МИКРОБИОЛОГИЯ 1-90. 1. Відмінності вірусів від інших мікроорганізмів Віруси мають такі відмінності
 Скачать 253.74 Kb.
|
|
59. Сучасне уявлення про онтогенез рослин і тварин. Генетична програма онтогенезу. Диференціальна активність генів в онтогенезі. Принципи керування онтогенезом. Вплив умов перебігу онтогенезу на формування ознак і властивостей в організмів. Онтогене́з — індивідуальний розвиток організму з моменту утворення зиготи до природноїсмерті. У багатоклітинних тварин у складі онтогенезу прийнято розрізняти фази ембріонального (під покровом яйцевих оболонок) і постембріонального (за межами яйця) розвитку, а у живонародних тварин — пренатальний (до народження) і постнатальний (після народження) онтогенез. У багатоклітинних рослин до ембріонального розвитку відносять процеси, які відбуваються в зародковому мішку насіннєвих рослин. Найважливіший момент розвитку клітин вищих рослин – їх диференціювання. . В результаті цього утворюються спеціалізовані клітини, притаманні лише певним тканинам. Диференціювання виконується під час розтягу клітин та може продовжуватись після закінчення видимого росту. Хід диференціювання, як і ріст, контролюється фітогормонами. Одним з найважливіших процесів, що виконуються під час онтогенезу, являється морфогенез – становлення форми, утворення морфологічних структур та цілісного організму в процесі індивідуального розвитку. Онтогенез поділяють на ембріональний та постембріональний періоди. Ембріональний (зародковий) період - це час, коли новий ор ганізм (ембріон) розвивається всередині материнського організму або всередині яйця, насінини тощо. Він завершується народжен ням (вилупленням, проростанням). 60. Суть проблеми стійкості рослин против хвороб і шкідників. Патогенність, вірулентність, стійкість. Генетичний контроль стійкості у рослин та тварин. Стійкість рослин до шкідливих організмів (генетична, фізіологічна) була стабільною і не розрізнялася в агро-та природних екосистемах. Вона забезпечувала динамічна рівновага у взаємовідносинах в системі рослина - паразит (шкідливий організм), при якому епіфітотії хвороб, масове розмноження фітофагів, бур'янів були відсутні. Культурні рослини потрапляли на нові території з відмінними грунтово-кліматичними умовами, поступово адаптуючись до нових умов і змінюючи фізіологічну стійкість до стрес-факторів зовнішнього середовища, в тому числі і до шкідливих організмів. Патогенність - здатність організму викликати захворювання. Ця здатність являє собою генетичний компонент збудника, який завдає шкоди приймаючій стороні. Для умовно-патогенних мікроорганізмів ця здатність викликати захворювання не є вродженою. Патогени можуть виражати широкий спектр вірулентності. Вірулентність - це поняття, яке нерозривно пов'язане з поняттям патогенності. це термін для позначення ступеня патогенності мікроба. Ступінь вірулентності зазвичай корелює зі здатністю збудника розмножуватися в організмі господаря і може залежати від певних факторів. Фактори вірулентності сприяють патогенності, тобто допомагають викликати захворювання. СТІЙКІСТЬ - здатність довго зберігати і виявляти свої властивості, не піддаватися руйнуванню, псуванню, витримувати зовнішній вплив, протидіяти чомусь На штучному інфекційному фоні виділено джерела та донори стійкості до пухирчастої сажки (ПіН^о іеае (Бескт) Unger) серед зразків кукурудзи колекції Національного центру генетичних ресурсів рослин України. Прове дено гібридологічний аналіз гібридів Fl та F2 від схрещування виділених дже рел стійкості зі сприйнятливими тестерами для визначення можливості вико ристання їх в селекції. За результатами досліджень рекомендовано для вико ристання в селекції на стійкість до пухирчастої сажки цінний вихідний мате ріал з вираженими донорськими властивостями. 61. Олігогенна та полігенні стійкість. Пасивний і активний імунітет. Теорія стійкості Г.Флора «ген проти гена». Успадкування стійкості до фітопатогенів. Джерела стійкості проти фітопатогенів. Селекціонер формує, створює, зберігає, використовує банк генів стійкості, які активно включаються в різні селекційні схеми. Олігогенна стійкість — контролюється незначною кількістю генів; полігенна стійкість — контролюється багатьма генами, довготривала. Штучний імунітет - його створюють в організмі людини штучним шляхом, щоб попередити виникнення інфекційної хвороби, а також використовують для лікування інфекційних хвороб. Розрізняють активну і пасивну форми штучного імунітету: активний імунітет створюють у людини шляхом введення вакцин або анатоксинів. Активний імунітет може бути напруженим і тривалим. Пасивний імунітет створюється шляхом введення в організм людини імунних сироваток, в яких містяться імунні антитіла. Пасивний імунітет зберігається недовго, близько місяця, до тих пір, поки зберігаються антитіла в організмі. Потім антитіла руйнуються і виводяться з організму. Ген против гена. Теорія говорить, що в популяціях існують комплементарні (викликають розвиток якої-небудь ознаки тільки спільно) пари генів рослин і паразитів, взаємодія яких визначає (контролює синтез) встановлення стану сприйнятливості або стійкості до даної раси патогена. Для боротьби з фітопатогенними мікроорганізмами проводяться наступні заходи: а. Біологічні: - лікування антибіотиками - селекція, гібридизація - обробка витривалих рослин б. Фізико-хімічні: - видалення хворих рослин - спалювання листя - дезинфекції насіння і посадочного матеріалу - дезинфекція грунту - обприскуванні рослин хімічними речовинами - очищення і обробка насіння - знищення переносників збудників хвороб, що мешкають на рослинах. в. Карантинні: - захист від завезення хворих рослин. Зберігаються фітопатогенні бактерії в основному з рослинними залишками в грунті, але нетривало, лише до повного розкладання (перегнивання) рослинних залишків. Зараження рослин відбувається через інфіковане насіння, грунт, грунтові і дощові води, комах. Основним джерелом є грунт, оскільки в ній містяться залишки неперегнилих рослин. Неспецифічна (горизонтальна, полігенна) стійкість носить буферний характер. Це означає, що зазвичай дія одного стрес-фактора активує всю систему механізмів захисту рослин та підвищує їх опірність майже до всього комплексу стрес-факторів. Ця стійкість проявляється у ставленні різного комплексу біологічних, хімічних та фізичних пошкоджуючих факторів: посухи, холоду, збудників хвороб і шкідників, пестицидів, хімічних мутагенів. Механізмами неспецифічної стійкості є формування і активація окислювально-відновних ферментів, фенолів, фітонцидів, фітоалексинів, пігментів і споріднених їм сполук (антоціанів, каротинів, катехінів), амінокислот, інгібіторів вільно-радикальних реакцій різної природи. Саме тому на стійкість до впровадження (пошкодження) рослин шкідливими організмами і на реакцію до них впливають генетично обумовлені фізіолого-біохімічні властивості виду і сорту, якість насіння, характер мінерального живлення рослин, умови вирощування сільськогосподарських культур 62. Суть генетичної інженерії. Генна інженерія. Особливості, проблеми і завдання генної інженерії рослин й тварин. ГЕНЕТИЧНА ІНЖЕНЕРІЯ (грец. genesis — походження) — напрям науки на межі молекулярної біології, молекулярної генетики, біотехнології тощо, метою якого є створення організмів із новими комбінаціями спадкових ознак, у т.ч. і таких, які не виявляють у природі. Ге́нна інжене́рія — це біотехнологічний прийом, спрямований на конструювання рекомбінантних молекул ДНК на основі ДНК, взятої з різних джерел, сукупність прийомів, методів і технологій одержання рекомбінантних РНК і ДНК, виділення генів з організму (клітин), здійснення маніпуляцій з генами і введення їх в інші організм Основним завданням якої є одержання конкретних генів, що визначають ту чи іншу ознаку клітини або організму. Це завдання вирішується хімічним синтезом гена шляхом поєднання нуклеотидів ДНК у певній послідовності; ферментативним синтезом ДНК на матрицях інформаційної РНК за допомогою зворотної транскриптази; Втручання генної інженерії у соматичні клітини етично дозволене, якщо потрібно модифікувати їх дегенерацію або ваду. Нетерапевтичне експериментування зі стовбуровими клітинами людського ембріона етично неприпустиме незалежно від його мети. Втручання на стадії ембріона є великою етичною проблемою, оскільки завжди єризик знищити його фізіологічну цілісність та спокуса створювати ембріони для експериментування, що морально неприпустиме. Генна інженерія вирішує завдання, пов’язані з діагностикою, терапією, продукуванням ліків, пошуками альтернативи, експериментуванням. З метою терапії втручання допустиме лише стосовно тої особи, яка потребує допомоги — не можна жертвувати одною людиною задля користі іншої. Етично прийнятне використання генної інженерії для синтезу гормонів, наприклад, інсуліну. У цих ви падках виникають технічні та етичні проблеми, які стосуються передусім екології довкілля. 63. Виділення генів. Хімічний і ферментативний синтез генів. секвенува́ння (від лат. Sequentum — послідовність) — молекулярно-біологічний термін, який застосовують при описанні методів, які використовуються для встановлення послідовності визначення первинної структури (тобто послідовності мономерів в гетерополімері) нерозгалужених біополімерів. Два методи: хімічний і ферментативний. Порцію Днк розділяють у 4 пробірки. В кожну пробірку додається спеціальних реагент, який руйнує одну із чотирьох азотистих основ. У пропірку додається піперидин, який розпізнає зруйновану азотисту основу і розрізає днк в цьому місці. У кожній пробірці утворюється набір фрагментів різної довжини. Концентрація реагентів підбирається таким чином, щоб розрізання вібувалось не по кожному нуклеотиду, а вибірково. У кожній утворились ферменти різної довжини. Причому попередньо молекули дн, які використовуться для секвенування мічені радіоактивним ізотопом Р32. Довжину отриманих фрагментів можно знайти електрофорезом. У чотири пробірки потрапляє порція днк. Для секвенування потрібно мати: днк, прймери( радіоактивні) днк-полімераза, нуклеотид 3 фосфати, дидозоксирибонуклеотиди. В кожній пробірці власний дидозоксиробонуклеотид. У 1 ддА,2 – ддС..Днк одно ланцюгова. Процес: до днк приєднується радіоактивний прайме з одного боку, днк полімер аза починає здійснювати синтез дочірнього ланцюгу, в тих випадках, коли приєднується ддА у першій пробірці синтез ланцюгу дочірнього припиняється. Тому що у дидизоксирибозі немає залишків ОН тому наступний нуклеотид приєднатися не може. Так відбувається у всіх чотирьо пробірках. Далі проводять електрофорез. 64. Генні вектори. Інтеграція гена в інший геном. Вектори- це ,як правило , кільцеві молекули, здатні до самостійної реплікації. Ген разом з вектором утворює рекомбінантну ДНК. Інтеграція клонованого гена в геном хазяїна :
Виділення і клонування повного сайта інтеграції чи його частини. Вбудування транс генаразом з промотором у клонований сайт інтеграції або поблизу нього. Перенесення отриманої генетичної конструкції (сайта інтеграції – клонований ген) у клітину хазяїна в складі плазміни, не здатної до автономної реплікації в клітині цього хазяїна Відбір і збереження клітин, які експресують клонований ген. 65.Клітинна інженерія рослин і тварин. Одна з переваг рослинних клітин - їхня тотипотентність: з однієї клітини можна регенерувати цілу рослину. Поширеним методом уведення генів у рослинні геноми є використання ґрунтової бактерії Agrobacterium tumefaciens. Агробактерії мають здатність інтегрувати свій генетичний матеріал у клітини дводольних рослин. Використання генної інженерії дозволяє також конструювати рослини, стійкі до комашиних атак. Так, тепер широко використовують гени Bacillus thuringiensis - ґрунтового мікроорганізму, що має здатність у ході споруляції утворювати асоційовані зі спорами кристалоподібні включення, які складаються з так званих Cry-білків -токсинів проти комах. Генетичною інженерією рослин широко послуговуються також для створення культур, стійких до фітопатогенних вірусів, соле- та посухостійких трансгенних рослин. Перспективним напрямком є також створення трансгенних рослин, що синтезують цінні речовини. Рослини дають велику кількість біомаси, і, на відміну від рекомбінантних бактерій, для вирощування сільськогосподарських культур не потрібні великі кошти на обладнання та висококваліфікований персонал. Генетично модифікованих тварин отримують за допомогою мік-роін'єкції ДНК у запліднену яйцеклітину; уведення генетично модифікованих ембріональних стовбурових клітин в ембріон на ранніх стадіях розвитку; пересадження генетично-модифікованих ядер соматичних клітин в енуклейований овоцит. Після введення ДНК яйцеклітини, бластоцити чи овоцити імплантують мікрохірургічним шляхом у "сурогатну" матір . 66.Реалізовані можливості і перспективи розвитку генної інженерії.Генна терапія. Концепція генної терапії полягає в тому очевидному твердженні, що найрадикальнішим способом боротьби з різного роду захворюваннями, викликаними змінами генетичної інформації клітин, має бути виправлення або знищення самої генетичної причини захворювання, а не її наслідків. Такою може бути мутація в зародковій лінії клітин, яка передається нащадкам; або соматична мутація, що викликає, наприклад, злоякісну трансформацію; або поява в клітині чужорідного генетичного матеріалу унаслідок вірусної інфекції. Спосіб боротьби із цими генетичними змінами полягає в штучному введенні в постраж-далу клітину нової генетичної інформації, покликаної виправити ту, з якою пов'язана хвороба. Історично генна терапія спочатку націлювалася на лікування спадкових генетичних захворювань, однак згодом поле її застосування, принаймні теоретично, розширилося таким чином, що вона стала розглядатися як потенційно універсальний підхід до лікування практично всього спектра хвороб. 67.Імуногенетика.Білковий поліморфізм. Імуногенетика - одна з інтенсивно розвиваються комплексних наук, яка заснована на імунології, молекулярної біології і генетики. Вона вивчає генетичний контроль імунної відповіді, генетику несумісності тканин при пересадках, закономірностейуспадкування антигенної специфічності, проблему підтримки генетичної сталості (гомеостаз) багатомільйонної популяції соматичних клітин організму і інші. . Для аналізу генетичного білкового поліморфізму частіше користуються зональним електрофорезом в крохмальної гелі, заснованому на здатності різних білків з різною швидкістю пересуватися в поле постійного струму. Результати аналізу поліморфізму білків (трансферин, гемоглобін, ряд ферментів і ін.) Використовуються для з'ясування біохімічної індивідуальності організму, генетичної експертизи походження тварин. 68.Генетика в розв’язанні харчових проблем. Генетична токсикологія. Геномодифіковані продукти — продукти, що отримуються із трансгенних (генетично модифікованих) організмів. Що значить, що у один організм вводяться чужі ген або ген іншого організму. Генетичні модифікації наслідують дві основні цілі: покращити харчові властивості продуктів та підвищити урожайність. Перша мета розвивається дуже повільно та має має таке широке поширення. Із наявних на сьогодні досягнень у цій області можна виділити: рис, збагачений вітаміном А; помідори. Збагачені залізом та сою, із покращеним вмістом жирних кислот. Інша область розвитку генетичних модифікацій напрямлена на підвищення врожайності продуктів. Можна виділити три засоби досягнення цієї мети: введення генів стійкості до шкідників, гени стійкості до кліматичних умов та гени стійкості до пестицидів. Таким генетичним модифікаціям приділяється значно більше сил, уваг та ресурсів, саме вони і складають основу сучасних генетично модифікованих організмів. Населення Землі збільшується із кожним роком, генетично модифіковані продукти покликані врятувати підростаюче покоління планети від голоду. Генетична токсикологія, за визначенням, є вивченням того, як хімічні або фізичні агенти впливають на складні процеси спадковості. Генотоксичні хімічні речовини визначаються як сполуки, здатні змінити спадковий матеріал живих клітин. Імовірність того, що конкретне хімічна речовина викликає генетичне ураження, в кінцевому рахунку, залежить від ряду змінних, включаючи рівень впливу хімічної речовини на організм, розподіл і утримання хімічної речовини в міру попадання в організм, ефективність систем метаболічної активації та / або детоксикації в тканях- мішенях, а також здатність хімічної речовини або його метаболітів створювати критичні макромолекули всередині клітини. Імовірність того, що генетичне ураження клітини викличе захворювання, в кінцевому рахунку, залежить від характеру ураження, здатності клітини відновлювати або посилювати генетичне ураження, можливість висловлювати будь-які внесені зміни, а також здатність організму виявляти і пригнічувати розмноження аномальних клітин. 69.Генетика і еволюція. Концепція нейтральності еволюції. Розшифровка подвійної спіралі ДНК стало новим етапом розвитку молекулярної генетики, з'явилися нові напрямки та унікальні методи досліджень, шляхів еволюції живих організмів, засновані на аналізі структури макромолекул. Питання відмінності людини від тварини, що не дають спокою вченим вже багато століть, знаходять все нові відповіді, завдяки порівнянню людського геному з геномом інших видів живих організмів. Взявши до уваги той факт, що 98% геному, ідентичні у наших видів. |