Мінливість мікроорганізмів.

Однією з основних ознак будь-якої живої структури є її мінливість. Не стали винятком в цьому плані численні представники мікробного царства.

Розрізняють два види мінливості мікроорганізмів: неспадкову або модифікаційну та спадкову або генотипну.

Модифікаційнамінливість полягає у зміні різноманітних властивостей мікроорганізмів під впливом факторів навколишнього середовища, однак вона не зачіпає генетичний апарат клітини спадково не передається. Вона зумовлюється адаптаційними механізмами бактеріальної клітини, її здатністю призвичаюватись до умов довкілля за рахунок активації генів, які перебувають у "німому" стані.

Підлягають модифікаціям найрізноманітніші властивості бактерій. Досліджено зміни морфологічних ознак внаслідок старіння клітини, появу довгастих, зігнутих паличок вульгарного протею під впливом фенолу, зміну морфології холерного вібріона в результаті дії гліцерину. Під впливом пеніциліну, лізоциму, специфічних імунних сироваток грампозитивні та грамнегативні бактерії можуть втрачати свою клітинну стінку, перетворюючись у L-форми. Клітина при цьому втрачає свою типову морфологію, набуває кулястої форми, в ній можуть з'являтись дрібні зерна, вакуолі. Після припинення дії агента вони набувають звичного виду.

Отже, модифікаційні зміни нетривалі, характеризують ступінь пристосування бактерій до нових умов існування, вони є нормою реакції клітини, засвідчуючи потенційну здатність генотипу реагувати на змінені умови існування.

Пригенотипній мінливості мікроорганізмів різноманітні ознаки бактерій успадковуються та передаються нащадкам. Вона може розвиватись внаслідок мутацій та рекомбінацій.

Мутаціями називають будь-які зміни послідовності нуклеотидів гена, що змінюють його структуру, а відповідно, й функціонування, але не пов'язані з рекомбінаційним процесом. Вважається, що мутаційний процес лежить в основі еволюції мікроорганізмів у природі. Послідовність нуклеотидів може змінитись або при заміні однієї пари основ на іншу внаслідок помилки під час реплікації або при розриві ДНК з наступним випадінням чи інверсією фрагменту, який лежить між точками розриву, або внаслідок вставки якогось нового фрагменту.

Класифікувати мутації можна з різних точок зору. За своїм проявом їх можна поділити на морфологічні, фізіологічні, біохімічні та інші залежно від виду ознаки, яка змінилась внаслідок мутації. Серед морфологічних ознак може змінитись забарвлення або характер колонії бактерій. Інша група - це мутації стійкості. Після них мікроорганізм набуває здатності, наприклад, переносити токсичні концентрації речовин, які пригнічують ріст диких штамів (резистентність до антибіотиків). До біохімічних мутацій належать прояви ауксотрофності та прототрофи ості.

За своїм походженням мутації поділяють на спонтанні та індуковані. Спонтанні мутації відбуваються з частотою 10^-5-10^-12 без втручання експериментатора, за, нібито, оптимальних умов існування мікробів. Вони виникають внаслідок дії якихось не встановлених навколишніх факторів.

Індуковані мутації виникають під впливом дії на клітину встановлених мутагенних факторів. Частота їх на декілька порядків вища, ніж спонтанних.

За локалізацією мутації подіяють на нуклеоїдні, які виникають в нуклеоїді клітини, та цитоплазматичні, що виникають у позахромосомних елементах спадковості - плазмідах; за кількістю генів_; які мутували, - на генніта хромосомні,за величиною - на великі(хромосомні) та малі(точкові).

Хромосомні мутації частіше бувають інверсіями(фрагмент ДНК в молекулі перевертається на 180°), дуплікаціями(подвоєння ділянки хромосоми), дслеціями (випадіння частини хромосоми), дислокаціями(відбувається зміна локалізації ділянки ДНК).

Точкові мутації частіше спостерігаються як делеція, вставка фрагменту ДНК (інсерція)або заміна основ. Якщо спостерігають заміну пуринових основ на пуринові, а піримідинових на піримідинові, таку мутацію називають транзицією. За умови заміни пуринової основи на пїримідинову і навпаки, мутація називається трансверсією.

Будь-яка мутація, що змінює генотип дикого штаму, називається прямою мутацією.Якщо внаслідок мутації відновлюється вихідний генотип дикого штаму, вона називається зворотньою.Однак, коли відновлюється фенотип дикого штаму, але мутація відбувається в локусі, не зачепленому прямою мутацією, такий тип змін одержав назву супресорноїмутації. Вона може бути внутрішньогенною та по-загенною. Плейотропниминазивають такі мутації, які ведуть до зміни двох і більше ознак.

Збільшувати частоту мутаційного процесу можуть особливі фактори, які називають мутагенами.Найдоступніший мутаген - ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі 2600 А⁰. Воно викликає особливі пошкодження - утворення димерів тиміну та заміну основ. Іонізуюче опромінення (рентгенівські промені, у-промені) також спричиняє мутації різної природи. Велику групу складають хімічні мутагени. Найбезпечніший з них - азотиста кислота, яка дезамінує аденін. N-нітрозометилсечовина є супермутагеном й канцерогеном, здатним викликати різні типи мутацій. Не поступаються їй за своєю активністю нітрозогуанідин, етилметансульфонат. Високу мутагенну активність мають акридини, аналоги основ (5-бромурацил), які включаються до складу ДНК між основами, викликаючи зсув рамки зчитування До біологічних мутагенів належить перекис водню, що утворюється при метаболізмі всередині клітин, лікарські препарати, такі як нітрофурани, деякі антибіотики (мітоміцин С).

Однак протягом своєї еволюції бактерійні клітини виробили певні механізми, що забезпечують стабільність генетичного коду, оберігають його від мутацій або ліквідують їх негативні наслідки. Вони називаються репараціями.Репаративні процеси поширені у мікробів і контролюються за допомогою спеціальних генів.

Виділяють два види репарацій: фотореактиваціята темнова.ФотореактивацІя захищає клітину від негативної дії ультрафіолетової радіації, яка викликає утворення тимінових димерів. На сонячному світлі { 300-400 нм) утворюються особливі ферменти, які руйнують зв'язки між піримідиновими димерами.

Феномен темнової репарації складніший за попередній. Його сутність полягає в тому, що особливі ферменти знаходять мутовану ділянку ДНК і вирізають її. За допомогою ДНК-залежної ДНК-полімерази комплементарно відновлюється вихідна структура молекули, і ферменти лігази зшивають її з материнською ниткою.

Для одержання мутантів розроблено методи, засновані на виявленні різниці в швидкості росту бактерій, різної здатності їх до виживання тощо. Найчастіше використовують метод реплік Ледер- бергів . Для цього чисту культуру бактерій, на яку діяв мутагенний фактор, засівають на повноцінне щільне живильне середовище з розрахунку, щоб виросло 100-200 ізольованих колоній. Після цього за допомогою штампа-реплІкатора, вкритого оксамитом, діаметром дещо меншим за чашку Петрі колонії переносять на мінімальне живильне середовище. На ньому виростають тільки колонії прототрофних організмів. Порівнюючи їх розташування з вихідною материнською чашкою, знаходять колонії, утворені бактеріями-мутантами. їх відсівають на живильні середовища для одержання чистої культури і вивчають морфологічні, культуральні, антигенні, біохімічні, біологічні та інші властивості. Своєрідною формою генотипної мінливості бактерій є явище дисоціації. Його можна спостерігати при культивуванні мікроорганізмів на щільних живильних середовищах. Ізольовані колонії мікроорганізмів певного виду утворюють на поверхні середовища колонії двох типів - S-форми (smooth - гладенький) і R-форми (rough -шорсткий) . Колонії першого типу -гладенькі, блискучі, з рівними краями Колонії R-типу, навпаки, мутні, шорсткі, з нерівним зазубреним краєм. Виявилось, що деякі властивості мікроорганізмів, незважаючи на те, що вони належать до одного й того ж виду, також відрізняються. Так, клітини S-форми колоній, нормальної морфології, викликають дифузне помутніння бульйону, біохімічно вони більш активні, повноцінні в антигенному відношенні, більш вірулентні, їх виділяють, як правило, в гострому періоді захворювання. Збудники чутливі до бактеріофагів і стійкі до фагоцитів, бактрицидної дії сироватки крові.

Мікроорганізми, що утворюють R-форми колоній, мають слабшу біохімічну активність, менш чутливі до дії бактеріофагів і мають менш виражені вірулентні властивості. Винятком є збудники туберкульозу, сибірки, чуми.

Дослідження довели, що такі зміни відбуваються внаслідок мутацій у генах, що детермінують синтез окремих компонентів мембран бактерій.

Вважається, що дисоціація надає мікробам певних селективних переваг при Існуванні в організмі хазяїна, і в той же час вона утруднює діагностику інфекційних хвороб, насамперед, дизентерії та ешерихіозів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Організація генетичного матеріалу бактерії.	\|	Генетичні рекомбінації.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.