В основе генотипической изменчивости лежат мутации и рекомбинации. Генотипическая изменчивость. Противоположная ситуация имеет место у бактерий и вирусов, которые благополучно существуют при минимальной степени рекомбинации. Спонтанные мутации служат основным источником естественной изменчивости микроорганизмов и лежат в основе эволюции, обусловливая разнообразие генетического материала.

Генетика – наука о наследственности и изменчивости организмов. Цель генетики заключается в изучении и анализе законов передачи наследственных признаков от поколения к поколению, а также выяснение механизмов, обеспечивающих наследование индивидуальных признаков. Основная генетическая структура прокариотной клетки – это молекула ДНК в виде двойной спирали, свернутой в кольцо.

Наследственность – это свойство микроорганизмов воспроизводить одни и те же сходные признаки в ряду поколений

В генах записана информация обо всех свойствах, присущих клетке. Гены определяют особенности клеточных компонентов, их структуру и функции. Процесс синтеза белков в микробной клетке происходит также как и в клетках высших животных и растений. Наследственность неразрывно связана с изменчивостью, т.е. с изменением специфических свойств под действием различных факторов.

При длительном росте бактерий в одной и той же среде возникает полиморфизм, вызванный накоплением продуктов жизнедеятельности. Культуральная изменчивость. Одна из форм культуральной изменчивости – феномен диссоциации, т.е. разъединения популяции бактерий и возникновение S- и R-форм.

Мутации – изменение генотипа, сохраняющееся в ряду поколений и сопровождающееся изменением фенотипа

По современным представлениям в основе диссоциации лежат мутации, спонтанно возникающие в естественной среде и в условиях культивирования на искусственных питательных средах. Изменчивость ферментативных (биохимических) свойств.

В процессе жизнедеятельности бактерий функционируют не все гены, ответственные за синтез ферментов. В геноме бактерий всегда есть дополнительные возможности, т.е. существуют гены, ответственные за выработку адаптивных ферментов. Изменчивость биологических свойств. В зависимости от того, передаются ли новые признаки последующим поколениям, различают изменчивость фенотипическую (модификационную, ненаследственную) и генотипическую (наследственную).

Проявление ненаследуемых морфологических признаков и физиологических процессов у индивидуумов называется фенотипом. Сходные по генотипу микроорганизмы могут существенно различаться по фенотипу, т.е. способу проявления наследственных признаков.

Наследственный аппарат бактерий представлен одной хромосомой, которая представляет собой молекулу ДНК, она спирализована и свернута в кольцо

Они не передаются последующим поколениям и являются адаптивными реакциями на внешние факторы. Они происходят в структуре ДНК и проявляются в стабильности изменений каких-либо свойств. Бактерии с измененными признаками называются мутантами. Один из распространенных типов спонтанных мутаций микроорганизмов –ауксотрофность. В таком случае, ауксотрофные микроорганизмы будут расти на питательных средах, содержащих эту аминокислоту.

Индуцированные (направленные) мутации проявляются в результате обработки микроорганизмов специальными мутагенами (физическими, химическими). Генетические рекомбинации. Кроме мутаций, ведущих к изменению генотипа, у бактерий известны три способа передачи генетической информации от донорской клетки с одним генотипом к реципиенту с другим генотипом.

Способность к мутированию заложена в химическом строении молекулы ДНК, а проявление мутационных изменений идет по тем же каналам, что и обычная генетическая информация клетки

В результате генетического обмена между бактериями образуются рекомбинанты, т.е. бактерии, обладающие свойствами обеих родителей. Заключается в изменении генома бактерии-реципиента в результате поглощения из среды свободного фрагмента ДНК клетки-донора.

Размножаясь в бактериальной клетке, фаги включают в состав своей ДНК часть бактериальной ДНК и передают ее после проникновения клетке-реципиенту. 1.Общая. При общей трансдукции фаг выступает в роли пассивного переносчика генетического материала клетки, захватывая фрагмент бактериальной ДНК вместо своего генома. Эти фаги получили название дефектных фагов. Один и тот же фаг может трансдуцировать различные признаки: ферментативную активность, устойчивость к антибиотикам, серологические и вирулентные свойства.

Генетика микроорганизмов как учение о наследственности и изменчивости имеет характерные особенности, соответствующие их сфоению и биологии

Такая трансдукция осуществляется фагами, геном которых соединяется только с определенным участком ДНК бактерии, т.е. фаг имеет определенную точку прикрепления к бактерии. Поэтому при освобождении такой фаг захватывает только рядом расположенную, строго определенную область ДНК бактерии и передает ее клетке-реципиенту.

При этом перенесенный участок не включается в геном реципиента и появление нового признака не наблюдается. Перенос генетическогоматериала происходит в одном направлении – от донора к реципиенту. Результатом каждого из этих процессов является перенос фрагмента ДНК от одной клетки к другой. Генетические механизмыизменчивости бактерий обусловлены модификациями, мутациями, рекомбинациями, а также приобретением различных плазмид.

Во-вторых, некоторые из индуцированных белков вызывают временное повышение частоты мутаций, вследствие чего генетическая изменчивость бактериальной популяции возрастает. Новые наследственные признаки возникают в генофонде в результате генных мутаций.

Роль рекомбинации наиболее велика у высших животных, у которых она обеспечивается облигатным половым размножением, большим числом хромосом и другими особенностями генетической системы. Высшие растения занимают промежуточное положение между этими двумя крайностями в отношении обычного уровня комбинативной изменчивости.