PROMĚNLIVOST BAKTERIÍ Fenotypové změny Genotypové změny Přenos genů Konjugace Transdukce

Historicky – názor o úplné plejomorfii

Později monomorfismus

Relativně velká proměnlivost bakterií: reakce na vnější podmínky rychlost množení haploidní chromosom

Obecné genetické zákony platí i pro bakterie

Nyní bakterie významný objekt genetiky

Geny: chromosomální x extrachromosomální

Změny:

zasahující genotyp – jsou dědičné

zasahující fenotyp (= umožnění fenotypové realizace vlastnosti)

Fenotypové změnyMají dočasný ráz

Reakce na vnější podmínky

Zasahují celý soubor (většinu buněk) adaptivní enzymy – indukce enzymu substrátem velikost buňky přítomnost bičíků disociace kolonií = změny morfologie kolonií spojené i se změnami

některých vlastností, např.: S – hlenovité – toxičtější,

odolnější R – drsné - méně virulentní i nižší

toxicita (u streptokoků 6 fází)

Genotypové změny – mutacezměny v uspořádání nukleotidů v DNA

Delece – zařazení- přesmyk… 1 či více párů

Mutace: spontánní x indukované

Mutageny - zvyšují frekvenci mutací:

chemomutageny (bromouracil…), radiační mutace (UV a γ záření)

Projev mutací vzhledem k haploiditě okamžitý (není recesivita)

Letální mutace znamenají okamžitou smrt buňky

Mutace - dědičné (při replikaci přechází informace do dceřiných buněk) diskontinuální (nárazovité) řídké, zasahují malý počet jedinců, pravděpodobnost 1:106-109

specifické – zasahují určitý determinovaný znak nezávislé mohou být spontánní (není známa příčina)

Přenos genůU vyšších organismů – sexuální procesy (zygota nositelem vlastností obou rodičů)

U bakterií sexuální procesy nejsouAlternativou „parasexuální“ procesyPro většinu hub důležitá součást životního cyklu

1. Konjugace = předání informace donora akceptoroviPodmínky: - rozdílnost buněk (přítomnost F plasmidu), sex-pilyEtapy: - sex-pily vytvoří kanálek

- F plasmid se „otevře“ (DNA není již kruhovitá)- jedno vlákno koncem 5´vstupuje do akceptora (může být přerušeno)- replikace – vznik 2. vlákna

Hfr konjugace: Plasmid je součástí chromosomu a při přestupu může přenést i část chromosomální informace

Konjugace: Hfr konjugace:

2. Transdukce = přenos genetické informace vektoremV přírodních podmínkách je hlavní vektor virus, který „omylem“ během své replikace přijal DNA hostitele

Další vektory: plasmidy, kosmidy (umělé)Přenášena jen malá část DNA Pravděpodobnost: 1:106-108Tři typy příjmu: - rekombinantní = fragment DNA se váže na chromosom

- abortivní – DNA nevstupuje do chromosomu- plasmidový

3. Transformace = buňka recipienta přijímá volnou DNA z vnějšího prostředí a zabudovává ji do chromosomu

Pravděpodobnost menší – DNA relativně velká a může být v buňce rozložena endonukleasamivstup možný pro malý fragment (2000-5000 nukleotidových párů)

4. Extrachromosomální přenos genů = přenos zabezpečený plasmidy zvláště R

Plasmid = dodatečná genetická informaceAutoreplikační jednotka nezávislá na replikaci chromosomální DNAVýrazné zvýšení genetické variabilityPři dělení buňky variabilita přechodu plasmidů do dceřinných buněk;

možná i ztráta (curing)

Oprava DNA, restrinkce

= schopnost buňky opravit změněnou (poškozenou) DNA = podpora homeostase

poškozený nukleotid (např. guanin metylací, či thymin zdvojením) je

rozpoznán a změna je enzymaticky odstraněna

bakterie mají regulační systém pro opravy = SOS regulon

Genové manipulace = řízená a cílená změna genomupřevážně založeno na transdukci

Fáze:Získání genu1. rozštěpení genomu donora restrinkčními endonukleasami (restrinktasami)2.prostřednictvím mRNA – slouží jako matrice pro synthesu DNA reversní

transkriptasou3.synthesa genu podle jeho mapy (DNA synthetiser)4.nákup genuVýběr vhodného vektoru

nejčastěji R plasmid, nutná přítomnost vhodných markerů (resistence na antibiotika), mapa plasmidu (znalost míst, kde je DNA plasmidu „otevřena“ restrinktasamiKonstrukce rekombinantního plasmidu

otevření plasmidu restrinktasouvložení genu ligasouvýsledek: směs rekombinantních a původních plasmidůKonstrukce rekombinantní buňky

plasmidy vstupují do buněk akceptoravýsledek: směs 3 typů buněk:původní + s nezměněným plasmidem + s rekombinantním plasmidemVýběr rekombinantní buňky

založen na využití márkerůKlonování rekombinantní buňky

namnožení se sledováním stability nové vlastnostiVytvoření podmínek pro expresi genu

optimalizace prostředí a vnějších podmínek pro fenotypové uplatnění genu

PSTI

AMP RESIST.

Použití plasmidu pro klonování:1. štěpení BAMHI restrinktasou2. DNA ligasa3. transformant resistentní A + T4. transformant resistentní A citlivý T

Detekce rekombinantní bakterie (3 možnosti):- 0 nerezistentní- TC + AMP (pův. plasmid)- AMP (rekombinantní plasmid)