logo
logo

Генетика — наука о наследственности и изменчивости, которая изуча­ет механизмы передачи наследственных признаков от родительской клетки к дочерней из поколение в поколение. Носителями генетической информа­ции являются нуклеиновые кислоты — ДНК (в основном) и РНК. ДНК ло­кализуется в нуклеотиде у прокариотов и в ядре у эукариотов. Нуклеотид бактерий называется хромосомой. Вдоль хромосомы в линейном порядке располагаются неоднородны» генетические участки — гены. Каждый ген контролирует развитие определенных свойств организма. Совокупность генов, которыми обладает организм, составляет генотип, т. е. наследствен­ные признаки, полученные им от материнской клетки. Сумма признаков, которые имеет генотип, реализованных в конкретных условиях, составля­ет его фенотип. В зависимости от условий организмы одного генотипа мо­гут образовывать особи с разными фенотипами. Кроме хромосом, в некото­рых бактериальных клетках содержатся внехромосомные генетические структуры — эпиосомы или плазмиды. Это также молекулы ДНК.                    

Сохранение определенных свойств организма на протяжении ряда поколений называется наследственностью. Под влиянием условий внешней среды наследственные признаки могут изменяться. Различают фенотипическую генотипическую изменчивость.

При фенотипической изменчивости бактерии, образовавшиеся из одной родительской клетки, могут различаться между собой по ферментативной активности, морфологическим признакам, потребности в источниках пита­ния. Фенотип не наследуется. Фенотипические изменения не затрагивают ге­нотипа и могут носить временный характер. К фенотипической изменчивос­ти относятся: физиологическая адаптация — изменение, связанное с прис­пособлением микроорганизмов к развитию в новых условиях жизни; дис­социация — культуральная изменчивость, когда, например, из засеянной на плотную питательную среду чистой культуры вырастают резко отличающие­ся по морфологической структуре колонии (тип S — гладкие, тип R - ше­роховатые, тип М - слизистые); модификация - обратимые изменения, легко исчезающие при устранении условий, их вызывавших.

Генотип передается по наследству. Однако и он подвержен изменениям в связи с тем, что генетическая информация, закодированная в ДНК, не яв­ляется стабильной и образуется в результате структурных изменений генов, приводящих к появлению нового признака. Это так называемая генотипическая изменчивость. В основе генотипической изменчивости лежат мута­ции. Мутация внезапные, случайные наследственные изменения у микро­организмов. Эти изменения стойкие, необратимые, передаются по наследству. Особенно часто получение стойких мутаций микроорганизмов возмож­но при воздействии лучистой энергии (рентгеновскими, ультрафиолетовы­ми лучами), некоторых химических веществ (азотистой кислотой и др.). Такие факторы называются мутагенными.

Кроме мутаций к изменению наследственности приводят рекомбина­ции — изменение комбинации генов. Рекомбинации представляют собой процесс обмена фрагмента ДНК донорной клетки (клетки, передающей свойственный ей признак) с подобным же фрагментом ДНК клетки-реципиента (клетки, воспринимающей новое для нее свойство). Рекомбинации осуществляются путем трансформации, конъюгации, трансдукции и фаговой конверсии.

Трансформация — перестройка генотипа клетки-реципиента под влия­нием поглощенной из среды свободной ДНК, выделенной из бактерии донора. Ее источником могут быть свежеубитые микроорганизмы. Конъю­гация (спаривание) — передана генетического материала от донорной к реципиентной клетке путем их непосредственного контакта через цитоплазматический мостик. Трансдукция — перенос генетического матери­ала из одной клетки в другую бактериофагом.

Фаговая конверсия — это изменения свойств клетки (фенотипа), обус­ловленные заражением клетки фагом.

Процессы развития изменчивости микроорганизмов, хотя и подчиняют­ся общим биологическим законам, происходят гораздо быстрее, чем у рас­тений и животных. Основной задачей генетики является улучшение полез­ных свойств уже применяющихся производственных рас микроорганизмов и выведение новых рас с ценными свойствами. Так, с помощью мутагенных факторов были получены грибы рода Penicillium, продуцирующие в про­мышленных условиях много пенициллина. Адаптация стала одним из методов селекции микроорганизмов для производственных целей, напри­мер адаптация дрожжей к повышенному содержанию спирта.