Генетика микроорганизмов презентация

Содержание

Генетическая информация Хранение – ДНК, хромосомы, плазмиды, репликация и репарация Реализация – транскрипция и трансляция Передача – трансформация, конъюгация, трансдукция

Слайд 1Генетика микроорганизмов
Микробиология

Слайд 2Генетическая информация
Хранение – ДНК, хромосомы, плазмиды, репликация и репарация
Реализация – транскрипция

и трансляция
Передача – трансформация, конъюгация, трансдукция

Слайд 3Хранение генетической информации
ДНК – полимер, состоящий из дезоксирибонуклеотидов
Хранение

Слайд 4Хранение генетической информации
Нуклеоид – область цитоплазмы с расположенной в ней ДНК,

а также набором белков для ее функционирования (аппарат репликации и транскрипции) и хранения (ДНК-связывающие белки)
Чаще всего у прокариот одна(?) кольцевая(?) хромосома и, соответственно, одна группа сцепления

Хранение

Слайд 5Хранение

Слайд 6Mycoplasma genitalium – возбудитель урогенитального миксоплазмоза. Внутриклеточный паразит, лишенный клеточной стенки,

а значит практически неокрашиваемый обычными способами.
В силу своей паразитарности имеет очень маленький геном – около 580 т.п.н. – меньше, чем у некоторых вирусов

Хранение

Слайд 7Хранение

Слайд 8Bradyrhizobium japonicum – вид клубеньковых азотфиксаторов, симбионт сои. Имеет один из

самых крупных геномов среди бактерий – около 9-10 млн в зависимости от штамма

Хранение

Слайд 9Хранение

Слайд 10Упаковка эукариотической хромосомы
Хранение

Слайд 11Упаковка бактериальной хромосомы
Суперспирализация – бактериальная хромосома состоит из 50–400 отрицательно суперспирализованных

ДНК петель, средний размер которых около 10 т.п.н.
ДНК петли являются топологически независимыми дискретными хромосомными единицами

Хранение

Слайд 12Упаковка бактериальной хромосомы
nucleoid-associated proteins (NAPs) – белки, ассоциированные с нуклеоидом
Отвечают за

компартментацию молекулы ДНК

Хранение

Слайд 13Упаковка бактериальной хромосомы
Степень и качество упаковки зависит от периода жизненного цикла:
Хранение

Слайд 14Репликация ДНК










Хранение

Слайд 16Хранение генетической информации
Плазмида - относительно короткие (?) кольцевые (?) молекулы ДНК,

реплицирующиеся и функцио-нирующие независимо от хромосомы (?)
Размер – 2-600 т.п.н.
Количество – 1-множество
Плазмида может передаваться от клетки к клетке в процессе конъюгации, либо поглощаться непосредственно из внешней среды в процессе трансформации


Хранение

Слайд 17Функции плазмид
Если плазмида дает бактерии способность быть донором при конъюгации, то

это F-плазмида (fertility)
Если плазмида содержит гены устойчивости к антибиотикам, то это R-плазмида (resistance)
Плазмиды также могут нести гены вирулентности, гены токсинов, гены антибиотиков, гены метаболизма


Хранение

Слайд 18Плазмида – идеальный инструмент М-Г исследований
В молекулярно-генетических исследованиях плазмиды используют как

вектор (=челнок) для доставки генов в бактерии
В состав плазмиды входит:

ori
Сайты рестрикции
Ген устойчивости к антибиотику
Промотор
Целевой ген
Маркерный ген

Хранение

Слайд 21Маркерные гены - GFP
Маркерные гены позволяют узнать результат вставки плазмиды без

каких-либо вмешательств, так как GFP и подобные белки флуоресцируют в ультрафиолете

Хранение

Слайд 22Рестриктазы
Ферменты, разлагающие полинуклеотиды
Экзонуклеазы рестрикции и эндонуклеазы рестрикции
В молекулярно-генетических исследованиях используются для

разрезания ДНК в определенных для каждой рестриктазы местах – сайтах рестрикции

Хранение

Слайд 24ДНК-лигазы
Совместно с рестриктазами всегда идут ферменты лигазы, ответственные за соединение двух

молекул ДНК, то есть действуют обратно рестриктазам

Хранение

Слайд 25ЗАЧЕМ?










Хранение

Слайд 26Транспозоны
Важный фактор изменчивости бактериального генома
Транспозоны – МГЭ, способный перемещаться из одного

сайта в другой как в пределах одной хромосомы, так и внехромосомно вплоть до перемещения в другую клетку
Перемещение транспозонов может приводить к различным мутациям – делециям, дупликациям, инверсиям и т.д.

Хранение

Слайд 27Виды транспозонов
Инсерционные последовательности (IS) – содержат исключительно гены, предназначенные для работы

самого транспозона – транспозазы и регуляторных элементов
Сложные транспозоны содержат помимо этих генов еще и, например, гены устойчивости к антибиотикам

Хранение

Слайд 28Особенности организации генетического материала прокариот
Отсутствие ядра
Транскрипция и трансляция сопряжены во времени

и пространстве

Хранение

Слайд 29Особенности организации генетического материала прокариот
Отсутствие
процессинга
Полицистронные
мРНК






Отсутствие интронов + гаплоидность =

отсутствие накопления «спрятанных» мутаций


Слайд 30
https://youtu.be/plVk4NVIUh8

Слайд 31Эволюционный Эксперимент
Эксперимент по изучению базовых процессов эволюции, начатый в 1988 году

и продолжающийся до сих пор
Организатор – Ричард Ленски

Слайд 32Методика эксперимента
12 популяций одного штамма Escherichia coli выращивали на минимальной среде

с глюкозой
Каждый день 100 мкл популяции высевалось на свежую питательную среду
Каждое 500 поколение (75 дней) замораживалось для дальнейших исследований
К настоящему моменту анализируется более, чем 60000 поколений

Слайд 33Результаты эксперимента
За первые 20000 поколений зафиксировались 45 мутаций
На удивление большинство мутаций

были полезными, а не нейтральными как ожидалось


Слайд 34Результаты эксперимента
После 26000 поколений произошла мутация в гене, ответственном за репарацию


Возросло количество мутаций
Возросло количество зафиксированных мутаций (609)
Такая же мутация возникла и в других популяциях и также зафиксировалась
Из «новых» 609 мутаций большинство на сей раз оказались нейтральными

Слайд 35Результаты эксперимента
Популяция А-3, поколение 33127

Помутнение среды

Мутанты E. coli Cit+, способные усваивать

цитрат натрия

Не одиночная мутация



Среда:

Слайд 36Реализация генетической информации

Реализация

Слайд 37Транскрипция
Одна РНК-полимераза (4 субъединицы)
Для ее работы требуется сигма-субъединица, основная функция которой

– узнавание и связывание с промотором, отсоединяется на этапе элонгации
Терминация транскрипции может проходить с участиям ро-фактора, а может с образованием шпильки РНК

Реализация

Слайд 38Инициация транскрипции
-35 п.н. (бокс Гилберта) и -10 п.н. (бокс Смирнова) от

точки начала транскрипции – промоторная область, с которой связывается σ-фактор
После присоединения 9ого нуклеотида σ-фактор необратимо диссоциирует

Реализация

Слайд 39Элонгация транскрипции
Семнадцатипарный транскрипционный комплекс при элонгации содержит гибрид ДНК и РНК,

содержащий 8 пар оснований — 8-шаговый участок РНК, соединенный с шаблонной цепью ДНК.
По мере выполнения транскрипции рибонуклеотиды добавляются к 3'-концу собираемой РНК, и РНК-полимеразный комплекс движется по цепи ДНК.

Реализация

Слайд 40Терминация транскрипции
Терминация транскрипции у прокариот может происходить с помощью фактора терминации

транскрипции – ρ(ро)-фактора
Либо при образовании шпильки РНК, богатой G-C парами

Реализация

Слайд 42Трансляция прокариот
Отсутствие процессинга мРНК: сплайсинга, КЭПирования и полиаденилирования
мРНК + рибосомы +

аминоацил-тРНК (тРНК+АК) + факторы трансляции + ATP
Инициация + элонгация + терминация

Реализация

Слайд 43Инициация трансляции

Реализация

Слайд 45Терминация трансляции
Появление стоп-кодона в A-сайте
Фактор терминации трансляции (релизинг фактор) входит в

А-сайт
Гидролиз между полипептидов и последней аминоацил-тРНК

Реализация

Слайд 46Трансляция прокариот
https://www.youtube.com/watch?v=KZBljAM6B1s
Реализация

Слайд 47Передача генетической информации
Бесполое размножение – бинарное деление / почкование

Половое размножение –

трансформация, конъюгация и трансдукция

Важно понимать разницу между половым размножением эукариот и «половым размножением» прокариот.
У последних НЕ образуются гаметы, нет их слияния и образования зиготы. Единственное что есть – обмен ДНК в каком-либо процессе



Слайд 48Трансформация
Однонаправленный процесс поглощения ДНК из внешней среды клеткой

Осуществляется только «компетентными» клетками
Компетентность – свойство клеток поздней лаг-фазы. Осуществляется компетентность выработкой клеткой факторов компетентности самостоятельно либо вызывается искусственно

Слайд 50Трансформация плазмидой

Слайд 52Конъюгация
Процесс передачи ДНК от одной клетки к другой при непосредственном контакте

двух клеток
Процесс однонаправленный – от донора к реципиенту
Передача ДНК осуществляется с помощью половых пилей
Необходима F-плазмида

Слайд 54Трансдукция
Перенос ДНК посредством вирусов-бактериофагов
Процесс также однонаправленный
Может быть литической – после которой

клетка умирает, а может быть лизогенной, когда ДНК вируса встраивается в хромосому бактерии
Лизогенная трансдукция может быть специфической (ДНК фага встраивается в конкретно место на хромосоме) и неспецифическая (в случайное место на хромосоме)

Слайд 57Передача генетической информации

Слайд 58CRISPR-Cas9
clustered regularly interspaced short palindromic repeats
Система адаптивного иммунитета бактерий и архей

Слайд 60Регуляция экспрессии генов прокариот
Housekeeping gene
Гены домашнего хозяйства
Конститутивные гены

Экспрессируются вне зависимости от

условий существования
Репликация, цитоскелет, транскрипция, трансляция, первичный метаболизм…

Индуцибельные гены
Гены «роскоши»


Экспрессируются в ответ на изменения внешней среды
БТШ, комплексы ферментов, защита от антибиотиков…

Слайд 61Регуляция работы оперонов
Ф.Жакоб и Ж.Моно в 1961 сформировали теорию регуляции работы

прокариотических генов на примере лактозного оперона у E. coli
Лактозный оперон – индуцибельный оперон, состоит из трех структурных генов:
lacZ  -  β-галактозидаза – фермент, расщепляющий лактозу на глюкозу и галактозу
lacY  - β-галактозидпермеаза – мембранный белок, переносящий лактозу
lacA  -  β-галактозидтрансацетилаза – функция фермента в рамках работы лактозного оперона не ясна

Слайд 62Лактозный оперон

Слайд 63Лактозный оперон: есть глюкоза, нет лактозы
РНК lacI
Транскрипция
Трансляция

Слайд 64Лактозный оперон: есть глюкоза, есть лактоза
РНК lacI
Транскрипция
Трансляция
Трансляция

Слайд 65Лактозный оперон: нет глюкозы, нет лактозы

Слайд 66Лактозный оперон: нет глюкозы, есть лактоза

Полицистронная РНК




Белки
lacZ
lacY lacA

РНК-полимераза

Слайд 67Систематика бактерий и архей
Микробиология

Слайд 68Сложности систематики бактерий
Малые размеры
Малое количество видимых признаков для систематики
Необходимость исследовать биохимию,

физиологию и генетику для описания и систематизации вида

НЕКУЛЬТИВИРУЕМОСТЬ большинства бактерий
Размытость понятия «вид» для бактерий

Слайд 69Вид

Штамм – культура МО, выделенная единовременно из одного источника

Клон –

совокупность потомков одной клетки

Слайд 70Варианты систематики - Система бактерий Берджи
Грамотрицательные эубактерии, имеющие клеточные стенки (16

групп)
Грамположительные эубактерии, имеющие клеточные стенки (13 групп)
Эубактерии, лишенные клеточных стенок (микоплазмы)
Архебактерии (5 групп)

Слайд 71Филогенетическая систематика

Слайд 72Филогенетическая систематика
Археи – 3 филы и фантомная фила (Crenarchaeota, Euryarchaeota, Nanoarchaeota)

Бактерии

– 23 филы и фантомные филы бактерий

Похожие презентации

Climatic requirements of plants 298
Большие и маленькие кошки 228
Микробиология как наука, предмет ее изучения, исторические этапы развития, задачи медицинской микробиологии 441
История развития физиологии. Вклад отечественных и зарубежных ученых в ее развитие 1249
Corn: Diversity and Origins 205
Место человека в систематике 318

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика