Микробные сообщества

В естественных условиях микробы существуют в составе микробных сообществ. Они объединяются в биопленки.Колониеподобные сообщества образуются приразмножении бактерий одного вида, смешанныемикробные сообщества (СМС) – разных видов.В микробных сообществах бактерии обладают несвойственными им характеристиками, напоминая многоклеточные организмы. Они имеют мембрану,состоящую из белков и полисахаридов, покрывающую всю поверхность сообщества. Внутри сообщества микробы объединены в целостную структуру за счет:а) цитоплазматических мостиков – тончайшихмембранных трубочек, соединяющих цитоплазмы разных клеток; б) слипания клеток и образования общей клеточной стенки.

Эти механизмы позволяют клеткам осуществлять обмен различными молекулами и формировать общий ответ на внешние воздействия. Обеспечивают повышенную устойчивость, в т.ч.,к антимикробным препаратам – антибиотикам и химиопрепаратам.

Организация генетического материала у бактерий.

Материальной основой наследственности всех организмов, включая микробы, является ДНК. Исключение – РНК-геномные вирусы.

В отличие от хромосом эукариот геном прокариот представлен более простой структурой – молекулой ДНК, часто замкнутой в кольцо. Молек.масса ДНК бактерий большая.

Кроме того генетический материал бактерий содержится во внехромосомных генетических элементах – плазмидах, транспозонах и Is-последовательностях.

Генотип – совокупность генов, определяющих его потенциальную способность к выражению закодированных в них определенных признаков. Фенотип – сумма генетически детерминированных и приобретенных признаков.Условия окружающей среды способствуют проявлению (экспрессии) генов или, наоборот, подавляют их функциональную активность, выраженную в образовании определенных ферментов.

Внехромосомные факторы наследственности.

F-плазмиды (половой фактор) контролируют синтез половых ворсинок (F- или sex-pili), обеспечивающих спаривание клеток-доноров с клетками-реципиентами в процессе конъюгации.Перенос ДНК детерминируется tra-опероном (transfer) плазмиды, обеспечивающим ее конъюгативность.

R-плазмиды определяют устойчивость бактерий к лекарственным веществам. Структура сложная: входит r-ген, который может содержать более мелкие мигрирующие элементы – транспозоны, Is-последовательности и tra-опероны. R-ген кодирует синтез фермента, разрушающего или модифицирующего определенный антибиотик. В одном r-гене может содержаться несколько транспозонов, контролирующих устойчивость к разным антибиотикам.

Tra-оперон входит в состав грам- бактерий и обеспечивает конъюгативный перенос плазмиды.Грам+ бактерии содержат неконъюгативные R-плазмиды, которые переносятся от одной бактерии другой путем трансдукции. (передача генетического материала от одних бактерий другим с помощью фагов)

Бактериоциногенные плазмиды. Контролируют синтез бактериоцинов – антибактериальных веществ, вызывающих гибель бактерий того же или близкородственного вида. Колицины, стафилоцины, пестицины, вибриоцины. Колицины – более 20 видов, различающихся по физико-химическим и антигенным свойствам – А, B, C, D, E1, E2, K, ….

Клетки, несущие Col-плазмиду, резистентны к действию колицина. Механизм бактерицидного действия различен: нарушение ЦМ, функции рибосом, деградация РНК. Находясь в цитоплазме, Сol-плазмиды переносятся в другие клетки путем конъюгации с помощью tra-оперона. Некоторые плазмиды могут встраиваться в геном клетки и присутствовать в нем в интегрированном состоянии.

Бактериоциногения влияет на формирование микробных биоценозов. Колицины могут губительно действовать на патогенные энтеробактерии, нормализуя естественный микробоценоз.

С целью эпидемиологического анализа и установления источника инфекции используется колицинотипирование.

Транспозоны.

Нуклеотидные последовательности размером 2000-20500 пар нуклеотидов, несущие генетическую информацию для транспозиции. При включении в геном бактерий вызывают дупликации, при перемещении – делеции и инверсии.

Могут находиться в свободном состоянии в виде кольцевых молекул, не способных к репликации. Реплицируются в составе клеточной ДНК. Новые копии могут мигрировать в плазмиды или ДНК фагов и распространяться в популяции бактерий. Т.о., важнейшее свойство транспозонов – способность к перемещению с одого репликона (ДНК бактерии) на другой (плазмида) и наоборот.

Выполняют регуляторную и кодирующую функцию: несут информацию для синтеза токсинов, ферментов ингибирующих антибиотики.

Is-последовательности.

Транспозируемые элементы – фрагменты ДНК размером 1000 пар нуклеотидов и более, «вставки последовательностей оснований».

Содержат только информацию, необходимую для транспозиции – перемещения в различные участки ДНК. В свободном состоянии не обнаружены.

Функции:

1) координация взаимоотношений ДНК бактерий, транспозонов, плазмид и умеренных фагов;

2) индукция выключения гена, куда произошла интеграция или выполнение роли промотора, регулирующего транскрипцию данного гена;

3) индукция мутаций типа делеций и инверсий.

Поиск по сайту: