Плазмиды и их классификация.

Плазмиды— кольцевидные молекулы ДНК, способные к саморепликации. Их возможные состояния:

1. автономное (в цитоплазме);

2. интегрированное (в нуклеоиде).

Конъюгативные плазмиды способны к самопереносу из одной клетки в другую. Неконъюгативные плазмиды способны к переносу с помощью конътативных плазмид и бактериофагов.

Функции плазмид:

· регуляторная – компенсирует нарушение функции ДНК нуклеоида

· кодирующая – вносит в генотип новую информацию

Плазмиды подразделяются на различные категории в зависимости от свойств, которые они кодируют у бактерий:

Конъюгация и конъюгативные плазмиды.

К конъгативным плазмидам относятся F-плазмиды, плазмиды бактериоциногении и часто R-плазмиды.

F-плазмида, или половой фактор. Контролирует синтез половых ворсинок (sex или F-pili), которые способствуют эффективному спариванию бактерий-доноров с реципиентными клетками при конъюгации. F-плазмида реплицируется в независимом от хромосомы состоянии и передается при конъюгации в клетки бактерий-реципиентов.

Перенос генетического материала (ДНК) детерминируется tra-опероном F-плазмиды (от англ. transfer — перенос), обеспечивающим конъюгативность. F-плазмиды содержат только tra-оперон, в их составе нет никаких других генов.

F-плазмида может встраиваться в бактериальную хромосому и находиться с ней в интегрированном состоянии.

F-плазмиды:

Конъюгация - однонаправленная передача генетической информации в результате непосредственного контакта между донорной и реципиентной клетками

Бактерии, имеющие F-плазмиду, называются мужскими F⁺-клетками. Женские (F-) клетки не имеют этой плазмиды. F¢-клетки – клетки, у которых F-плазмида несёт дополнительные донорские гены.

Процесс конъюгации между F⁺ и F- клетками имеет следующие стадии:

1.установление контакта между донором и реципиентом с помощью половых ворсинок;

2.прохождение генетического материала через канал половой ворсинки от донора к реципиенту;

3.рекомбинация между донорской и реципиентной ДНК.

F-плазмида может находиться как в автономном состоянии в цитоплазме, так и в интегрированном с хромосомой клетки. Находясь в автономном состоянии, она контролирует только собственный перенос при конъюгации. В результате F- клетка превращается в F⁺ клетку, содержащую F-плазмиду. Если F-плазмида интегрирована с хромосомой бактерии, то при конъюгации она контролирует перенос части хромосомной ДНК в клетку-реципиент. С помощью интегрированной F-плазмиды частота переноса хромосомных генов между бактериями существенно возрастает. Поэтому бактерии, у которых F-плазмида интегрирована с хромосомой, обозначают как Hfr (от англ. high frequency recombination), т.е. обеспечивающие высокую частоту рекомбинаций.

R-плазмида. Бактериоциногенный фактор. Бактериоцины. Бактериоцинотипирование. Бактериоциногенотипирование.

Бактериоциногенные плазмиды(на примере Col-плазмиды E.coli)

плазмиды, детерминирующие синтез колицинов (антибиотикоподобных веществ)

n состав

– гены, детерминирующие синтез колицина

– tra-оперон

n особенности

– редко интегрируют в нуклеоид

– обычно репрессированы

– при их дерепрессии бактериальная клетка синтезирует колицины и погибает (потенциально летальная плазмида)

n биологическое значение

– «разрежение» бактериальной популяции при истощении питательной среды

n медицинское значение

– участвуют в нормализации естественного микробиоценоза кишечника

Свойства бактериоцинов:

n Представляют собой вещества белковой природы и функционируют как антибиотики с узким спектром действия.

n Вызывают гибель клетки не нарушая ее целостности.

n Ингибируют синтез ДНК, РНК и белка.

n Обладают летальным признаком – после выделения бактериоцина бактериальная клетка может погибнуть.

n Клетка, выделяющая бактериоцины, устойчива к действию гомологичных бактериоцинов извне.

Практическое значение бактериоциногении:

1. Бактериоциногения обеспечивает один из видов антагонистических взаимоотношений. Бактериоциногения у нормальной микрофлоры – это фактор, обеспечивающий устойчивость организма к инфекции, у патогенных микроорганизмов – это фактор их патогенности.

2. Бактериоциногения – это эпидемиологическая метка микроорганизма, являясь наследственным признаком, т.е. определенный штамм бактерий выделяет бактериоцины соответствующего типа.

3. Из живых колициногенных штаммов E. coli М17 готовят лечебный препарат – колибактерин.

Бактериоцинотипирование см. протокол!

R-плазмиды:

Практическое значение учения о генетике.

Генная инженерия в медицинской микробиологии:

Продукты, получаемые генно-инженерным способом с помощью рекомбинантных штаммов бактерий

– вакцины

– гормоны

– интерфероны

– цитокины

Получение рекомбинантной вакцины для профилактики гепатита В

Встраивание гена вируса гепатита В, детерминирующего синтез HBs-Ag (поверхностный антиген вируса гепатита) в геном дрожжевой клетки

ò

Манифестация (проявление) гена

ò

Синтез дрожжевой клеткой HBs-Ag

ò

Очистка HBs-Ag

ò

Вакцина, содержащая HBs-Ag, но не содержащая вирусных частиц или их фрагментов

Молекулярно-генетические методы. ПЦР. Молекулярная гибридизация.

Генетические методы, применяемые в микробиологической диагностике:

- процентное содержание Г+Ц бактериальном геноме

- метод молекулярной гибридизации

- полимеразная цепная реакция (ПЦР)