Прокариотната клетка наследствен материал често съдържа ДНК молекулата от пръстеновиден (пръстен хромозома), които, в зависимост от условията могат да присъстват в един или множество копия. ДНК също се намира в екстрахромозомни генетични елементи - плазмиди в повечето случаи е кръгла, автономно реплициращ малки молекули. Наборът от всички гени на организъм се нарича генотип, и набор от присъщите характеристики на тялото - фенотип. При промяна на външни условия, повечето клетки в населението претърпяват промени, които имат адаптивна характер (адаптивно променливост). Приспособления не се наследяват, като те не влияят на генотипа и са причинени от регулацията на клетъчния метаболизъм. Резки промени в генотипа се наричат мутации. Наречен спонтанни мутации, причинени от неизвестни фактори, и предизвикани да се появят под влиянието на някои фактори, наречени мутагени. Промяната на един нуклеотиден остатък (заместване, вмъкване или загуба) се нарича точкова мутация. Мутации, които водят до значителни нарушения последователност и на броя на гените влияят б # 972; lshie ДНК сегменти.
Защита на генетичния материал от вредния ефект на мутагени, независимо от техния характер носене обезщетение система (photoreactivation и тъмно ремонт).
За откриване на мутации, необходими, за да промените в детето остана ДНК молекула, т.е. Репликация трябва да се случи. За фенотипна експресия на мутации изисква преминаване на транскрипция и транслация. Тъй като бактериите не съществуват като отделни индивиди, а като население, то обикновено отнема няколко клетъчни деления, така че новият знак проявява. Ако клетката е с хромозома брой копия, след мутацията е явен в фенотип на клетките само няколко клетъчни деления.
Генетична вариабилност в прокариотни микроорганизми причини рекомбинация на генетичен материал от три основни типа: за конюгация, трансдукция и трансформация.
Конюгиране включва директен контакт на донорни клетки и приемащите клетки. Клетъчната-донор трябва да сексуална плазмид (F-фактор), които могат да бъдат независимо, или интегрирана в хромозомата. F-фактор се определя способността на донорни клетки да влезе в контакт с реципиента, за да се образува пол F-пиене и предава генетичен материал. Когато автономна локализация F-фактор донор клетка към клетка реципиент предава копие от него, клетката получател придобива способността да се включат във времето конюгиране като донор. В случай на F-фактор интегриране в хромозомата на донора (HFR щам) прехвърляне наследствен материал се извършва при висока честота. Прехвърлянето на генетичен материал е строго ориентирани, разделяне и прехвърляне хромозома ДНК се извършва на място, в рамките на 0 пол фактор. Коефициентът на миграция при същите условия за даден щам е постоянна. От контакта на клетката е много нестабилен и често прекъсва, прехвърлянето на цялото хромозомни копия в клетката реципиент - рядко явление. Прехвърлени в генетичния материал на клетките може да бъде включен в хромозомата на клетката-получател в присъствието на хомоложни региони. Тъй като първият получател винаги предава една и съща, специфично за всеки щам, хромозоми, гени трансфер честота стоят зад им позволява да ги подредите по отношение на тази процесуална и да се създаде генетична карта на хромозома.
Процесът на преобразуване включва клетка реципиент и се разтваря ДНК, изолирана от друг микроорганизъм. Двойноверижна ДНК фрагменти трябва да притежават значително молекулно тегло, и клетка реципиент - ". Чужди" в определен физиологичното състояние (компетентност), за да абсорбира ДНК В присъствието на определена хомоложност проникнали остатък може да участва в хромозома получател.
Когато трансдукция характеризиращи вектори на генетичен материал (вектори) работят фаги произволно вълнуваща гостоприемник хромозома фрагмент във формирането на зрели фагови частици. Инфектиране на клетка реципиент и интегрирането на ДНК в хромозомата на нов гостоприемник, такъв фаг включва както хромозомата и ДНК фрагмент на първия гостоприемника. За новия знак може да се появи в клетката получателят трябва да бъде дълъг престой на фаг в латентно състояние.
Прехвърляне на генетичен материал от клетка в клетка предаване също се извършва от плазмиди.
Дисоциация се нарича появата на колонии от различни морфология при посяването на чиста култура на твърда среда. Механизмът на това явление все още не е напълно разкрит, но на практика, научни изследвания с него с лице почти всеки, който работи с микроорганизми. Той има постоянен характер и по-висока честота (
10 -4) от спонтанни мутации. Най-често се образуват три morphotype колонии: R - груб, S - гладка и М - лигавицата. Редица колонии от микроорганизми morphotype са открити, но с незначителни модификации (например, гладка, но значително се различават по блясък, и по този начин по-S1). Първоначално това явление се нарича "фаза вариация" е отбелязано в патогени - Salmonella, Shigella, E.coli. В различни фази на заболяването се наблюдава доминиране на конкретен тип колонии (S - в епидемия фаза, R - в postepidemicheskoy).
Разликите в колониите форма обикновено не откриват по всеки гъста среда, но само в среда, богата на въглехидрати. Колонии различни morphotypes варират в диаметър, но съдържат същия брой различно опаковани клетки. Обикновено, М и R-колония диаметър 2 пъти повече колонии от S-вариант. В същото време, всяка колония вече съдържа в клетките на всички три вида. Дебели или инертни "опаковка" клетъчни колонии зависи преди всичко от метода за разлика от делящи се клетки (или клетки образува верига, разположена на една линия, както е в R-форма или под ъгъл един спрямо друг V-образна форма, в S- и М-варианти). Обект разлики dissociants клетки са причинени от разделяне на разликата на химическия състав и капсулите elektrozaryazhennosti вещество (с отрицателен заряд отблъскване възниква черупки). Разликите в клетъчни мембрани (капсула + клетъчна стена) причиняват целия спектър на разлика на физиологични и биохимични черти dissociants. В маркирани dissociants различна дебелина и капсула химически състав (например, преход S- R-опция е свързано със загуба на О-антиген). Cell стена R-вариант 1.5-2 пъти по-дебел от S-форма. Различен брой мембрани dissociants липиди, съдържащи ненаситени мастни киселини, засягат тяхната течливост (например, R-вариант има по-малко липиди в сравнение с други форми). Такива промени в клетъчните мембрани засягат функционални параметри: скорост на растеж и възстановяване на продукта, устойчивост на токсични вещества и различни физични и химични фактори, активността на мембранни ензими. Bólshaya устойчивост на една от dissociants всяка фактор може да доведе до пълна промяна на състава на населението към края на инкубационния период.
По този начин, промяна в условията на населението е "отговорен" промени в съотношението на дисоциативни избори, които удължават вида. Ето защо, дисоциация може да се нарече адаптация към променящите се условия на околната среда на ниво популация.
В естествените местообитания, обикновено се наблюдава разпространението на някои от dissociants, но имайте предвид, че наличието на трите опции. Счетоводни население хетерогенност позволява да се предскаже поведението на редица патогенни микроорганизми, когато условията се променят.
дисоциация явление трябва да се вземат предвид при извършване на процесите в микробиологичната производството, тъй като дългосрочно култивиране на бавно растящи варианти се измества бързо нараства, но обикновено по-малко активни dissociants. Освен dissociants да синтезират различно количество на биологично активни вещества, които могат да варират в диапазон. В клетките М обикновено се формира от максимален брой ekzoproduktov, R-активно унищожи ксенобиотици изпълнения, тъй като те са резистентни на токсични вещества. производител на условия за съхранение също имат значително влияние върху състава на населението си.
За стабилизиране на синтеза на биологично активни вещества в нуждите на промишлеността: 1), за да наблюдават оптимални условия за съхранение на производителя; 2) да се наблюдава оптимален растеж на високо dissociants условия; 3) постоянно държи стабилизиращ отбор; 4) се nedissotsiiruyuschy клонинг. Изследвания дисоциация имат прогностична стойност и ще позволи контрол над процеса.
Показано е, че всички генетични методи, могат да бъдат използвани в изследваните микроорганизми дисоциация - трансформация, трансдукция, фаг реализация, мигриращи генетични елементи (умерен фаги, плазмиди, транспосони).
Живите организми генетичен материал, който целенасочено модифицирани с помощта на генното инженерство, наречени генетично модифицирани организми (ГМО). Целта на всички ГМО е да се подобри на полезните свойства на стартовата организъм, както и добавянето на редица необичайни характеристики, често присъщи на други таксономични групи организми. За генетична модификация е понастоящем най-често използваните трансфер на ДНК фрагменти от други микроорганизми, произвеждащи организъм (производство на трансгенни организми).
ГМО представляват значителна част от генетично модифицирани организми (хем). Както прокариотни векторни плазмиди и фаги. От микробните клетки са сравнително проста структура, бързо се разрастват и лесно се излага на "дизайн", хема се използва широко във фундаменталните научни изследвания и приложни направления. Съвременната наука използва хем като модели за решаване на редица проблеми в биологията и медицината (стареене и регенериране процеси и модели на развитие на определени болести, и т.н.). За биотехнологичните производства хема - обещаващ производители на ценни вещества. С помощта на генетично модифицирани микроорганизми, получени добавки, аминокиселини, витамини, аромати, ензими, лекарства, ваксини, както и някои скъпо съединение, предварително произведен чрез конвенционални химически синтез. Чрез методите на генното инженерство е възможно не само да се повиши ефективността на процеса и намаляване на разходите за нея, но и за да се получи микробиологично необичайно за микробни продукти на метаболизма при физиологични условия. Замяна на химичен синтез на биологично привлекателен от гледна точка на безопасността на околната среда и използването на възобновяеми природни ресурси на. Международни производствени стандарти (GMP) изисква, след крайния етап на пречистване, крайният продукт не съдържа микробна ДНК.
През последните години все по-голям брой хем предложени за унищожаване на различни замърсители в естествените местообитания, както и в изкуствени пречиствателни станции за отпадъчни води. Новата посока на генното инженерство продукти - на създаване на пробиотични микроорганизми с желаните свойства, базирани на млечнокисели бактерии. Приготвени щамове с повишена активност на използване на хидролиза на лактоза и млечни протеини, като устойчивост на бактериофаги. Прехвърлянето на гени от несвързани щамове позволява "добавяне" млечна микроорганизми брой допълнителни функции (например, способността да образуват-кетоглутарат от глутамат).
Потенциални проблеми, свързани с неконтролираното въвеждане на хема в околната среда, причинени от широк дебат в научната общност, с участието на правителствени агенции и застъпници за опазването на околната среда. Основният въпрос е колко дълго хема и ДНК ще съществува в околната среда и дали модифицираните гени от хем бъдат прехвърлени към местните микроорганизми. Първоначалните експерименти са показали, че хем бързо умират, когато са вложени в естествени ценози, че да не се конкурират със съществуващите микробни общности. Предполага се, че чуждата ДНК е направил, за да хема, като намалява конкурентоспособността на живите клетки в сравнение с "диви" щамове поради високите разходи за енергия за репликацията на ДНК. Това предположение се потвърждава чрез изследване на преживяемост в почвата хем Pseudomonas сп. с въвеждането на плазмид, носещ ген разделяне мощен хербицид 2,4,5-trihlorfenoksiatsetata. Клетките хема-Pseudomonas бързо изчезна от пробата от почва, а няколко дни по-късно, не се появяват по време на директно засяване в околната среда. Въпреки това, след няколко седмици на хема-псевдомонас отново да бъде открит в проба, което подсказва, че те не умре напълно. Резултатите от тези и следващите експерименти показват, че модифицираната Pseudomonas могат да живеят в почвата в продължение на дълго време. Други наблюдения показват наличието на хем в почвата и водните екосистеми като uncultivable форми на бактерии. Специални проучвания също показват, че хем-ДНК разрушават клетките, адсорбирани на почвените частици, глини, устойчиви на ДНаза и могат да съществуват в "имобилизирани" форма достатъчно дълго, и след това да участват в процеса на преобразуване. Гените на екосистемите в почвата и водните могат също да бъдат прехвърлени чрез трансдукция. По този начин, една година след въвеждането на водната екосистема специфичен щам Pseudomonas Sp. B13 се открива в видове й разцепване 3-хлоробензен (3-HB), които са били по-рано в тази econiche не е определен. Освен това, в новата геном последователността изолати бяха намерени, принадлежащи към щам В13. Смята се, че новият щам е в резултат на обмяната на част от генома между нативния бактерия щам В13 и вноски не са в състояние да се освободи от 3-HB. По този начин, трансфер на генетичен материал в възможни естествените дупки за значителен период от време след въвеждането на чужди гени, и в резултат ще бъде промяна в генетичния фонд микрофлора на екосистемата, която влияе на биоразнообразието и стабилността на обществото.
Всяко въвеждане на хем на природен econiche опасна поради възможността от хоризонтални трансфер рекомбинантни гени от хем към други членове на микробната общност. Ситуацията се усложнява от липсата на адекватни методи за откриване и контрол на разпространението на хема в околната среда. Един от начините може да бъде въвеждането на гени, носени от наследствения материал "програмирана клетъчна смърт", която ще бъде изразена след хем функция в тази местност се изпълнява. Ако тези гени ще носят рекомбинантния плазмид, неговото прехвърляне в друга микроорганизъм би причинило смъртта му. По този начин решаването на проблема с разпространението на тези плазмиди в околната среда.
Imprint: