Promjenljivost bakterija Genotipske promjenenasljedne Fenotipske promjenenenasljedne Genotipske promjene

Promjenljivost bakterija • Genotipske promjene-nasljedne • Fenotipske promjene-nenasljedne

Genotipske promjene Mutacije-stabilne promjene redosljeda purinskih i pirimidinskih baza u lancu DNK: 1. prirodne i indukovane 2. mikrolezije i makrolezije a. Delecija b. Duplikacija c. Inverzija d. Insercija • Mutageni: hemijski, fizički i biološki

Razmjena genetskog materijala između bakterija Značaj : • Prenos gena koji uslovljavaju rezistenciju • Prenos gena koji utiču na virulenost bakterija • Promjene u antigenskim determinantama kojima će bakterija izbjegnuti imuni odgovor domaćina

Mehanizmi prenosa genetskog materijala između bakterija • Transformacija-prihvatanje slobodnih segmenata DNK iz spoljašnje sredine, transport kroz CM i rekombinacija sa genomom recipijentne ćelije • Transdukcija-prenos DNK iz donorske u recipijentnu ćeliju posredstvom bakteriofaga • Konjugacija-prenos DNK iz donorske u recipijentnu ćeliju putem direktnog kontakta dvije bakterijske ćelije (citoplazmatski most)

Transformacija • Prihvatanje slobodne DNK iz spoljašnje sredine u unutrašnjost ćelije DNK

• Prirodna (fiziološka)-Streptococcus pneumoniae, Neisseria sp. , Pseudomonas sp. , Haemophilus influenzae, Bacillus subtilis • Arteficijalna-podešavanjem temperature, p. H i koncentracije dvovalentnih katjona, razvoj arteficijalne kompetencije

• Prva faza: razvoj kompetencije • Druga faza: vezivanje DNK za receptor i "šišanje" molekula DNK • Treća faza: vezivanje zaštitnih proteina • Četvrta faza: rekombinacija sa komplementarnim dijelom DNK recipijenta

TRANSDUKCIJA • Prenos genetskog materijala iz donorske u recepijentnu ćeliju posredstvom bakteriofaga (faga)

• Šest različitih morfoloških grupa (A, B, C, D, E, F) • Specifično prepoznaju receptor na bakteriji i za njega se vezuju putem fibrila • Genom bakteriofaga se aktivno ubrizgava u unutrašnjost bakterije

• Prema načinu razmnožavanja dijele se na litičke (virulentne) i umjerene (lizogene) fage • Virulentni bakteriofagi proizvode veliki broj kopija i i izazivaju lizu ćelije domaćina ili se postepeno oslobađaju pupljenjem • Umjereni bakteriofagi imaju sposobnost inkorporacije u hromozomsku DNK bakterije (PROFAG) i nastavljaju da se replikuju zajedno sa bakterijskim hromozomom

• Bakterija sa inkorporiranim bakteriofagom se naziva lizogena. • Sticanje novih osobina bakterije u ovom stanju naziva se lizogena konverzija

Transdukujući bakteriofagi • Tokom litičkog ciklusa razmnožavanja formiraju se nekompletni kapsidi u koje se u završnoj fazi može ubaciti fragment bakterijske DNK. • Ovi bakteriofagi zato mogu da budu prenosioci bakterijske DNK iz donorske u recipijentnu ćeliju (generalizovana transdukcija)

Restriktivna transdukcija • Umjereni bakteriofagi se razmnožavaju sinhronizovano sa diobom bakterije • Ukoliko dođe do oslobađanja profaga on u bakteriji nastavlja da se razmnožava litičkim ciklusom • Prilikom odvajanja profaga može nastati hibridni fragment DNK (DNK profaga + DNK bakterije) • Ubrizgavanje ovakvog hibridnog DNK posredstvom bakteriofaga naziva se RESTRIKTIVNA TRANSDUKCIJA

Konjugacija • Donorska ćelija • Recipijentna ćelija • Konjugativni (F) plazmid u donorskoj ćeliji • Prenos DNK koji se obavlja neposrednim kontaktom dvije bakterijske ćelije

• U procesu konjugacije nema jednakog učešća obje roditeljske ćelije već se jedan segment DNK prenosi iz donorske ("muške“, F+) u recipijentnu ("žensku“, F-) ćeliju

• Prva faza: kontakt između F+ i F- ćelija • Druga faza: fuzija membrana i nastajanje citoplazmatskog mosta • Treća faza: prenos jednog lanca DNK konjugativnog plazmida, drugi lanac ostaje u donorskoj ćeliji • Četvrta faza: nastajanje dve F+ ćelije i njihovo odvajanje

Hfr rekombinacija (High Frequency of Recombination) • Visokofrekventna rekombinacija • Plazmidi imaju sposobnost da se inkorporiraju u hromozomsku DNK i zadrže svoju funkciju • Recipijent najčešće dobija početni dio hromozomske DNK i najčešće ostaje F-

• Konjugativni transpozon- kod Enterococcus faecalis (Tn 916) ima gen za rezistenciju na tetracikline i konjugativni set gena

BIOTEHNOLOGIJA predstavlja primjenu bioloških aktivnosti za dobijanje nekog proizvoda ili ostvarivanje nekog procesa DIJELI SE NA: -tradicionalnu biotehnologiju koja obuhvata oplemenjivanje biljaka i domaćih životinja, korišćenje mikoroorganizama za proizvodnju hrane i pića i dr, preradu otpadnih voda, proizvodnju biogasa i sl. - savremenu biotehnologiju u koju spadaju: genetički inženjering kloniranje inžinjering tkiva

Biotehnologija-discipline

Buduci da DNA svih živih organizama istu strukturu bilo da su u pitanju ljudi, biljke, životinje ili mikroorganizmi, pojedini njeni djelovi (geni) mogu biti isječeni i prebačeni iz ćelija jednog organizma u ćelije drugog bez mnogo problema Ovako nastala nova DNA naziva se rekombinantna DNA, a ovakve manipulacije predstavljaju osnovu biotehnoloških procesa.

• Kloniranje je postupak stvaranja genetički identičnih kopija nekog organizma. • Iz organizma davaoca uzima se somatska ćelija i spaja se sa neoplođenom jajnom ćelijom primaoca kojoj je uklonjeno jedro. Posle spajanja dvije ćelije dolazi do razvića embriona koji se implantira u matericu surogat - majke, gde se dalje normalno razvija. Potomak je genetički isti kao organizam davaoca. • Prvi primer kloniranja sisara bila je ovca Doli, 1997. g. • Reproduktivno kloniranje ima za cilj stvaranje nove jedinke, a terapeutskim kloniranjem se proizvode ćelije kojim bi se liječile bolesti

• Transgeneza označava prenos jednog ili više gena iz DNK jednog organizma u DNK primaoca. Prenos gena može se izvesti i između različitih vrsta, a takva životinja (biljka) se naziva transgena. • Najpoznatiji primjeri prve generacije transgenih biljaka koje su otporne na štetne insekte (sadrže transgen iz bakterije koji im daje sposobnost sinteze otrova efikasnog protiv insekata) ili herbicide • U drugu generaciju spadaju biljke kojima je poboljšan kvalitet – promjenjen sastav masti, obogaćene su vitaminima i dr.

• Daniel Nathans, Werner Arber, and Hamilton Smith- 1978. godine Nobelova nagrada za medicinu • Restrikcioni enzimi • Restrikciona mesta • Restrikcioni modifikacioni sistem

Primjena rekombinantne DNK tehnologije • medicina (insulin, interferon, hormon rasta) • proizvodnja enzima, vitamina, amino kiselina, fermentacioni procesi u proizvodnji antibiotika, vina • poljoprivreda (Pseudomonas fluorescens)

Plazmidi koji se koriste u genetskom inženjerstvu nazivaju se VEKTORI

Restriktivni enzimi

Primjer: bakterijska sinteza humanog insulina - Suština ove tehnike je da se humani gen za insulin ugradi u plazmid bakterijske ćelije - Bakterije će zatim po uputstvu tog gena proizvoditi humani insulin