Вставочные (инсерционные) последовательности IS-элементы
это участки ДНК, способные перемещаться из одного участка репликона в другой, а также между репликонами.
IS Последовательность (не способна к самостоятельной
репликации)
IS-элементы содержат гены, которые необходимы для их собственного перемещения:
ген, кодирующий фермент транспозазу, обеспечивающую процесс исключения IS- элемента из ДНК и интеграцию в новый локус; ген, детерминирующий
синтез репрессора, который регулирует весь процесс перемещения.
Плазмида
Геном – совокупность генов
Транспозоны
это сегменты ДНК, обладающие теми же свойствами, что и IS-элементы, но имеющие структурные гены, т.е. гены, обеспечивающие синтез молекул, обладающих специфическим биологическим свойством, например токсичностью, или обеспечивающих устойчивость к антибиотикам.
µ. Фаг –
умеренный
дефектный
аналог
транспозона
Плазмида
Транспозон
(не способен к репликации самостоятельно)
Геном – совокупность генов
Функции подвижных генетических элементов
Перемещаясь по репликону или между репликонами, подвижные генетические элементы вызывают:
•инактивацию генов тех участков ДНК, куда они, переместившись, встраиваются;
•образование повреждений генетического материала;
•слияние репликонов, т.е. встраивание плазмиды в хромосому;
•распространение генов в популяции бактерий, что может приводить к изменению биологических свойств популяции, смене возбудителей инфекционных заболеваний;
•способствует эволюционным процессам среди микробов.
Изменения бактериального генома, а следовательно свойств бактерий могут происходить в результате мутаций и рекомбинаций.
Мутации это изменения в последовательности
отдельных нуклеотидов ДНК, которые ведут к различным изменениям свойств бактерий (изменение морфологии, возникновение ауксотрофности – потребности в факторах роста, к устойчивости к антибиотикам, изменению чувствительности к температуре и др.
ГЕННЫЕ
Выпадение,
вставка, замена гена
МУТАЦИИ
По числу генов или характеру изменений ДНК
ХРОМОСОМНЫ
Е
Выпадение,
повторение,
инверсия
участка
ДНК
Делеции (выпадение нескольких пар нуклеотидов)
Различают:
терминальные (утрата
концевого участка хромосомы)
интеркалярные (утрата
участка на внутреннем участке хромосомы) делеции
Дупликации(удвоение) – добавление нуклеотидных пар
Транслокации или инверсии – перестановки нуклеотидных пар
Различают:
парацентрические
(инвертированный фрагмент лежит по одну сторону от центромеры)
перицентрические
(инвертированный фрагмент лежит по разные стороны от центромеры) инверсии.
a — нормальная хромосома,
b — парацентрическая инверсия,
c — перицентрическая инверсия.
МУТАЦИ |
||
И |
|
|
СПОНТАННЫЕ |
ИНДУЦИРОВАННЫЕ |
|
возникающие |
появляются под |
|
самопроизвольно, |
влиянием внешних |
|
без воздействия |
(мутагенных) факторов |
|
извне |
Мутагены бывают |
|
|
||
|
физическими (УФ-лучи, |
|
Точечные спонтанные мутации |
гамма-радиация), |
|
возникают в результате |
химическими |
|
возникновения ошибок при |
(азотистая кислота), |
|
репликации ДНК |
биологическими |
|
(транспозоны) |
||
|
||
Спонтанные хромосомные аберрации |
||
(протяженные мутации) |
|
|
Последствия мутаций для клетки и
организма
Мутации, которые ухудшают деятельность клетки в многоклеточном организме, часто приводят к уничтожению клетки (апоптозу).
Если внутри- и внеклеточные защитные механизмы не распознали мутацию и клетка прошла деление, то мутантный ген передастся всем потомкам клетки и, чаще всего, приводит к тому, что все эти клетки начинают функционировать иначе.
Мутация в соматической клетке сложного многоклеточного организма может привести к злокачественным или доброкачественным новообразованиям, мутация в половой клетке — к изменению свойств всего организма-потомка.