Материал: 2_MIKROBIOLOGIYa_temy_5-9_FIZIOLOGIYa_I_IZMENChIVOST_MIKROORGANIZMOV

-образование L- форм микроорганизмов;

-изменение морфологии микроорганизмов;

-изменение тинкториальных свойств;

-изменение ферментативной активности;

-R-S-диссоциации.

Неспецифические реакции возникают в ответ на действие факторов окружающей среды, например, при действии дезинфектантов.

Примерами специфических приспособительных реакций могут быть:

а) синтез новых ферментов (при контакте с антибактериальными препаратами); б) замещение метаболитов антиметаболитами; в) потеря способности метаболита включаться в обменные реакции.

Мутации

Мутации бактерий - это внезапные, ненаправленные изменения первичной структуры ДНК, которые передаются по наследству.

В результате структурной перестройки генов (последовательности нуклеотидов) происходит фенотипическое изменение какого-либо признака или их совокупности (морфологических, биохимических и др.).

Мутации бактерий классифицируют:

1)по протяженности повреждения ДНК:

точечные (повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов),

протяженные, или аберрации (выпадения нескольких пар нуклеотидов - делеции, добавление нуклеотидных пар - дупликации, перемещения фрагментов хромосомы

– транслокации, перестановки нуклеотидных пар – инверсии);

2)по условиям возникновения:

спонтанные (возникают самопроизвольно, без воздействия извне),

индуцированные (при действии внешних факторов — мутагенов);

3)по направленности изменений:

прямые (приводят к потере функции),

обратные, или реверсии (приводят к восстановлению исходного генотипа и свойств);

4)по фенотипическим последствиям:

нейтральные (фенотипически не проявляются какими-либо изменениями признаков),

условно-летальныме (приводят к изменению, но не к утрате функциональной активности фермента и в зависимости от условий окружающей среды микроорганизмы могут сохранять или утрачивать жизнеспособность),

летальные (приводят к полной утратой способности синтезировать жизненно важный фермент или ферменты и гибели бактериальной клетки).

Диссоциация бактерий

S-R-диссоциации возникают при инсертационных мутациях - встраивании в бактериальную хромосому внехромосомных факторов наследственности (R-плазмид, транспозонов или Is-последовательностей, а у возбудителя дифтерии - лизогенных бактериофагов). В результате происходит разделение однородной популяции на два типа колоний:

1)R- колонии (roughнеровный) с неровными краями и шероховатой поверхностью;

2)S- колонии (smoothгладкий) округлой формы и гладкой поверхностью.

Различия между R- и S- формами касаются также антигенных и биохимические свойств бактерий, населяющих колонии, а также их вирулентности, чувствительности к бактериофагам, антимикробным препаратам и других свойств (табл. 15).

Таблица 15

Причины возникновения диссоциации:

неблагоприятные условия окружающей среды;

старение культуры;

действие иммунных сывороток;

действие бактериофагов и др.

Подавляющее большинство микроорганизмов обладают вирулентностью в S- форме, за исключением возбудителей дифтерии, туберкулеза, чумы, сибирской язвы и некоторых других, проявляющих вирулентность в R-форме:

C.diphtheriae – колонии в виде «маргаритки»;

I.pestis - в виде «кружевного платочка»;

M.tuberculosis - в виде «шагреневой кожи»;

B.anthracis - в виде «локонов» или «львиной гривы».

Рекомбинантная изменчивость

Обмен генетической информацией у бактерий осуществляется путем генетических рекомбинаций.

Генетическая рекомбинация - это передача части хромосомы бактерии-донора бактерии-реципиенту, которая приводит к формированию рекомбинантного генома, сочетающего гены обоих «родителей».

В зависимости от способа передачи различают 3 вида рекомбинаций: трансформации, трансдукции и конъюгации.

Трансформация – это передача генетической информации из разрушенных бактерий-доноров в виде изолированной молекулы ДНК в клетки-реципиенты (опыт Гриффитса, 1928г.)

Этапы трансформации

I этап – адсорбция ДНК донора на рецепторах реципиента. II этап – разрезание двунитевой ДНК эндонуклеазой.

III этап – формирование однонитевых отрезков ДНК. IV этап – синтез ДНК.

V этап – интеграция синтезированного ДНК в геном клетки.

Трансдукция – это передача генетического материала от клетки-донора к клеткереципиенту с помощью умеренных бактериофагов.

Умеренные бактериофаги - вирусы бактерий, обладающие способностью специфически проникать в бактериальные клетки, встраивать свою ДНК в бактериальные хромосомы и реплицироваться в их составе, при этом не вызывая лизиса микроорганизмов. Бактериофаг в таком интегрированном состоянии называют профагом.

Виды трансдукции:

общая – возможен перенос любого гена;

специфическая – переносится строго определенный ген, сцепленный с профагом;

абортивная – переносимый ген интегрирует в геном клетки-донора, и может быть утрачен.

Конъюгация – передача генетического материала от донора к реципиенту при их непосредственном контакте (через цитоплазматический мостик).

Этапы конъюгации

I этап - контакт поверхности клетки-донора и клетки-реципиента.

II этап – прохождение генетического материала через образованный цитоплазматический мостик.

3. Схемы опытов

Опыт модификационной изменчивости

(изучение действия солей желчных кислот на подвижность культуры бактерий Proteus vulgaris.

1 этап. Производят посев P.vulgaris на пластинку среды Плоскирева в центре в виде «бляшки» (1-й пассаж). В качестве контроля исследуемую культуру засевают в виде бляшки на чашку с МПА. Посевы инкубируют при 370С- 18-24 часа.

2 этап. На пластинке МПА обнаруживают рост P.vulgaris не только в виде изолированного скопления («бляшки»), но и «ползучий», «вуалеобразный» рост по всей поверхности среды за счет перемещения бактерий, имеющих жгутики. На среде Плоскирева - рост в виде изолированной бляшки в центре, т.к. под действием солей желчных кислот, содержащихся в этой среде, протей утрачивает жгутики и теряет свою способность передвигаться. С целью определения характера изменчивости производят пересев культуры P.vulgaris 1-го пассажа на пластинку МПА (2-ой пассаж). Посевы инкубируют в термостате при 370С- 18-24 часа.

3 этап. На МПА обнаруживают ползучий рост P.vulgaris

Заключение: соли желчных кислот вызывают модификационную (фенотипическую) изменчивость у микроорганизмов вида P.vulgaris, выражающуюся в утрате жгутиков и восстановлении этого признака при устранении неблагоприятного фактора в окружающей среде.

Схема опыта трансформации

(формирование у стрептомициночувствительного штамма B.subtilis резистентности к действию стрептомицина)

Соединение по 1 мл, инкубация смеси 30 мин при 370С, внесение 1,5 мл раствора ДНК-азы

Частота трансформации рассчитывается как отношение количества клеток-трансформантов к количеству клеток-реципиентов:

75 х 105 х 10