Презентация на тему "ГЕНЕТИКА"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Кафедра медицинской биологии, микробиологии, вирусологии и иммунологии ГЕНЕТИКА БАКТЕРИЙ И ВИРУСОВ. ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ И ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ. Лектор ас. Е.В. Покрышко

• 
  Слайд 2

  План лекции

  Строение генетического аппарата клетки. Внехромосомные элементы наследственности. Мутации. Рекомбинации. Основы генной инженерии. Генетика вирусов.

• 
  Слайд 3

  История развития молекулярной биотехнологии

• 
  Слайд 4
  
• 
  Слайд 5

  F. Crick i J. Watson

• 
  Слайд 6
  
• 
  Слайд 7
  

  Генетический материал бактерий представлен: хромосомой (одна, замкнутая в кольцо) внехромосомными элементами наследственности: плазмидами транспозонами IS-элементами

• 
  Слайд 8
  

  Плазмидынеобязательные компоненты микробных клеток, могут иметь линейную или кольцевую структуру, и неспособны к самостоя-тельной репликации.

  Транспозоны – мигрирующие элементы, имеют гены для переноса внутри клеток и одновременно содержат гены резистентности к антибиотикам, ионам тяжелых металов. IS-элементы – мигрирующие гены, которые способны на перенос внутри клеток и с одного участка ДНК на другой; е - плазмиды - обязательный компонент микробных клеток, в состав которых входит ДНК и РНК.

• 
  Слайд 9

  Транспозон и IS элемент

  Транспозон содержит структурные гены иповторяющиеся участки

• 
  Слайд 10

  Функции IS-элементов

  1.Координирующая: взаимодействие транспозонов, плазмид, умеренных фагов между собой и хромосомой бактерии, обеспечивая их репликацию. 2. Регуляторная: вызывают инактива-цию генов, или служат промоторами (участки ДНК, которые регулируют экспрессию клеточных генов). 3. Индуцируют мутации по типу делеции или инверсии

• 
  Слайд 11

  Функции транспозонов

  1. Регуляторная. 2. Кодирующая. 3. Индуцируют мутации. 4. Вызывают хромосомные аберрации.

• 
  Слайд 12

  Классификация плазмид

  По размещению в клетке: внехромосомные интегрироованные По типу передачи: конъюгативные (трансмиссивные, имеют tra-ген) неконъюгативные По признакам,что обуславливают определённые свойства микроорганизмов

• 
  Слайд 13

  Види плазмід

  Сol – продукция колицинов HLy – продукция гемолизинов Tol – расщепление толлуола, ксилола Ent– продукция энтеротоксина Nif – связывание азота у K. pneumoniae Ti – образование опухолей у растений Плазмиды деградации: Саm – расщепление камфоры Oct - расщепление октана Sal - расщепление салицина Виды плазмид

• 
  Слайд 14

  Функциональные свойства плазмид

  Антибиотико- резистентность пенициллин Гибель клетки пенициллин Пролиферация антибиотико- резистентных штаммов R-плазмида Фертильность Реципиент F-плазмида F-пили Донор Вирулентность Нетоксигенный штамм Плазмида вирулентности Токсин Метаболизм

• 
  Слайд 15

  Види плазмід

  1. Регуляторная 2. Кодирующая. Функции плазмид

• 
  Слайд 16
  

  По происхождению: спонтанные индуцированные По локализации: нуклеоидные цитоплазматические По количеству генов, которые мутировали: генные хромосомные По величине: большие (хромосомные) малые (точковые) Мутации

• 
  Слайд 17

  Види плазмід

  Инверсия Дупликация Делеция Дислокация Хромосомные мутации :

• 
  Слайд 18
  

  делеция инсерция (вставка) замена: транзиция (пуриновая основа – на пуриновую, пиримидиновая – на пиримидиновую) трансверзия (пуриновая основа – на пиримидиновую и наоборот) Точковые мутации :

• 
  Слайд 19

  Мутагенные факторы

  Физические: 1. УФО (λ-2600 А) – наиболее сильное мутагенное действие; образуются димеры тимина, смена основ 2. Ионизирующее излучение (рентгеновское, гамма-лучи)

• 
  Слайд 20
  

  Химические: 1.Азотистая кислота 2.N-нитрозометилмочевина – супермутаген, канцероген 3. Этилметансульфонат 4. Акридины 5. Нитрозогуанидин 6. Аналоги основ (5-бромурацил, 2-аминопурин) 7. Лекарственные препараты (нитрофураны, некоторые антибиотики

• 
  Слайд 21
  

  Биологические: перекись водорода антибиотики бактериофаги

• 
  Слайд 22

  Действие разных мутагенов на бактерии

  Различные физические и химические факторы повышают частоту мутаций. Ультрафиолетовое излучение и диоксин являются мутагенами и вызывают образование мутантов (коасные клетки)

• 
  Слайд 23

  R-и S-формы колоний

• 
  Слайд 24

  Свойства микробов S-колоний

  Клетки нормальной морфологии Диффузное помутнение бульона У подвижных видов есть жгутики У капсульных вариантов есть капсулы Биохимически более активны Полноценны в антигенном отношении У патогенных видов – вирулентны Выделяют в остром периоде заболевания Чувствительны к бактериофагам Менее чувствительны к фагоцитозу

• 
  Слайд 25

  Методы выявления мутантов

  По разнице скорости роста (посев на минимальную среду) Различная способность к выживанию Метод реплик Ледерберга

• 
  Слайд 26

  Метод реплик

  Полноценная среда Минимальная среда для обнаружения ауксотрофов

• 
  Слайд 27
  

  Световая репарация-рассоединение тиминовых димеров ферментами в присутствии света

• 
  Слайд 28

  Темновая репарация

  1. деградация прилегающих к поврежденному участку ДНК 2. вырезание при помощи рестриктаз поврежденных участков, 3. востановление удаленного участка при помощи фермента ДНК зависимой ДНК полимеразы 4. сшивание ДНК- лигазами

• 
  Слайд 29

  SOS-реактивация

  При множественных повреждениях участки с мутациями переводятся в неактивное состояние, а их роль выполняет неповрежденный участок ДНК

• 
  Слайд 30

  Трансформация(опытыГриффитса, 1928; Евери Мк Леода и Макарти, 1944)

• 
  Слайд 31

  ТРАНСФОРМАЦИЯ

• 
  Слайд 32

  ТРАНСДУКЦИЯ (Циндер и Ледерберг, 1952)

  Виды: общая (генерализированная) специфическая абортивная Вызывают умеренные, дефектные фаги

• 
  Слайд 33

  ТРАНСДУКЦИЯ

• 
  Слайд 34
  

  Специализированная трансдукция

• 
  Слайд 35

  ОТЛИЧИЯ ТРАНСДУКЦИИ и ФАГОВОЙ КОНВЕРСИИ

  Трансдукция – перенос генетической информации из клетки в клетку при помощи фага Фаговая конверсия - экспрeссия в клетке генов бактериофага (Corynebacterium diphtheriae, Clostridium botulinum, Staphylococcus spp., Salmonella spp.)

• 
  Слайд 36

  КОНЪЮГАЦИЯ – (Ледерберг и Тейтум, 1946)

• 
  Слайд 37
  
• 
  Слайд 38
  

  рекомбинациии Трансдукция Конъюгация Трансформация

• 
  Слайд 39
  

  Трансдукция – передача генетического материала от донора реципиенту при помощи бактериофага . Трансформация – передача генетического материала от донора реципиенту при помощи изолированной ДНК. Конъюгация - это передача генетического материала от бактерии-донора к бактерии-реципиенту путем непосредственного контакта.

• 
  Слайд 40
  

  Молеку- лярная биология Микро- биология Биохимия Химическая инженерия Генетика Клеточная биология Молекулярная биотехнология Высоко- урожайные культуры Лекарст- венные пре- параты Вакцины Диагно- стические методы Высо- копродуктив- ные сельскохо- зяйственные животные

• 
  Слайд 41

  ПРОДУЦЕНТЫ, которые чаще всего используются в биотехнологии

  ЭУКАРИОТЫ – дрожжи, плесневые грибы, культуры клеток животных, людей и растений ПРОКАРИОТЫ – кишечная палочка, аэробные бациллы, псевдомонады, актиномицеты.

• 
  Слайд 42

  Хромосомная карта E. coli

• 
  Слайд 43

  Биотехнологические продукты микроорганизмов - продуцентов

  сами клетки как источник продукта крупные молекулы (ферменты, токсины, антигены, антитела, пептидогликаны и др.) низкомолекулярные метаболиты, необходимые для роста клеток (аминокислоты, витамины, нуклеотиды, органические кислоты). антибиотики, алкалоиди, токсины, гормоны

• 
  Слайд 44

  СФЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОТЕХНОЛОГИИ

• 
  Слайд 45

  Основные продукты, которые получают при помощи биотехнологии

• 
  Слайд 46
  

  Некоторые гормоны человека, продуцируемые рекомбинантнимы микроорганизмами

• 
  Слайд 47

  Генная инженерия–

  направленное изменение генома продуцента в нужном для человека направлении: пересадка в геном продуцента генов других организмов (человека, животного, растения), кодирующих синтез необходимого человеку продукта.

• 
  Слайд 48

  “ИНСТРУМЕНТЫ" ДЛЯ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ

  ФЕРМЕНТЫ (рестриктазы, лигазы, обратная транскриптаза) ВЕКТОРЫ (плазмиды, умеренные бактериофаги, космиды, транспозоны, вирусы)

• 
  Слайд 49

  СХЕМА ГЕННО - ИНЖЕНЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

  определение локализации необходимого гена (сиквенс, генетическая карта) - клонирование (выделение) необходимого гена при помощи рестриктакз взможно выдиление иРНК и комплементарный синтез необходимого гена при помощи обратной транскриптазы соединение изолированного гена с геномом вектора при помощи ферментов (рестриктаз, лигаз) введение рекомбинантного вектора в клетку-продуцент

• 
  Слайд 50

  БИОТ Е ХНОЛОГИЯ

• 
  Слайд 51

  БИОТЕХНОЛОГИЯ

• 
  Слайд 52

  ГЕНОТЕРАПИЯ

• 
  Слайд 53

  ГЕНЕТИКА ВИРУСОВ

  Способы увеличения информации: двухразовое считивание одной иРНК с других инициирующих кодонов сдвиг рамки трансляции сплайсинг (вырезание интронов) транскрипция с участков ДНК, что перекрываются

• 
  Слайд 54

  У вирусов могут быть:

  Модификации(изменение состава белков капсида, суперкапсида под влиянием клеток) Мутации (размер бляшек под агаровым покрытием, нейровирулентность для животных, чувствительность к действию химиотерапевтических агентов, ts-мутации – температурочувствительные – вирус теряет способность размножаться при повышенной температуре Рекомбинации

• 
  Слайд 55

  ВИДЫ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕКОМБИНАЦИЙ У ВИРУСОВ

  1. РЕКОМБИНАЦИИ: междугенная – обмен генами внутригенная – обмен частями генов

• 
  Слайд 56
  

  2. Множественная реактивация:вирусная инфекция вызывается путём заражения вирионами с поовреждённым геномом, так как функцию этого гена выполняет вирус, у которого ген не повреждён. Потомство – неповреждённые вирусы. 3. Пересортировка генов: между вирусами, имеющими сегментированные геномы (вирусы гриппа человека, уток, свиней, буньявирусы, аренавирусы, реовирусы). Гибридные формы називают реасортанты.

• 
  Слайд 57

  ВИДЫ РЕКОМБИНАЦИЙ У ВИРУСОВ

  4. Гетерозиготность:одновременной репродукции нескольких вирионов, разных по наследственным свойствам, образуются вирионы, которые содержат геном одного из родитеских штаммов и часть генома другого вируса (диплоидные или полиплоидные вирусы). Такое объединение не наследуется, но разрешает дать потомство с разными свойствами. Это вирусы гриппа, болезни Ньюкасл.

• 
  Слайд 58
  

  5. Транскапсидація:частЬ чужеродного генетического материла, заключённого всередину капсида другого вируса, способна переноситься в стабильной форме в чувствительные к основному вирусу клетки. Аденовирусы человека не размножаются в клетках обезьян. Но при одновременном культивировании аденовирусов и вирусов SV-40 под одним капсидом оьразуется вирус, содержащий геномы обоих вирусов, способный размножаться в клетках обезьян.

• 
  Слайд 59
  

  6. Кросс-реактивация (спасение маркера): реактивацияинактивированного генома неинактивированным.

• 
  Слайд 60

  ВИДЫ НЕГЕНЕТИЧЕСКОГО ВЗАЄМОДЕЙСТВИЯ ВИРУСОВ

  1. Фенотипическое смешивание 2. Негенетическая реактивация 3. Комплементация 4. Стимуляция 5. Интерференция