|
|
Мутагенез и методы выделения мутантов
В живой клетке одновременно синтезируется множество соединений. В норме обмен веществ в клетке осуществляется в экономичном режиме. Задача биотехнолога состоит в обеспечении сверхсинтеза одного из продуктов метаболизма. Сверхсинтез может быть осуществлен двумя путями: 1) путем спонтанного изменения генетической природы организма in vivo. Селекция (то есть направленный отбор) из природных высокопродуктивных штаммов может занимать годы; 2) путем индуцированного мутагенеза. Метод основан на использовании мутагенного действия ряда химических соединений (таких как гидроксиламин, нитрозамины, азотистая кислота, бромурацил, алкилирующие агенты и др), ультрафиолетовых и рентгеновских лучей. Мутагены вызывают замены оснований в составе ДНК, а также индуцируют мутации, приводящие к сдвигу рамки считывания информации. Проводят тотальную проверку (скрининг) полученных клонов (клон – генетически однородное потомство одной клетки). Отбирают наиболее продуктивные. В результате мутаций микроорганизма исчезает эффект катаболитной репрессии, а индуцибельные ферменты становятся конститутивными, то есть их экспрессия не зависит от присутствия в среде субстрата.
Если необходимо добиться накопления не конечного, а промежуточного продукта биосинтетического пути, то это может быть достигнуто с помощью мутанта, у которого блокирован этап синтеза:
Такой мутант ауксотрофен, то есть растёт только при добавлении в среду вещества, служащего продуктом блокированной реакции:
Однако, возможны компенсирующие мутации, ведущие к активизации альтернативных путей синтеза недостающих соединений: Тогда микроорганизмы не нуждаются в добавлении вещества Г и накапливают вещество Д в сверхколичествах. На практике высокопродуктивные штаммы часто обладают двумя видами мутаций: в них ферменты становятся конститутивными, а они сами – ауксотрофными.
Плазмиды и конъюгация у бактерий
Плазмидами называют бактериальные репликоны (внехромосомные элементы наследственности), стабильно наследуемые. Они представляют собой двуцепочные кольцевые молекулы ДНК с вариабельными молекулярными массами. Их размеры составляют от 1 до 3 % генома бактериальной клетки. Плазмиды разделяют на конъюгативные, способные самостоятельно перенестись в реципиентные клетки с помощью конъюгации, и неконъюгативные, не обладающие этим свойством. Они детерминируют разные свойства: резистентность к антибиотикам (R-плазмиды), биодеградацию (D-плазмиды) и др. Например, плазмиды стафилококков несут гены устойчивости к пенициллину, соединениям ртути. Гены устойчивости к тяжелым металлам обнаружены также в составе R-плазмид E. coli. У кишечной палочки, сальмонелл и ряда других бактерий обнаружены Col-плазмиды, обеспечивающие синтез разных колицинов – высокоспецифичных антибиотиков, подавляющих жизнедеятельность других штаммов микроорганизмов того же вида или родственных видов. Количество плазмид в клетке может колебаться от 1 до 100. В целом, чем крупнее плазмида, тем меньше количество ее копий в клетке.
Фаги и трансдукция
Трансдукция – перенос генетической информации от клетки донора к клетке реципиента, который осуществляется фагом. Почти каждый известный в настоящее время вид бактерий является хозяином одного или нескольких фагов. Фаги могут быть вирулентными – лизирующими зараженные ими бактерии – или умеренными – образующими с клеткой-хозяином своеобразный симбиоз. Такие фаги передаются по наследству, могут находиться в клетке в виде автономной плазмиды или интегрироваться в бактериальную хромосому. Фаги могут нарушать процессы ферментации в результате фаголиза производственных культур бактерий. Также фаги являются важным инструментом генетического анализа и конструирования штаммов бактерий. Явление трансдукции описали в 1952 г. Н. Циндер и Дж. Ледерберг. Оно основано на том, что в процессе размножения фагов в бактериях иногда образуются частицы, которые наряду с фаговой ДНК или вместо нее содержат фрагменты бактериальной ДНК. При заражении новых бактериальных клеток они передают им генетические детерминанты предыдущего хозяина.
  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...  ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
