Генетический аппарат бактерий и изменчивость

• Генетический аппарат: нуклеоид (кольцевая ДНК) и плазмиды (F, R).
• Фенотипическая изменчивость: обратимые адаптации (капсула у Bacillus anthracis).
• Генотипическая изменчивость: мутации и рекомбинации (трансформация, конъюгация, трансдукция).
• ПЦР: амплификация ДНК/РНК, диагностика (Mycobacterium tuberculosis, вирус гепатита C), выявление генов резистентности (mecA).

Генетический аппарат бактерий представлен нуклеоидом (кольцевая двуцепочечная ДНК, не ограниченная ядерной мембраной) и внехромосомными элементами — плазмидами, транспозонами, IS-элементами. Плазмиды (например, F-фактор, R-фактор) несут гены устойчивости к антибиотикам, факторы патогенности и др. Транспозоны и IS-элементы обеспечивают перемещение генов внутри генома.

Изменчивость бактерий делится на фенотипическую (модификационную) и генотипическую. Фенотипическая изменчивость не затрагивает генотип, обратима и является адаптивной реакцией на условия среды (например, образование капсулы у Bacillus anthracis при росте на средах с сывороткой). Генотипическая изменчивость связана с изменением структуры ДНК и включает мутации (спонтанные и индуцированные, генные и хромосомные) и рекомбинации (трансформация, конъюгация, трансдукция). Трансформация — поглощение свободной ДНК из среды (например, Streptococcus pneumoniae). Конъюгация — перенос генетического материала через пили (F-плазмида у Escherichia coli). Трансдукция — перенос ДНК бактериофагом (общая и специфическая, например, перенос токсигенности у Corynebacterium diphtheriae).

Генная идентификация бактерий и вирусов основана на полимеразной цепной реакции (ПЦР). Метод позволяет амплифицировать специфические участки ДНК или РНК (после обратной транскрипции). ПЦР включает денатурацию, отжиг праймеров и элонгацию. Детекция продуктов осуществляется электрофорезом или флуоресцентными зондами (ПЦР в реальном времени). ПЦР используется для диагностики инфекций (например, Mycobacterium tuberculosis, вирус гепатита C), идентификации штаммов, выявления генов резистентности (mecA у Staphylococcus aureus) и в эпидемиологических исследованиях. Преимущества: высокая чувствительность, специфичность, быстрота.