Фенотипова і генотипова мінливість прокаріот

Генетика прокаріот вивчає закономірності спадковості і мінливості організмів.

Спадковість прокаріот забезпечує збереження і точне відтворення ознак даного виду.

Мінливість визначає появу відмінностей в ознаках між особинами одного виду бактерій, що в процесі еволюції приводить до винекнення різноманітних форм життя.

Для прокаріот як і для еукаріот характерні два типи мінливості: генотипова (спадкова) і фенотипова (модифікаційна).

Повний набір генів, яким володіє клітина мікроорганізма є генотипом. Прояв сукупності спадкових морфологічних ознак і фізіологічних процесів називається фенотипом (від гр. Фаіно — проявляти, показувати). Подібні мікроорганізми за генотипом можуть істотно відрізнятися за фенотипом. Фенотипові відмінності між мікроорганізмами, які мають однаковиий генотип, називаються модифікаціями, або фенотиповими адаптаціями. Таким чином, взаємодія генетичних задатків з зовнішнім середовищем може бути причиною винекнення різних фенотипів. Модифікації існують до того часу, поки діє фактор, який їх викликає, вони не передаються по спадковості. Фенотипова мінливість не приводить до змін генетичного аппарату бактерій, вона носить адаптаційний характер. Наприклад, бактерії роду Azotobacter активно фіксують молекулярний азот тоді, коли в грунті йго не вистачає, коли в грунт внести мінеральні азотні добрива, то азотфіксація знижується.

В природі фенотипові відмінності часто повторюються в житті прокаріот. Нерідко вони носять циклічний характер, який пов”язаний з сезонними кліматичними факторами. Наприклад, в грунтах південних районів в сезон посушливого літа більшість бактерій утворює слизистий матрикс, який оберігає клітину від висихання. Фенотипова мінливість сприяє виживанню мікробної популяції.

Генотипова мінливість прокаріот проявляється у вигляді мутацій і рекомбінацій і є наслідком порушень структури генетичного апарату.

За походженням розрізняють спонтанні і індуковані мутації.

Спонтанні мутації виникають в популяціях прокаріот без видимої зовнішньої дії. Вони носять випадковий, ненаправлений характер і виникають самовільно. Спонтанні мутації виникають в результаті помилок ДНК — полімерази під час реплікації ДНК під впливом природнього фону випромінювань, хім. речовин. Спонтанні мутації служать основним джерелом природньої мінливості мікроорганізмів і лежать в основі іх еволюції.

Індукованими називають ті мутації, які виникають під впливом певного мутагенного фактора. Вперше індуковані мутанти дріжджів було одержано Г.А. Надсоном і Г.С. Філіповим у 1925 році. Мутації виникають з частотою 10-4 —10-10 за одну генерацію. Мутагенні фактори можуть бути біологічної, хімічної і фізичної природи.

Біологічні мутагенні фактори — це віруси бактерій. ДНК вірусів включається в геном бактерії і викликає дестабілізацію сусідніх генів. Біологічними мутагенними факторами можуть бути генетичні елементи, які здатні переміщатися (вони називаються бактеріальні транспозони) — це сегменти ДНК, які здатні до внутрішніх і міжхромосомних переміщень.

Серед хімічних мутагенів можна виділити такі групи: інгібітори попередників нуклеїнових кислот, аналоги азотистих основ (5-хлор-, 5-бром-, 2-амінопурин), окислювачі (HNO3), відновники і вільні радикали, ін.

Фізичні мутагенні фактори—іонізуюче випромінювання, температура, УФ-промені, рентгенівські промені, гама-промені, протони.

Вперше можливість виникнення індукованих мутацій показали в 1925 році Г.А. Надсон і Г.С. Філіпов внаслідок опромінення дріжджів рентгенівськими променями.

За характером змін, які виникають в первинній структурі ДНК виділяють генні і хромосомні мутації.

Генні мутації — зачіпають тільки один ген і найчастіше є точковими. Внаслідок точкових мутацій спостерігається випадання, вставка або заміна однієї пари нуклеотидів.

Хромосомні мутації поширюються на декілька генів. Вони виникають внаслідок перебудов в окремих фрагментах ДНК. Вони проявляються у формі дилеції — випадання певного числа нуклеотидів; інверсії — обернення ділянки ДНК на 1800; дуплікації— повторення якого-небуть фрагмента ДНК. Нерідко хромосомні мутації приводять до дезінтеграції всіх систем бактеріальної клітини, що супроводжується летальним ефектом.

За локалізацієюв генетичних структурах мутації поділяються на хромосомні і плазмідні.

Перші виникають в хромосомах, другі в плазмідах. Розрізняють умовно-летальні мутації, при яких клітина гине, вони стосуються життєво-важливих генів.

За напрямом зміни ознаки мутації бувають прямі і зворотні. Перші є змінами в генах бактерій дикого типу, наприклад поява ауксотрофних мутантів із прототрофів. Зворотними називають мутації від мутантного типу до дикого, наприклад: реверсія (повернення) від ауксотрофності до прототрофності. Зворотні мутації, які приводять до відновлення фенотипу і генотипу, називають прямими. Зворотні мутації, які відновлюють лише фенотип, а генотип лишається мутованим, дістали назву супресорних. При цьому відбувається вторинна пряма мутація в іншому гені, яка пригнічує виявлення першої.

Подібні статті

Особливості будови і життєдіяльності лишайників
Лишайники – це особливі організми, в тілі яких об’єднані водорості і гриби в нові комплекси симбіотичних організмів з новими морфологічними, фізіологічними та екологічними властивостями. Відомо понад 20 000 видів лишайників. Лишайники ...

Привчання собак до пошуку та виявлення речей людини на ділянці місцевості
На сьогоднішній день в Державної прикордонної служби України є велика кількість технічних засобів, які посилюють прикордонні наряди, але службовий собака залишається незамінним засобом посилення. Використання кінолога з підготовленою соб ...