakt.kromosom, na drugi plazmid. Transpasoni sadrže gene koji definiraju vanjske znakove, naime, otporni su na antibiotike kao što su pinik, tetraciklin, itd. U tom smislu, lakše ih je otkriti nego IS - El-you (strana DNK, predstavljena insercijskim nizom susreta u bakt.kromosomi i plazmidi.). S obje strane gena, mjesto koje se nalazi unutar transpozona nalazi se 2 u istom nizu, koji može ići u istom ili suprotnom smjeru. Ova ponavljanja DNK baza su djelomično identična sa IS - El-tami.

41. Evolucija m/s.

Stanice svih živih bića, od primitivnih oblika do visoko organiziranih, sastoje se od istih strukturnih elemenata i koriste iste mehanizme za dobivanje energije i rast. To je biokemijsko jedinstvo svih živih organizama. U procesu evolucije došlo je do formiranja i formiranja različitih oblika živih bića. Za proces evolucije života potrebno je zamisliti kakvi su uvjeti bili na Zemlji u kojima se pokazalo da je spontani nastanak života moguć. U posljednjem razdoblju nakon nastanka Zemlje na njoj su se odvijali aktivni biološki procesi koji su promijenili njen izgled i doveli do formiranja zemljine kore, hidrosfere i atmosfere. Kada se organska tvar nakupila na Zemlji u velikim količinama => nastali su uvjeti u kojima se mogao dogoditi prijelaz iz kemijske evolucije u pojavu prvih samoreproduktivnih živih bića. Za životnu stanicu karakteristično je da se uvijek pojavljuje u obliku određenih struktura koje su prostorno izolirane od vanjske okoline, ali s njom u stalnoj interakciji u obliku otvorenih sustava. Pretpostavio je da je sljedeća faza evolucije na putu nastanka života bila formiranje određene strukturne organizacije - abiogenski sintetiziranih organskih spojeva. Imali su sferični oblik, promjer od 0,5-7 mikrona, nalikovali su kokoidnim oblicima bakterija, sadržavali su proteinoide i imali su određenu stabilnost. Kod bojenja po gramu utvrđeno je da su mikrosfere nastale od kiselih proteinoida - gr-, i glavnih proteinoida - gr +. Ova faza je prijelazna faza od kemijske do biološke evolucije, a rezultirajući obrazac može se definirati kao predbiološka prirodna selekcija. U budućnosti je sugerirao da bi se prvi prokarioti, mačka, mogli pojaviti u vodenim tijelima gdje je na otocima bilo mnogo organskih tvari, bili su organizmi koji su postojali zahvaljujući fermentaciji i imali glavne funkcije anaerobnog metabolizma. Ako pretpostavimo da su sulfati također bili prisutni u vodenim tijelima, onda je sljedeći stupanj evolucije učinkovit transport elektrona uz stvaranje protonskog potencijala kao izvora energije za regeneraciju ATP-a. Osim toga, eksperimentalno je pokazano da su se u početnoj fazi evolucije prokarioti mogli razmnožavati i prenositi informacije svojim potomcima bez sudjelovanja nukleinskih kiselina. Za daljnju evoluciju prokariota bilo je potrebno stvoriti poseban aparat koji bi osigurao točnu reprodukciju polipeptida. To je dovelo do formiranja novog mehanizma sinteze - sinteze šablona, ​​koja se temelji na korištenju svojstava polinukleotida. Svojstvo polinukleinskih molekula je sposobnost točne reprodukcije, koja se temelji na principu strukturne komplementarnosti.

Glavni događaj u evoluciji: prijelaz iz primarne redukcijske atmosfere u atmosferu koja sadrži kisik. Bakterije imaju novu vrstu metabolizma - aerobno disanje, koje je postalo moguće kao rezultat transformacije citokroma u terminalne oksidaze, koristeći molekule O 2 kao akceptor elektrona. Pretpostavlja se da su prije 2 milijarde godina već postojali svi fototrofni prokarioti, mačka je poznata čak i sada. Prokarioti su u početku zauzeli mnoge različite ekološke niše, ali su zatim postupno ustupili mjesto eukariotima. Razvoj različitih vrsta metabolizma kod prokariota bio je posljedica jednostavne strukturne stanice, visoko razvijenog regulatornog sustava, brzog rasta i prisutnosti nekoliko mehanizama prijenosa gena.

42.MIKROORG PATOGEN I IMUNITET.

Imunitet nas štiti od uzročnika infekcija: bakterija, virusa i protozoa, odnosno štiti organizam od svega stranog.

Infekcija je složen biološki proces koji nastaje kao posljedica prodiranja patogenih mikroba u tijelo i kršenja stalnosti njegovog unutarnjeg okruženja.

Patogenost je sposobnost mikroba određene vrste da u odgovarajućim uvjetima izazove za njega karakterističnu zaraznu bolest. Dakle, patogenost je svojstvo vrste.

U prirodnom okolišu postoje biološki zagađivači koji uzrokuju razne bolesti kod ljudi. To su patogeni, virusi, helminti, protozoe. Mogu biti u atmosferi, vodi, tlu, u tijelu drugih živih organizama, uključujući i samu osobu.

Najopasniji uzročnici zaraznih bolesti. Imaju različitu stabilnost u okoliš. Neki mogu živjeti izvan ljudskog tijela samo nekoliko sati; nalazeći se u zraku, u vodi, na raznim predmetima, brzo umiru. Drugi mogu živjeti u okruženju od nekoliko dana do nekoliko godina. Za druge je okoliš prirodno stanište. Za četvrto - drugi organizmi, poput divljih životinja, mjesto su očuvanja i razmnožavanja.

Često je izvor infekcije tlo, koje stalno naseljavaju uzročnici tetanusa, botulizma, plinske gangrene i nekih gljivičnih bolesti. Oni mogu ući u ljudsko tijelo kada su oštećeni. koža, s neopranom hranom, u suprotnosti s higijenskim pravilima.

Tipični antibiotici	Proizvođači	Na koga to utječe	Mehanizam djelovanja	Poteškoće u terapijskoj primjeni
Penicilini, cefalosporini	Rodovi gljiva Ponovnonicilijum, Cephalosporum	Gram-pozitivne i Gram-negativne bakterije	Poremećaj sinteze stanične stijenke	alergijske reakcije
Streptomicin, gentamicin, kanamicin, tobramicin, amikacin	Aktinomicete iz roda Streptomyces, porođajne bakterije mikromonospora. Bacil­ lus		Ireverzibilna inhibicija sinteze proteina	toksični učinak na slušni živac i bubrega
Antibiotici istog imena	Aktinomicete iz roda Streptomyces	Gram-pozitivne i gram-negativne bakterije, rikecije, klamidije, protozoe	Reverzibilna inhibicija sinteze proteina	Širenje rezistentnih sojeva
Antibakterijski: eritromicin Antifungalni i antiprotozoalni: polieni	Aktinomicete iz roda Streptomyces Isto	Gram-pozitivne bakterije Gljive, neke protozoe	Poremećaj plazma membrane	Toksičnost
Polimiksini, gramicidini, bacitracini	Razni mikroorganizmi	Uglavnom Gram-negativne bakterije	Mehanizam djelovanja je drugačiji	Visoka toksičnost