Шпаргалка по "Генетика"

L-формы образуются в  результате несбалансированного  роста нормальных бактериальных  клеток в длину и в толщину  и поэтому полиморфны. В культурах L-форм обнаруживаются шаровидные, нитевидные или вовсе бесструктурные клетки размером от 0,2 до 50 мкм. Они спокойно проходят через бактериальные фильтры и легко разрушаются при механических воздействиях. В отличие от нормальных клеток L-формы часто содержат крупные вакуоли. Их метаболическая активность очень низкая. Клеточное деление происходит нестандартно, за счёт образования элементарных тел путём отпочкования от поверхности клетки или от мембраны вакуоли.

Культивировать L-формы можно  только на специальных средах препятствующих осмотическому разрушению клеток. L-формы лучше растут на плотной, чем в жидкой среде. На плотной среде они образуют колонии, врастающие в агар и имеющие характерную форму перевернутой шляпы. Колонии растут медленно, хотя иногда достигают значительных размеров.

 

 

Многообразие L-форм Bacillus subtilis, при масштабе в 10 микрометров.

Различают стабильные и нестабильные L-формы. Нестабильные L-формы имеют  полноценную систему генетического  контроля синтеза клеточной стенки и способны превращаться в нормальные бактериальные клетки после исключения действия фактора, вызвавшего их образование. При этом происходит восстановление всех основных биологических свойств  такой клетки, включая патогенность. Если же генетический контроль синтеза клеточной стенки нарушен необратимо L-формы становятся стабильными, и по своим морфологическим, культуральным и иным свойствам становятся неотличимы от микоплазм. Они крайне редко возвращаются в исходные бактериальные формы и существуют без изменений в различных условиях среды. Переход в L-форму можно рассматривать как способ переживания бактериями неблагоприятных условий, особенно в случаях патогенных микроорганизмов.

Все L-формы независимо от вида бактерий, из которого они возникли, обладают общими особенностями:

Сходство морфологических  изменений: образование нитевидных, волокнистых, колбасовидных, шаровидных и гранулярных форм.

Сходные культуральные свойства: анаэробные или микроаэрофильные условия роста, потребность в холестерине и сывороточном белке, рост на плотных средах в виде колоний двух типов А и В Колонии типа А растут на поверхности агара, имеют очень мелкие размеры. Они состоят главным образом из гранулярных структур, лишённых клеточной стенки, и очень похожи на микоплазмы. Колонии типа В состоят из центральной зоны, врастающей в агар, и прозрачной фестончатой периферической зоны. Они похожи по внешнему виду на колонии типа "глазуньи", образуемые микоплазмами, но более крупные и грубые. В этих колониях обнаруживаются крупные тела, содержащие компоненты клеточной стенки, сходные со стенкой родительских бактерий, но лишённые ригидности. Многие бактерии могут образовывать колонии А и В типов, однако грамположительные бактерии чаще образуют колонии только типа А L-формы из колоний типа В легко ревертируют в исходные формы. Колонии типа А более стабильны и ревертируют в исходные формы значительно реже.

Постепенное (по мере нарушения  синтеза клеточной стенки) превращение  из грамположительных в грамотрицательные структуры.

Образование стабильных и нестабильных L-форм (в зависимости от степени полноты утраты способности синтезировать клеточную стенку.)

Изменение антигенных свойств (утрата К- и О-антигенов, как следствие нарушения синтеза клеточной стенки).

Снижение вирулентности  по сравнению с исходными родительскими  формами в связи с утратой  различных факторов патогенности (адгезии, инвазии, эндотоксина и т.п)

Способность длительно персистировать (переживать) в организме. Утрата клеточной стенки делает L-формы нечувствительными к различным химиопрепаратам и антителам.

Способности при неполной утрате синтеза клеточной стенки возвращаться в исходную бактериальную  форму

Исследования L-форм представляют существенный интерес для медицинской  микробиологии, поскольку в этой форме в организме человека и  животных могут сохраняться патогенные бактерии. При нерациональном использовании  антибиотиков, приводящем к образованию L-форм из бактерий, может наступить  улучшение состояния больного. Однако после прекращения приема лечебного  препарата наступает превращение L-форм в бактерии исходного вида с восстановлением их вирулентности, что приводит к рецидиву болезни. L-формы можено рассматривать как свойственную всем бактериям форму приспособления к неблагоприятным условиям (подобно спорообразованию), которая способствует сохранению вида в природе. Клеточная стенка и её синтез чувствительны к действию антител и различных химиопрепаратов. Освобождение от неё не лишает микроорганизм жизнеспособности, но позволяет преживать действие этих неблагоприятных факторов, а после устраниения их воздействия возвращаться в исходное состояние. Бактерии, у которых отсутствует клеточная стенка, существуют и в природе: это микоплазмы. Первым описанным представителем микоплазм явился возбудитель плевропневмонии крупного рогатого скота. Подобные микроорганизмы обнаружены и у других животных - овец, коз, крыс, собак, а также у человека, всем им было дано общее название PPLO (плевропневмониеподобные организмы). Микоплазмы также могут существовать как сапрофиты в естественных условиях, а также вызывать заболевания и у растений.

42.Типы мутагенов  и механизм их действия

Мутагены (от мутация и  др.-греч. γεννάω — рождаю) — химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации. Впервые искусственные мутации получены в 1925 году Г. А. Надсеном и Г. С. Филипповым у дрожжей действием радиоактивного излучения радия; в 1927 году Г. Мёллер получил мутации у дрозофилы действием рентгеновских лучей. Способность химических веществ вызывать мутации (действием иода на дрозофилы) открыта И. А. Рапопортом. У особей мух, развившихся из этих личинок, частота мутаций оказалась в несколько раз выше, чем у контрольных насекомых.

Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающие изменения  в структуре генов, структуре  и количестве хромосом. По происхождению  мутагены классифицируют на эндогенные, образующиеся в процессе жизнедеятельности  организма и экзогенные — все  прочие факторы, в том числе и  условия окружающей среды.

По природе возникновения  мутагены классифицируют на физические, химические и биологические:

Физические мутагены

ионизирующее излучение;

радиоактивный распад;

ультрафиолетовое излучение;

модулированное радиоизлучение и электромагнитные поля

чрезмерно высокая или  низкая температура.

Химические мутагены

некоторые алкалоиды: колхицин - один из самых распространённых в  селекции мутагенов, винкамин, подофиллотоксин;

окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода);

алкилирующие агенты (например, иодацетамид);

нитропроизводные мочевины: нитрозометилмочевина, нитрозоэтилмочевина, нитрозодиметилмочевина - часто применяются в сельском хозяйстве;

этиленимин, этилметансульфонат, диметилсульфат, 1,4-бисдиазоацетилбутан (известный как ДАБ);

некоторые пестициды;

некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикламаты);

продукты переработки  нефти;

органические растворители;

лекарственные препараты (например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты).

К химическим мутагенам условно  можно отнести и ряд вирусов (мутагенным фактором вирусов являются их нуклеиновые кислоты — ДНК или РНК.

Биологические мутагены-

специфические последовательности ДНК  — транспозоны;

некоторые вирусы (вирус  кори, краснухи, гриппа);

продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);

антигены некоторых микроорганизмов.

43. Способы передачи  генетической информации

Передача хромосом из поколения  в поколение

Стохастический механизм, когда хромосомы гомологичной пары попадают сыну или дочери чисто случайно, имеет дело с общей для обоих  полов генетической информацией. Это  самый древний механизм, существовавший еще до появления половой дифференциации. Перемешивая гены при каждом оплодотворении, он максимизирует генетическое разнообразие. Этим способом передаются аутосомы и возможно Х-хромосомы гомогаметного пола.

Нестохастические механизмы возникли с появлением половых хромосом и имеют дело с информацией, разной у мужского и женского пола.

Ипси-механизм, при котором хромосома переходит от родителя только потомку того же пола, может создавать генотипический половой диморфизм и менять его величину. Он — инициатор программы половой дифференциации. Так передается Y-хромосома.

Контра-механизм, переносит информацию от родителя к потомку противоположного пола. Также как и стохастический механизм, он уменьшает разницу между полами, однако он не сводит половой диморфизм к нулю, а сохраняет его постоянство. Так передается Х-хромосома гетерогаметного пола.

Сочетание ипси-контра механизмов позволяет создавать и сохранять определенную разницу между мужским и женским полом и менять её в зависимости от условий среды. При этом контра-алгоритм выступает как стабилизатор (отрицательная обратная связь), а ипси-алгоритм — как регулятор (положительная связь).

[править]Передача информации между хромосомами

Поступление информации от среды и передача её между хромосомами  осуществляется за счет генетических процессов мутагенеза, кроссинговера, транслокаций, переноса эписомами, вирусами, плазмидами и мобильными генами.

Y-хромосома является связующим  звеном между ядром и средой (цитоплазмой, митохондриями), «воротами»  генома для новой информации. Она содержит новые гены, является  инициатором, акселератором и  регулятором полового диморфизма. В ней новые гены изолированы  от женского генома и проходят  проверку в течение многих  поколений.

Контра-Х-хромосома является переносчиком генов, связующим звеном между Y-хромосомой и женским геномом («транспортная» хромосома). В филогенезе она функционирует как стабилизатор, релаксатор и ликвидатор полового диморфизма. В ней молодые гены, находящиеся  в гемизиготном состоянии у мужского пола и в гетерозиготном—у женского, проходят испытания в онтогенезе.

Ипси-Х-хромосома переносит новые гены в аутосомы и удаляет из них старые гены. Определенный ее участок содержит сугубо женские «вчерашние» гены, то есть несет атавистическую информацию.

44. Индуцированная  и модификационная изменчивость

Изменчивость проявляется  в различиях между родственными особями. Она может быть наследственной и ненаследственной, в разделе 1 подробно рассматриваются эти понятия.

Модификационная изменчивость возникает под влиянием условий внешней среды и является следствием приспособительной (адаптивной реакции) генотипа данной особи на условия внешней среды в онтогенезе, когда идет развитие соответствующих признаков. Размах модификационной изменчивости определяется нормой реакции данного генотипа. Норма реакции – это совокупность всех возможных фенотипов, которые может образовать данный генотип в имеющихся условиях внешней среды. Модификационная изменчивость носит массовый, адаптивный  характер. Модификационная изменчивость подчиняется статистическим закономерностям вариационного ряда. Раздел генетики (биологии), изучающий модификационную изменчивость признаков называется биометрия.

Основными показателями, характеризующими степень изменчивости является вариация ?2, среднее квадратическое отклонение – ? и коэффициент вариации Cv. Вычисляются также ошибки среднего арифметического, среднего квадратического отклонения, коэффициента изменчивости, нормированное отклонение, критерий достоверности t, критерий Стьюдента и строится вариационная кривая или гистограмма.

Мутационная изменчивость —  это скачкообразное изменение генотипа, вызванное действиями факторов среды. Факторы, которые вызывают мутации, называют мутагенами.

В настоящее время разработано  несколько принципов классификации  мутаций. Универсальный характер для эукариот, прокариот и их вирусов имеют принципы классификации по характеру изменения генома (генные, хромасомные и геномные мутации), по проявлению в гетерозиготе (доминантные и рецессивные), по отклонению от нормы и дикого типа (прямые и реверсии), в зависимости от причин, вызывающих мутации (спонтанные и индуцированные).

Кроме этого, существуют и  частные принципы классификации  мутаций: по локализации в клетке (ядерные и цитоплазматические), по отношению к возможности наследования (генеративные наследуются половым  путем, соматические наследуются при  бесполом размножении), по фенотипическому  проявлению (морфологические, физиологические  и биохимические). Все виды мутаций  и мутагены довольно хорошо изучены  и доступно изложены в учебной  литературе.

По своей природе мутагенные факторы делят на физические, химические и биологические. Следует хорошо усвоить характер действия этих мутагенов на организмы, уметь при необходимости квалифицированно их использовать, не допускать отрицательного их воздействия. Химические вещества с мутагенным эффектом необходимо исключить из состава пищевых добавок, красителей, консервантов, бытовой химии, пестицидов, гербицидов, удобрений и других средств химизации в сельском и других отраслях народного хозяйства.

Необходимо строго соблюдать  правила охраны труда при работе с химическими веществами и правила  санитарной гигиены в быту.

Среди множества разнообразных  наследственных изменений виды и  роды, генетически близкие, характеризуются  сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Этот закон гомологических рядов в  наследственной изменчивости сформулировал  в 1920г. Н.И.Вавилов. Закон гомологических рядов позволяет селекционерам ориентироваться в создании нужных каких-то форм вида, если такие формы имеются у родственного вида

45. РНК и биосинтез  белка