нуклеиновых кислот и даже в полисахаридах (Loretto Chapel, Santa Fe,
NM/© Sarbo )В.В. Леонов, 2013
Ханты-Мансийская государственная медицинская академия
Кафедра биологии с курсом микробиологии
Генетика бактерий
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Спирали встречаются во многих областях: в архитектуре, в макромолекулах белков,
Содержание
- 1. Спирали встречаются во многих областях: в архитектуре, в макромолекулах белков,
- 2. Различия геномов клеточных форм жизни
- 3. Различия геномов клеточных форм жизни
- 4. Различия геномов клеточных форм жизни
- 5. 1. Нуклеоид2. Плазмиды3. Мобильные генетические элементы (МГЭ)Генетический
- 6. Геном бактерийГены «домашнего хозяйства» (от англ. housekeeping
- 7. Различия геномов клеточных форм жизни
- 8. Различия геномов клеточных форм жизни
- 9. Различия геномов клеточных форм жизни
- 10. Независимые от бактериальной хромосомы фрагменты ДНК (от
- 11. Как устроены плазмиды?Модули основного репликона и переносаNB! Несколько генов резистентности
- 12. 1. По способности к самостоятельному горизонтальному переносу
- 13. Классификация плазмид2. По наличию генов, расширяющих адаптивные возможности клетки-хозяина:Резистентности (R-плазмиды)Токсинообразования (Tox-плазмиды)Персистенции (АЛА-плазмида)Бактерициногении (Col-плазмиды)ДеградацииКриптоплазмиды ……………………
- 14. Мобильные генетические элементыМобильные сегменты ДНК, непосредственно перемещающиеся
- 15. Мобильные генетические элементы2. Сложные транспозоны (Тn)от англ. transposable element
- 16. Простые транспозоныИндукция мутаций типа делеций или инверсий
- 17. Виды изменчивостиИЗМЕНЧИВОСТЬМодификационнаяГенотипическаяФакторвозникновенияповерхностьбиохимияморфологияЗакрепляются в генотипеНе закрепляются в генотипеРецептируемые
- 18. Фазовые вариации – на поверхность бактериальной клетки
- 19. Фазовая вариация пилей у Neisseria gonorrhoeae
- 20. 1. Регуляция на транскрипционном уровне Теория
- 21. R,S-диссоциация бактерийS (от англ. smooth - гладкий)
- 22. Генотипические рекомбинацииГенетические рекомбинацииТрансформацияКонъюгацияТрансдукция
- 23. Что такое трансформация?Гриффит (1928)показал на Streptococcus pneumoniaeдва штамма: вирулентный и авирулентныйКак это могло случиться ???!!
- 24. Что такое трансформация?Хромосомная ДНКФрагменты ДНК клетки-донораКлетка-реципиент поглощает
- 25. Дж. Ледерберг, Э. Татум (1946)Горизонтальный перенос генов
- 26. ДИАГНОСТИКАЛ Е Ч Е Н И Е
- 27. Технология рекомбинантных ДНКТехнология рекомбинантных ДНК (молекулярное клонирование
- 28. Технология рекомбинантных ДНКНужная последовательностьВекторная ДНКРекомбинантная ДНККлонирующий векторДонорная ДНКФерментативное расщеплениеФерментативная линеаризация
- 29. Технология рекомбинантных ДНККлетка-хозяинСинтез белка, кодируемого клонированным геномБелокВведение рекомбинантной ДНК в клетку-хозяина
- 30. Методы молекулярной диагностики Молекулярная диагностика (MDx) –
- 31. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)К. Маллис (1985)ПЦР –
- 32. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)Исходная ДНКДНК-полимераза Taq dNTPПраймеры Р1 и Р2СинтезИсходная цепьИсходная цепьР112121212
- 33. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)Исходная цепь«Длинная матрица»«Длинная матрица»Исходная цепьР1Р21212
- 34. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)Денатурация РенатурацияР1Р21212Синтези т.д.1212
- 35. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)Детекция продуктов ПЦР
- 36. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)Детекция продуктов ПЦР
- 37. Если есть вопросы?Медицинская микробиология, вирусология и иммунология.
- 38. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
- 39. 3. Амплификация геновГены холерогена сtx и шигаподобных
- 40. ТрансдуктантКлеткареципиентA+B–B–A+A–РекомбинацияКлетка-донорA+B+A+B+ДНК фагаA+Что такое трансдукция?Показал Э. Ледерберг с
- 41. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)Компоненты ПЦР:1. Два синтетических
- 42. 3. По относительной длине:Небольшие – до нескольких
- 43. НуклеоидГистоны H2A, H2B, H3, H4Гистоноподобные белки HU,
- 44. Карта островов патогенности LEE ЭПКП (от англ.
- 45. Скачать презентанцию
Различия геномов клеточных форм жизни
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Спирали встречаются во многих областях: в архитектуре, в макромолекулах белков,
Слайд 51. Нуклеоид
2. Плазмиды
3. Мобильные генетические элементы (МГЭ)
Генетический аппарат бактерий
«Тень» E.
сoli после осмотического шока и высвобождения ДНК
Бактериальная хромосома
Плазмида
Слайд 6Геном бактерий
Гены «домашнего хозяйства» (от англ. housekeeping genes)
Набор генов, абсолютно
необходимых для автономной жизнедеятельности бактерий (как гетеротрофа)
Гены «роскоши» (от англ.
luxury genes)Все гены, расширяющие адаптивные возможности бактерий для существования во внешней среде (в том числе в организме хозяина)
Слайд 10Независимые от бактериальной хромосомы фрагменты ДНК (от 1 т.п.н. до
нескольких сотен т.п.н.) замкнутые в кольцо
У Streptomyces spp., Borrelia spp.
и Rhodococcus spp. плазмиды линейныеНоменклатура: рBR322, R100, RSF1010
Плазмиды
Слайд 11Как устроены плазмиды?
Модули основного репликона и переноса
NB! Несколько генов резистентности
Слайд 121. По способности к самостоятельному горизонтальному переносу в другую клетку-хозяина:
Неконьюгативные
– не содержащие генов F-фактора
Коньюгативные (F-плазмиды) – кодируют F-фактор (половые
пили)Классификация плазмид
Слайд 13Классификация плазмид
2. По наличию генов, расширяющих адаптивные возможности клетки-хозяина:
Резистентности (R-плазмиды)
Токсинообразования
(Tox-плазмиды)
Персистенции (АЛА-плазмида)
Бактерициногении (Col-плазмиды)
Деградации
Криптоплазмиды
……………………
Слайд 14Мобильные генетические элементы
Мобильные сегменты ДНК, непосредственно перемещающиеся внутри генома из
одного сайта в другой называются транспозонами
(П.Старлинжер, 1970)
1. Простые транспозоны (IS-элементы)
от
англ. Insertion sequences
Слайд 16Простые транспозоны
Индукция мутаций типа делеций или инверсий (при перемещении)
Регуляция активности
генов
Координация взаимодействия сложных транспозонов, бактериофагов, плазмид между собой и с
бактериальной хромосомойСложные транспозоны
1. Синтез токсинов
2. Устойчивость к антибиотикам
3. Синтез сахаролитических ферментов
4. Индукция мутаций
Функции МГЭ
Слайд 17Виды изменчивости
ИЗМЕНЧИВОСТЬ
Модификационная
Генотипическая
Фактор
возникновения
поверхность
биохимия
морфология
Закрепляются в генотипе
Не закрепляются в генотипе
Рецептируемые условия окружающей
среды
Мутагены, МГЭ
Фазовые вариации
Антигенная изменчивость
Полиморфизм
Ферментативная активность
Синтез
токсинаИзменение/
появление новых
свойств
Слайд 18Фазовые вариации – на поверхность бактериальной клетки поочередно экспрессируются определенные
компоненты, взаимозаменяя друг друга
Антигенная изменчивость – это модификация в молекуле
того или иного поверхностного маркера (антигена)Виды изменчивости
Слайд 19
Фазовая вариация пилей у Neisseria gonorrhoeae
pilS («молчащий ген»)
pilЕ
(экспрессируемый ген)
pilS (новый вариант «молчащего» гена»)
pilЕ (новый вариант экспрессируемого гена)
Р
Р
Геномные перестройкиМеханизмы изменчивости
Слайд 201. Регуляция на транскрипционном уровне
Теория оперона, Ф. Жакоб
и Ж. Моно (1961)
2. Регуляция на посттранскрипционном
и посттрансляционном
уровнеПроцессинг белков
Механизмы изменчивости
Слайд 21R,S-диссоциация бактерий
S (от англ. smooth - гладкий)
R (от англ. rough - шероховатый) М (от англ.
mucoid - слизистый)Механизмы изменчивости
Слайд 23Что такое трансформация?
Гриффит (1928)
показал на Streptococcus pneumoniae
два штамма: вирулентный и
авирулентный
Как это могло случиться ???!!
Слайд 24Что такое трансформация?
Хромосомная ДНК
Фрагменты ДНК клетки-донора
Клетка-реципиент поглощает ДНК клетки-донора
Рекомбинация
между ДНК клетки-донора и ДНК клетки-реципиента
Клетка-реципиент
Деградация фрагментов ДНК клетки-донора
Трансформант
Гриффит (1928)
показана на Streptococcus pneumoniaeЧастота процесса 10-6- 10-8
Слайд 25Дж. Ледерберг, Э. Татум (1946)
Горизонтальный перенос генов (1% популяции)
Важная роль
в эволюции
Что такое конъюгация?
Hfr-перенос
F-фактор
Пили
Встраивание
F-фактора
в хромосому
Хромосома
Частичная копия хромосомы-донора
Сломанный мостПереданные гены
Hfr- клетка
F-фактор
Хромосома
Мост
F-фактор (плазмида)
Копируемый F-фактор
Реципиент
Донор
Перемещение F-фактора или конъюгативных плазмид
Hfr (от англ. high frequency of recombination - высокая частота рекомбинаций)
F (от англ. fertility – плодовитость)
Слайд 26ДИАГНОСТИКА
Л Е Ч Е Н И Е
ПРОФИЛАКТИКА
Обнаружение
атипичных форм
возбудителя
(L-формы и др.)
Генетические методы:
ДНК-гибридизация, ПЦР и др.
Геносистематика
Преодоление
антибиотико-
резистентности
Создание
искусственных
вакцин
Создание
эубиотиков
Генно-
инженерные
Генные
Г Е Н Н А Я ИНЖЕНЕРИЯ
Прикладные аспекты генетики бактерий
Слайд 27Технология рекомбинантных ДНК
Технология рекомбинантных ДНК (молекулярное клонирование или генная инженерия)
– это совокупность экспериментальных процедур, позволяющая осуществить перенос генетического материала
из одного организма в другой.
Слайд 28Технология рекомбинантных ДНК
Нужная последовательность
Векторная ДНК
Рекомбинантная ДНК
Клонирующий вектор
Донорная ДНК
Ферментативное расщепление
Ферментативная линеаризация
Слайд 29Технология рекомбинантных ДНК
Клетка-хозяин
Синтез белка, кодируемого клонированным геном
Белок
Введение рекомбинантной ДНК в
клетку-хозяина
Слайд 30Методы молекулярной диагностики
Молекулярная диагностика (MDx) – раздел диагностики in vitro,
включающий все специфические методы, направленные на анализ нерегулярных биополимеров: нуклеиновых
кислот и белковПОИСК СПЕЦИФИЧНЫХ
БЕЛКОВЫХ и ПОЛИСАХАРИДНЫХ СТРУКТУР
(серологические реакции для I и II принципов диагностики)
ПОИСК СПЕЦИФИЧНЫХ
НУКЛЕОТИДНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ (I принцип диагностики)
ГИБРИДИЗАЦИОННЫЕ
АМПЛИФИКАЦИОННЫЕ
ММГ – метод молеку-лярной гибридизации - на ДНК-чипах
ПЦР/ЛЦР-ЭФ – полиме-разная / лигазная цепная реакция - с электро-форетической детекцией
ПЦР/ЛЦР – полимеразная / лигазная цепная реакция - с флуориметрической детекцией
ПЦР/ЛЦР-РВ – в реальном времени
ПЦР/ЛЦР-КТ – по конечной точке
на иммуно-чипах
MDx
МФА – метод флюо-ресцирующих антител
ИЭФ –
иммуно-
электро-
форез
ИФА –
иммуно-
ферментный-
анализ
иммуно-блоттинг (western-blot)
в планшетах
для
люми-
несцентной
микроско-
пии
Активно
внедряются
СЕКВЕНА-ЦИОННЫЕ
Слайд 31Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
К. Маллис (1985)
ПЦР – это эффективный способ
получения in vitro большого числа копий специфических нуклеотидных последовательностей.
Кэрри Маллис
Нобелевская
премия по химии 1993 г.
Слайд 32Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
Исходная ДНК
ДНК-полимераза Taq dNTP
Праймеры Р1 и Р2
Синтез
Исходная
цепь
Исходная цепь
Р1
1
2
1
2
1
2
1
2
Слайд 33Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
Исходная цепь
«Длинная матрица»
«Длинная матрица»
Исходная цепь
Р1
Р2
1
2
1
2
Слайд 37Если есть вопросы?
Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. В. 2-х томах.
Т. 1: учебник для мед вузов / под ред. В.В.
Зверева, М.Н. Бойченко. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. 448 с.Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах. Т.1,2. Пер. с англ. / Под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля. М.:Мир, 2005. 656 с.
Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология: учебник для мед вузов / СПб.: СпецЛит, 2008. – 767 с.
Salyers, A., and D. Whitt. 1994. Bacterial Pathogenesis: A Molecular Approach, ASM Press, Washington D.C. pp.141-155,169-181.
Слайд 39
3. Амплификация генов
Гены холерогена сtx и шигаподобных токсинов slt способны
амплифицироваться в процессе инфекции или перед инфекцией
4. Делеция генов
У Haemophillus
influenzae может делетироваться из генома участок (1,5 т.п.н.), ответственный за капсулуДелетироваться могут «острова патогенности»
Механизмы изменчивости
Слайд 40Трансдуктант
Клетка
реципиент
A+
B–
B–
A+
A–
Рекомбинация
Клетка-
донор
A+
B+
A+
B+
ДНК фага
A+
Что такое трансдукция?
Показал Э. Ледерберг с фагом Р22 и
Salmonella typhimurium (1951)
1. Специфическая трансдукция (общая)
Осуществляется перенос любого фрагмента ДНК
2.
Специфическая трансдукция (частная)Осуществляется перенос определенного фрагмента ДНК
3. Абортивная трансдукция
Фрагмент ДНК-донора не встраивается в хромосому реципиента, а остается в цитоплазме (в конечном счете утрачивается в потомстве)
Слайд 41Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
Компоненты ПЦР:
1. Два синтетических олигонуклеотидных праймера (длиной
примерно по 20 нуклеотидов), комплементарные участкам ДНК-мишени.
2. ДНК-мишень длиной от
100 до 35 т.п.н (исследуемый материал).3. Термостабильная ДНК-полимераза из бактерии Thermus aquaticus.
4. Четыре дезоксирибонуклеотида.
Слайд 423. По относительной длине:
Небольшие – до нескольких десятков тысяч пар
нуклеотидов
Мегаплазмиды – от ста тысяч пар нуклеотидов
Классификация плазмид
Слайд 43Нуклеоид
Гистоны H2A, H2B, H3, H4
Гистоноподобные белки HU, H-NS
Топология хромосом: кольцевая
Топология
хромосом: линейная
0,04- 50 млрд. н.п
0,5-13 млн. н.п
ЭУКАРИОТЫ
ПРОКАРИОТЫ
Слайд 44Карта островов патогенности LEE ЭПКП (от англ. «locus enterocyte effacement»)
Функционально
LEE разделен на три домена:
Центральный еае, кодирующий интимин, способствующий контакту
E.coli с клеткой хозяинаОбласть, кодирующую секретируемые белки Esp
Область (большая) с генами esc и sep, кодирующими аппарат секреции III типа
Функции МГЭ
Elliott S.J., Yu J., Kaper J.B. // Infect. Immun., 1999. V.67. P. 4260-4263
