Микроорганизмы генетический анализ

Микроорганизмы-чрезвычайно удобные объекты для генетического анализа, ибо опыты можно проводить в короткие сроки на огромном числе особей и они не требуют много места. Однако эти преимущества были оценены не сразу бактерии стали использоваться в генетических исследованиях лишь тогда, когда был преодолен ряд давних предубеждений. [c.434]

В свете успехов генетического анализа микроорганизмов представлялось многообещающим изучение проблем генетики человека на отдельных клетках. Развитие этого подхода описано в разд. 4.2.2.1. Принимая во внимание низкую частоту спонтанных мутаций и методические сложности, затрудняющие изучение популяционных выборок, размер которых был бы достаточен для получения даже грубой оценки на уровне индивида, можно было предположить, что реализация подхода на уровне отдельных клеток увеличила бы разрешающую способность генетического анализа на несколько порядков. [c.193]

В это время существенно изменились объекты генетических исследований. Стали изучать микроорганизмы —грибы и бактерии, а также вирусы, отличающиеся быстрым размножением, что позволило получать в эксперименте в короткие сроки сотни и тысячи поколений со многими миллионами и миллиардами особей в каждом. Это резко расширило возможности генетического анализа и создало условия для решения таких задач, которые раньше казались неразрешимыми. [c.8]

Мир одноклеточных эукариот, или эукариотических микроорганизмов, охватывает грибы, водоросли и простейших. Разнообразие их жизненных циклов и процессов, ведущих к рекомбинации, столь обширно, а число генетически изученных видов столь ограничено, что большие обобщения были бы рискованными. Достаточно сказать, что из более 4200 родов и около 50 ООО видов грибов, описанных к настоящему времени, приблизительно у 450 видов исследованы типы несовместимости, знание которых — первое условие любого генетического анализа. Генетически изучены только 30 видов грибов, принадлежащих к 20 родам. [c.182]

Успехи генетического анализа у микроорганизмов, особенно у бактерий и бактериофагов, сыграли революционизирующую роль в методах изучения структуры и функций генетического материала. Организация геномов бактерий и пути, ведущие к их рекомбинации, оказались, на первый взгляд, совершенно отличными от того, к чему привыкли генетики, работавшие с эукариотами. У бактерий были открыты дополнительные (к хромосоме) генетические э.ле-менты плазмиды и эписомы. Некоторые эписомы существуют в свободной форме. Это бактериофаги, вся структура которых приспособлена к переносу генома между клетками. Другие плазмиды способны только к репликации в бактериальной клетке. Между этими крайними формами есть промежуточною варианты. Само существование таких дополнительных элементов генома поставило вопрос о возможности их использования для переноса генетического материала и не только между клетками бактерий. [c.224]

Свойство относительной стабильности. Генетический анализ возможен только благодаря тому, что признаки растений, животных и микроорганизмов стабильно воспроизводятся в ряду поколений. Особенно наглядно это демонстрирует вегетативное размножение, обычное для микроорганизмов, широко распространенное у растений и реже встречающееся у животных. Стабильность элементарных признаков можно наблюдать в ряду половых поколений во всех царствах живой природы. Именно на свойстве стабильности генетического материала основаны принципы гибридологического анализа, сформулированные еще Г. Менделем (гл. 1). В основу гибридологического анализа он положил работу с несколькими формами гороха, устойчиво воспроизводящими свои свойства при самоопылении. Аналогично поступили Дж. Ледерберг [c.257]

Представления о гене всецело зависели от разрешающей способности генетического анализа, которая определяется возможностью (вероятностью) обнаружения редких событий — рекомбинаций между тесно сцепленными мутациями. В свою очередь, выявление таких событий зависит от численности потомства, которое можно исследовать при скрещиваниях. Очевидно, разрешающая способность генетического анализа резко повышается при использовании селективных методов, которые успешно применяются при работе с микроорганизмами и с культурами клеток высших организмов. [c.371]

Успехи такого масштаба отодвигают в настоящее время на задний план генетические работы, непосредственно не связанные с этими основными проблемами. По сравнению с достижениями в изучении ДНК успех генетических исследований фенольных соединений следует считать незначительным. Более того, вероятно, что до тех пор, пока не будут расширены подходы, из таких исследований можно получить сравнительно мало информации, представляющей общебиологический или генетический интерес. В этой главе рассматриваются классические работы по генетике фенольных соединений и некоторые работы последних лет. До настоящего времени большинство исследований по генетике фенолов было посвящено многоатомным фенолам флавоноидного типа, т. е. водорастворимым пигментам цветков. Целью исследований обычно было описание в классических терминах Менделя генетических механизмов образования окрасок цветков, присущих отдельным видам или родам. В ранних классических работах и позднее, основываясь на данных такого рода исследований, фенотипические эффекты связывали со специфическими химическими изменениями в флавоноидных соединениях. В других исследованиях были открыты некоторые механизмы, управляющие количественным наследованием этих пигментов, и, наконец, в них часто содержался анализ генного управления характера распределения некоторых флавоноидных соединений. Независимо от этого были изучены пути биосинтеза флавоноидных структур в исследованиях с помощью меченых атомов. Небольшое число работ посвящено изучению ферментов биосинтеза флавоноидов, хотя в течение нескольких лет успешно ведутся интенсивные исследования по энзимологии синтеза ароматических веществ в микроорганизмах. По мнению автора, генетические исследования до сих пор не дали (или дали очень мало) определенных данных, которые позволили бы точно описать отдельные стадии биосинтеза фенолов [c.140]

Рассмотрим экспериментальные подходы к расшифровке кода с помощью одновременно биохимического и генетического эксперимента. Ряд экспериментальных попыток имеет общую идею. Изучаются мутанты микроорганизма или вируса в каком-то одном определенном цистроне. С помощью генетических рекомбинационных экспериментов устанавливается положение каждого мутационного изменения на генетической карте. Затем с помощью химического анализа белка, синтез которого определяется исследуемым цистроном, находится то изменение, или повреждение, в цепи белка, которое вызвано данной мутацией. Из данных по химии мутагенеза определяется химическое выражение мутации в цепи ДНК. Сопоставляя изменения ДНК и белка, мы можем в принципе выполнить программу максимум и расшифровать код. [c.415]

Создание процессов управляемого культивирования требует наличия анализаторов состояния микробных популяций, характеризующих физико-химические, биохимические, морфологические, генетические и физиологические показатели популяции. В связи с большим объемом перерабатываемой информации анализаторы также создаются с применением ЭВМ. Ниже рассматриваются примеры применения ЭВМ в составе автоматизированных рабочих мест для биотехнологических исследований. Автоматизированные рабочие места для классификации и идентификации микроорганизмов и для управляемого культивирования являются определяющим звеном, а автоматизированные рабочие места для конструирования питательных сред, оптико-структурного машинного анализа, исследования люминесцентных свойств [c.70]

Всякое живое существо по большинству своих признаков сходно со своими предками. Сохранение специфических свойств, т.е. постоянство признаков в ряду поколений, называют наследственностью. Изучением передачи признаков и закономерностей и Г наследования занимается генетика. Каждому признаку в качестве носителя информации соответствует определенный ген. Еще во времена классической генетики исследователи пришли к выводу, что гены находятся в клеточном ядре. Тогда же было уС ан6цлено, что они должны располагаться в линейном порядке. Долгое время считали, что наследственная информация связана с белковыми компонентами нуклеоплазмы. Лишь после успешных экспериментов по передаче наследственных признаков с помощью ДНК. (см. разд. 15.3.4) генетики пришли к убеждению, что именно ДНК, входящая в состав хромосом у всех организмов, служит материальным носителем наследственной информации, Сначала на насекомых, а затем на микроорганизмах было показано, что проявление признаков зависит от активности ферментов. У микроорганизмов ферменты можно было связать с конкретными признаками, поддающимися точному биохимическому определению. Гипотеза один ген-один фермент гласит, что определенный ген содержит информацию, необходимую для синтеза определенного фермента (позднее была принята более точная формулировка каждый структурный ген кодирует определенную полипептидную цепь). Изменение гена вследствие мутации приводит либо к утрате фермента, либо к изменению его свойств, а тем самым и к изменению признака. Гены выявляются только благодаря мутациям. Генетический анализ основан прежде всего на изучении различий в признаках, определяемых альтернативными формами (аллелями) того или иного гена. Поэтому исследование различных генетических проблем ведется на мутантах. [c.434]

Микроорганизмы в отсутствие связанного азота могут расти диазо-трофно как на свету (на минимальной среде, т. е. при автотрофном С-пи-тании), так и в темноте (на среде с источниками углерода, т. е. при гетеротрофном С-питании). Это открывает широкие возможности для генетического анализа процессов, связанных с азотфиксацией у симбиотических цианобактерий. Для растений зависимость от симбиоза с цианобактериями выражена в разной степени для Azolla он является облигатным, а для Gunnera и Antho eros — факультативным. [c.184]

Современная генетика разработала такие методы генетического анализа, которые позволили расшифровать биологические явления наследст венности и изменчивости до уровня молекул и атомов, г. е. тех категорий, которыми оперируют физика и химия. Решаюш,ую роль в этом сыгра ли микроорганизмы — грибы, бактерии и фаги. Не может бь(ть сомнений в том, что такой молекулярный уровень познания генетических эффектов стал реальностью лишь после того, как был установлен химический носитель наследственности — молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты. Многие считают, что ведущую роль в становлении молекулярной генетики сыграло широкое использование современных физических и химических методов. Слов нет, физика и химия сыграли и продолжают играть существенную роль в исследованиях сложных механизмов и взаимосвязи генетического аппарата с процессами биосинтеза, протекающими в клетке. Однако принципиальное значение для развития молекулярно-генетических концепций имело резкое повышение разрешающей способности генетического анализа, связанное с использованием микроорганизмов. Вот почему было бы правильно говорить, что развитие молекулярно-генетических концепций стало возможным благодаря развитию генетики микроорганизмов с - у [c.5]

Затем были обнаружены два замечательных примера того, что дрозофилы дикого типа могут появляться в результате рекомбинации между мутациями, которые в соответствии с фенотипическим критерием должны были бы считаться аллельными. Для обозначения таких мутаций, которые фенотипически выглядят аллельными, но способны рекомбинировать друг с другом, был принят термин псевдоаллели. Вопросы, относящиеся к внутренней структуре генов, не были однозначно решены до появления генетики микроорганизмов, для которой характерна очень большая разрешающая способность генетического анализа. В этих работах понятия о единице мутации, единице рекомбинации и единице генетической функции были четко разграничены. Генетические исследования, расщепившие ген на субъединицы, начались примерно в то же время, когда Уотсон и Крик предложили свою модель структуры ДНК. Благодаря изучению тонкой структуры гена была заполнена брешь в представлениях о генетической карте и физической структуре молекулы ДНК. Эти исследования опровергли теорию неделимого гена [c.159]

Клетки прокариот, например Е. соН, гаплоидны, для соматических клеток эукариот характерна диплоидность. Это ограничивает возможности генетического анализа, так как рецессивные аллели не выявляются в гетерозиготе. Растительные клеточные линии, состоящие из гаплоидных клеток, можно получить при культивировании клеток гаметофитов. Это позволяет отбирать ауксотрофные мутанты и производить другие манипуляции подобно тому, как это делается для гаплоидных микроорганизмов. Клеточные линии животных могут стать функционально гаплоидными при утере целых хромосом или их частей. К этому же приводит инактивация генов с помощью транслокаций или других хромосомных перестроек. Например, в линии клеток яичника китайского хомячка один из двух аллельных генов в целом ряде локусов инактивирован в результате хромосомных перестроек. Хромосомный набор длительно поддерживающихся культур клеток отличается от набора нормальных клеток. При культивировании часто [c.291]

Конъюгация открывает широкие возможности для генетического анализа и конструирования штаммов бг терий. Время вхождения генетических маркеров донора в реципиентную клетку отражает их локализацию на хромосоме. Это используется для картирования генов в опытах с прерыванием конъюгации (F. Ja ob, Е. Wollman, 1958). Построение генетических карт облегчает генетическое конструирование микроорганизмов и изучение регуляции различных клеточных процессов. [c.92]

Каждый вид микроорганизма может быть представлен рядом штаммов. В генетике микроорганизмов термином штамм обозначают генетически однородную культуру определенного вида, выделенную из одной клетки и отличающуюся от других штаммов происхождением, а часто и рядом признаков, несущественных для систематики. Штамм, выделенный из природы, называют диким типом. Одним из основных методов генетического анализа микроорганизмов является метод клонирования культуры. Клон — это генетически однородное потомство, полученное при размножении одной клетки (у прокариот) или вирусной частицы. У эукариотических микроорганизмов клон — потомство одной клетки (споры), делящейся митотически. [c.173]

Впервые сайт-специфические белки, связывающиеся с ДНК, были обнаружены у бактерий. С помощью генетического анализа у этих микроорганизмов удалось доказать существование регуляторных белков, таких как репрессор 1ас-оперона, репрессор бактериофага лямбда и сго-белок. Эти белки были выделены при последовательном фракционировании клеточных экстрактов на хроматографических колонках, а специфически связывающие их участки ДНК определены методом футприн-тинга (см. разд. 4.6.6). Аналогичными методами были выделены и охарактеризованы пфвые сайт-специфические ДНК-связывающие белки у эукариот Т-антиген вируса ЗУ4о, фактор транскрипции ТРИМ и рецептор стероидного гормона. [c.103]

МОЛЕКУЛЯРНЬШ И ГЕНЕТИЧЕСКИИ АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ СЕМЕЙСТВ ГЛИКОЗИЛ-ГИДРОЛАЗ МИКРООРГАНИЗМОВ [c.1]

Технология рекомбинантных ДНК включает набор как новых методов, так и заимствованных из других дисциплин, в частности из генетики микроорганизмов. Эти методы существенно расширяют возможности генетических исследований. Используя технологию рекомбинантных ДНК, получают даже минорные клеточные белки в больших количествах и проводят тонкие биохимические исследования структуры и функций белков, а также осуществляют детальный химический анализ генетического материала. К наиболее важньпм методам биотехнологии рекомбинантных ДНК следует отнести следующие [c.106]

Анализ гуминовых веществ (ГВ) имеет более чем двухсотлетнюю историю, т к его начало обычно связывают с работой Ф Ахарда (1786 г), посвященной химическим исследованиям состава торфа [451 ] Однако до сих пор важнейшие вопросы генезиса и строения ГВ практически не решены Причин, по-видимому, две смещение научных приоритетов в XX веке преимущественно к биоорганическим молекулам в связи с проблемами медицины, биотехнологии, генной инженерии, селекции, сложность изучения их генезиса и строения Если синтез высокомолекулярных органических соединений в живых организмах осуществляется на основе генетического кода и приводит к структурам, большая часть которых может трактоваться как индивидуальные вещества, а нарушение генетической информации — патология, гибель организма и прекращение синтеза, то в основе синтеза ГВ лежат иные принципы и их главное требование — отбор структур, которые в условиях биосферы, главным образом в корнеобитаемых слоях почв, способны приобрести устойчивые свойства и создать необходимые экологические условия для обитания растений и почвонаселяющих микроорганизмов [c.346]

Картирование тонкой структуры гетероаллелей у высших эукариотических организмов выполнялось почти исключительно на D. melanogaster. Популярность этого генетического объекта объясняется легкостью культивирования мух и малой продолжительностью генерации. Выявление кроссинговера между гетероаллелями требует постановки тысяч скрещиваний и определения генотипов потомков, а это очень длительная и трудоемкая процедура. В некоторых случаях для выявления редких рекомбинантов может использоваться методика химического отбора, и тогда разрешающая способность рекомбинационного анализа приближается к достигаемой при использовании условно летальных систем у микроорганизмов. [c.179]

К началу 40-х годов создались реальные возможности для изу чеиия молекулярного строения хромосом. Применение новых ме тодов биологических исследований (электронной микроскопии рентгеноструктурного анализа, метода меченых атомов и др.) и использование микроорганизмов и вирусов для генетических исследований создали соверщенно новые возможности для детального изучения наследственных структур клетки. [c.125]

Однако только с середины прошлого века, после классических работ Луи Пастера, микробиология, в том числе и промышленная микробиология, выделилась в самостоятельную науку. Сформировались понятия о чистой культуре микроорганизмов, т. е. популяции однородных особей, начали развиваться работы по изучению биохимии и физиологии микроорганизмов. С начала 40-х годов нашего века микроорганизмы становятся объектом генетических исследований. Получение биохимических мутантов на нейроспоре (клональный анализ) и доказательство справедливости мутационных закономерностей для бактерий кишечной [c.6]

Дальнейшие анализы, например, продуктов питания, полученных из трансгенных сортов, официально зарегистрированных и допущенных к использованию в хозяйственной деятельности, никто не делает. Точнее, их могут анализировать на присутствие болезнетворных микроорганизмов, тяжелых металлов, остатков пестицидов, антибиотиков и т.д. Но эта процедура обязательна для всех продуктов питания, как из генетически модифицированных организмов, так и обычных. Каких-то специальных санитарных требований, касающихся ГМО, нет и быть не может. Надеюсь, читатель уже догадывается, почему. Еще раз повторю потому, что большинство ГМ-продуктов абсолютно идентичны обычным потому, что ГМ-сорта в ходе создания и испытания проходят всестороннюю оценку на биобезопасность потому, что невозможно проанализировать по показателям, применяемым при их оценке безопасности, даже миллионную долю продуктов, которую можно произвести из этих сортов. [c.107]

Свойство дискретности генетического материала обобщает очень разные по форме конкретные проявления законов расщепления и независимого наследования генов, сформулированных Г. Менделем. Если для гороха наследование дискретных единиц — генов выражается в формулах ЗА— аа при моногибридном или 9А— В— ЗА— bb ЗааВ— laabb при дигибридном скрещивании, то для микроорганизмов те же закономерности проявляются иначе. В тетрадном анализе у грибов и водорослей расщепление при моногибридном скрещивании символизирует соотношение 2Л 2а, а при дигибридном 1Р Ш 4Т (см. гл. 8). Можно вспомнить также расщепление в случайной выборке гамет или в анализирующем скрещивании. В более сложной форме те же закономерности выражаются при расщеплении у бактерий, вирусов и при анализе нехромосомного наследования. [c.258]

В первые годы основными объектами генно-инженерных экспериментов были клетки Es heri hia соИ К-12, а также ее плазмиды и бактериофаги, так как именно они были наиболее полно изучены генетически. Это позволяло целенаправленно конструировать новые типы векторных молекул и реципиентных клеток, а также прогнозировать свойства рекомбинантных молекул ДНК и проводить их анализ. Но со временем были разработаны системы клонирования для различных промышленно важных микроорганизмов, а также для клеток растений и животных. В настоящее время можно получать растения и животных, содержащих в своем геноме любой избранный ген. Успех работы зависит только от суммы вложенных в нее средств. [c.11]

Точнейшей из операции по анализу строения генов и способов их регулирования является секвенирование. Секвенирование ююнированных генов зачастую проводят также в тех случаях, когда оптимизируют их экспрессию. Секвенирование геномов помогает не только изучать их структуру, но и понять пути их эволюции. В практическом плане секвенирование важно для приготовления зондов с целью диагностики генетических заболеваний, идентификации микроорганизмов и т. д. [c.269]

Систематическое изучение наследственности начиналось со сложных в генетическом отношении объектов-растений и животных. Благодаря этим ранним исследованиям была сформулирована концепция неделимого гена как функциональной единицы наследственности и принято положение, что перенос генов от одного поколения к другому подвержен действию разных случайных факторов. Однако до понимания химической природы генов и механизма их функционирования бьшо еш е далеко. Исследование генетических молекул и тонких механизмов регуляции наследственности стало возможным лишь тогда, когда в качестве экспериментальных моделей начали использоваться бактерии и вирусы, о сугцествовании которых первые генетики даже не подозревали. Только благодаря этим организмам впервые бьшо показано, что дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), рибонуклеиновая кислота (РНК) и белок—универсальные детерминанты генетического поведения. Стремительность дальнейшего прогресса в этой области и убедительность полученных результатов стали реальными благодаря особым биологическим свойствам микроорганизмов, которые позволяли проводить манипуляции, необходимые для анализа генетических структур. Аналогичные аналитические исследования более сложных генетических систем тогда бьши невозможны, поэтому на животных и растения этот прогресс не распространялся. Развитие технологии рекомбинантных ДНК разрушило труднопреодолимые технические и концептуальные барьеры на пути расшифровки и понимания сложных генетических систем. Неудивительно, что наши взгляды на структуру и функцию генов значительно изменились, а новое мышление в свою очередь радикально изменило перспективы биологии. [c.11]

Таким образом, проблема поддержания биоразнообразия состоит как в самом сохранении всего живого, так и в его постоянном изучении, идентификации, что представляет не менее сложную задачу, особенно для таких групп организмов, как бактерии. И здесь анализ полиморфизма ДНК может сыграть значительную роль, тем более, что очень грубый подсчет возможного числа отдельных микроорганизмов (не гптаммов ) показывает, что единовременно их на нашей планете может быть в виде индивидуальных бактериальных клеток всего-то (если придерживаться американской системы обозначения больших чисел) от септиллиона до нониллиона особей , а теоретическое число комбинаций рестриктазных фрагментов ДНК разного размера (из удобного для анализа диапазона), на основе которых и возможно создание генетических портретов бактерий, таково, что при выборе тех или иных параметров штрих-кодов случайное совпадение данных характеристик микроорганизмов можно ожидать с частотой один случай на дециллионы (имеются в виду не один-два дециллиона, а классы чисел -дециллион, ундециллион, додециллион и т.д.) бактериальных изолятов. [c.45]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология