Материал: vse_metody_MIKROB

комбинантных бактерий, обладающих некоторыми свойствами донорских кле-

ток (рисунок 10).

Рисунок 10 – Трансформация у бактерий (схема)

Впервые феномен трансформации был установлен Ф. Гриффитсом в

1928 г. на модели бескапсульного и капсульного пневмококков (рисунок 11).

Следует напомнить, что капсула пневмококков – мощный фактор патогенности,

способствующий возникновению септического течения инфекции и гибели ла-

бораторного животного. Для проведения опыта в качестве индикатора исполь-

зовали 3 белые мыши. Первую мышь заражали живыми, бескапсульными неви-

рулентными пневмококками. Второй мыши вводили убитую культуру капсуль-

ных вирулентных пневмококков; третьей мыши – смесь живых бескапсульных пневмококков и убитых капсульных пневмококков.

В результате из всех мышей, взятых в опыт, погибала третья мышь, т.к.

живые бескапсульные пневмококки поглощали фрагменты ДНК убитых кап-

сульных, приобретали ген, кодирующий синтез капсулы, превращались в виру-

лентные пневмококки и убивали мышь.

10

Рисунок 11 – Опыт Ф. Гриффитса по трансформации пневмококков

Конъюгация у бактерий – передача генетического (хромосомного и не-

хромосомного) материала от бактерии-донора к бактерии-реципиенту при их непосредственном контакте (рисунок 12). Необходимым условием для конъю-

гации является наличие у бактерии-донора F-плазмиды, которая контролирует синтез половых pili на поверхности клеток-доноров.

Рисунок 12 – Конъюгация у бактерий (а – электронная микроскопия, б – схема)

Процесс конъюгации между бактерией-донором (F+) и бактерией-

реципиентом (F-) имеет следующие стадии:

установление контакта между донором и реципиентом с помощью половых

pili;

11

прохождение генетического материала через канал половой pili от донора к реципиенту;

рекомбинация между донорской и реципиентной ДНК.

F-плазмида может находиться как в автономном состоянии в цитоплазме,

так и в интегрированном с хромосомой клетки. Находясь в автономном состоя-

нии, она контролирует только собственный перенос при конъюгации. В резуль-

тате F- клетка превращается в F+ клетку, содержащую F-плазмиду. Если F-

плазмида интегрирована с хромосомой бактерии, то при конъюгации она кон-

тролирует не только собственный перенос, но и перенос части хромосомной ДНК в клетку-реципиент. С помощью интегрированной F-плазмиды частота переноса хромосомных генов между бактериями существенно возрастает.

Трансдукция и фаговая (лизогенная конверсия) у бактерий.

Трансдукция – перенос небольшого фрагмента хромосомной ДНК от клетки-донора к клетке-реципиенту с помощью умеренного бактериофага (ри-

сунок 13). В результате трансдукции бактерия-реципиент приобретает новые фенотипические признаки (ферментативные свойства, устойчивость к антибио-

тикам и др.). При выходе бактериофага из клетки фрагмент донорской трансду-

цированной ДНК остается в хромосоме клетки-реципиента, следовательно, со-

храняются и новые фенотипические признаки. Таким образом, при трансдукции умеренный бактериофаг выполняет только транспортную функцию.

Рисунок 13 – Трансдукция у бактерий

12

Фаговая конверсия (от лат conversion – превращение) – получение бакте-

рией новых свойств в результате использования генов профага, интегрирован-

ного с хромосомой клетки. Например, ДНК умеренного дифтерийного фага со-

держит ген tox, который кодирует синтез дифтерийного экзотоксина. Если ДНК такого умеренного фага интегрирует с ДНК дифтерийной палочки, то она пре-

вращается в токсигенную, т.е. продуцирующую дифтерийный экзотоксин. При выходе из клетки умеренного фага дифтерийные бактерии утрачивают ген tox и

теряют способность к продукции экзотоксина. Лизогенная конверсия выявлена также у возбудителей ботулизма, холеры и др.

Использование генной инженерии в медицине

Получение живых вакцин. В основе лежит принцип аттенуации, предложен-

ный Л. Пастером. Аттенуация – ослабление вирулентности микробов под действием физических, химических или биологических факторов с сохране-

нием их иммуногенных свойств. Например, вакцинный штамм туберкулез-

ных бактерий (БЦЖ) был получен А.Ш. Кальметом и Ж-М.К. Жереном пу-

тем длительного (13 лет) выращивания возбудителя туберкулеза на пита-

тельной среде с желчью.

Получение генно-инженерных вакцин (рекомбинантная дрожжевая вакцина против вирусного гепатита В из протективного HBs-антигена вируса).

Разработка и внедрение в практику молекулярно-биологических методов ди-

агностики инфекционных заболеваний, например, ПЦР.

Получение штаммов бактерий и микроскопических грибов с высокой про-

дукцией антибиотиков.

Получение инсулина, гормонов, интерферона и других биологических ве-

ществ в бактериальных клетках с помощью генно-инженерных методов.

13

5. Антибиотики. Классификация антибиотиков по механизму антимикроб-

ного действия.

Антибиотики – это химические вещества биологического происхождения,

а также их полусинтетические и синтетические аналоги, обладающие бактерио-

статическим или бактерицидным действием.

Антибиотики, обладающие бактериостатическим действием, подавляют рост и размножение микроорганизмов. Антибиотики, обладающие бактери-

цидным действием, вызывают гибель микроорганизмов.

Антибиотики были открыты английским ученым А. Флемингом и амери-

канским ученым С. Ваксманом. В 1929 г. А. Флеминг установил, что фильтрат бульонной культуры плесневого гриба Penicillium notatum содержит вещество

(пенициллин), угнетающее рост стафилококков. Однако, в чистом виде препа-

рат был получен лишь в 1940 г., после чего было налажено его промышленное производство. С. Ваксман открыл в 1944 г. стрептомицин (его продуцентом яв-

ляется Actinomyces griseus) и предложил впервые термин «антибиотик» (от греч. anti, bios – против жизни). В настоящее время существует более 6 тысяч природных антибиотиков и созданы многие десятки тысяч полусинтетических и синтетических препаратов.

14