Galleria mappe mentale Microbiologia medica ereditarietà e mutazione dei batteri
Casa editrice People's Health, nona edizione "Microbiologia medica" Capitolo 4 Eredità e mutazione batterica, incluso genoma batterico, mutazione del gene batterico, Trasferimento e ricombinazione genica, ecc.
Modificato alle 2024-03-11 11:37:33Microbiologia medica, Infezioni batteriche e immunità riassume e organizza i punti di conoscenza per aiutare gli studenti a comprendere e ricordare. Studia in modo più efficiente!
La teoria cinetica dei gas rivela la natura microscopica dei fenomeni termici macroscopici e le leggi dei gas trovando la relazione tra quantità macroscopiche e quantità microscopiche. Dal punto di vista del movimento molecolare, vengono utilizzati metodi statistici per studiare le proprietà macroscopiche e modificare i modelli di movimento termico delle molecole di gas.
Este é um mapa mental sobre uma breve história do tempo. "Uma Breve História do Tempo" é um trabalho científico popular com influência de longo alcance. Ele não apenas introduz os conceitos básicos da cosmologia e da relatividade, mas também discute os buracos negros e a expansão. Do universo. questões científicas de ponta, como inflação e teoria das cordas.
Microbiologia medica, Infezioni batteriche e immunità riassume e organizza i punti di conoscenza per aiutare gli studenti a comprendere e ricordare. Studia in modo più efficiente!
La teoria cinetica dei gas rivela la natura microscopica dei fenomeni termici macroscopici e le leggi dei gas trovando la relazione tra quantità macroscopiche e quantità microscopiche. Dal punto di vista del movimento molecolare, vengono utilizzati metodi statistici per studiare le proprietà macroscopiche e modificare i modelli di movimento termico delle molecole di gas.
Este é um mapa mental sobre uma breve história do tempo. "Uma Breve História do Tempo" é um trabalho científico popular com influência de longo alcance. Ele não apenas introduz os conceitos básicos da cosmologia e da relatividade, mas também discute os buracos negros e a expansão. Do universo. questões científicas de ponta, como inflação e teoria das cordas.
Eredità batterica e mutazione
2. Mutazioni dei geni batterici
Mutazione e regole di mutazione
Mutazione genetica
definizione
Cambiamenti nella struttura del gene causati dalla sostituzione, inserimento o cancellazione di coppie di basi del DNA
Tipo di modifica della coppia di basi
sostituzione
Classificazione
Convertire
Cambiamenti purina-purina, pirimidina-pirimidina
trasversione
Cambiamenti purina-pirimidina, pirimidina-purina
come conseguenza di
mutazione silenziosa
mutazione missenso
mutazione senza senso
inserire
come conseguenza di
mutazione frame-shift
Mancante
come conseguenza di
mutazione frame-shift
Caratteristiche fondamentali della variazione batterica
È più probabile che le mutazioni causino cambiamenti fenotipici
Veloce e può causare variazioni fenotipiche in un breve periodo di tempo
La legge della mutazione genetica
mutazioni spontanee nei geni
definizione
presenti in natura
dimostrare
Prova di fluttuazione
significato
Dimostra la casualità e la spontaneità delle mutazioni
analisi dell'esperimento
Se la resistenza si verifica dopo l'esposizione al fago
Il numero di colonie resistenti contenute nelle soluzioni batteriche nelle diverse provette dovrebbe essere sostanzialmente lo stesso.
Se la resistenza si verifica prima che i batteri siano esposti al fago
Il numero di colonie resistenti contenute nelle soluzioni batteriche nelle diverse provette è significativamente diverso.
Risultati sperimentali
I fagi svolgono solo un ruolo di screening
Caratteristiche
basso tasso di mutazione
mutazioni indotte nei geni
definizione
Il tasso di mutazione dei batteri può essere aumentato attraverso l’induzione artificiale
Caratteristiche
Alto tasso di mutazione
mutazione e selezione
Placcatura replica
significato
dimostrare
Le mutazioni sono spontanee e casuali
Le mutazioni resistenti si verificano prima dell’esposizione agli antibiotici e gli antibiotici servono solo a individuare i mutanti resistenti
Mutazioni di reversione e soppressori
conoscenze di base
Tipo selvaggio
Ceppi non mutati isolati dalla natura
tipo mutante
Un ceppo che ha cambiato alcune caratteristiche rispetto al ceppo selvatico
mutazione in avanti
I batteri passano dal tipo selvatico al tipo mutante
mutazione inversa
Il ceppo mutante può ripristinare i tratti wild-type dopo una seconda mutazione
Caratteristiche
Spesso mutazioni di reversione fenotipica
Classificazione
Mutazione al genotipo originale
Un'altra mutazione genetica compensa il fenotipo originale
mutazione soppressore
soppressione intragenica
Le mutazioni soppressorie si verificano in posizioni diverse all'interno dello stesso gene
soppressione intergenica
Mutazioni soppressorie si verificano in diversi geni
Batteri mutanti e isolamento
3. Trasferimento e ricombinazione genica
conoscenze di base
trasferimento genico
Il processo di spostamento del DNA da una posizione all'altra del genoma
Trasferimento genico orizzontale (trasferimento genico laterale, LGT)
Il DNA può essere trasferito da un organismo all'altro, integrandosi nei cromosomi e modificando la composizione delle sue informazioni genetiche.
Caratteristiche
Può verificarsi tra organismi strettamente imparentati, lontanamente imparentati o anche non imparentati
Relativo al trasferimento verticale dei geni (ereditarietà)
Principali metodi di trasferimento genico orizzontale
trasformazione
definizione
Il processo in cui i batteri riceventi ingeriscono direttamente frammenti di DNA di batteri donatori (esogeni) e acquisiscono nuovi tratti genetici
fattori determinanti
Competenza dei batteri riceventi per la trasformazione
Esperimenti correlati
Esperimento di Griffith
processo di base
Principali fattori che influenzano l'efficienza di conversione
La distanza della relazione genetica (il genotipo del batterio donatore e quello ricevente)
Più stretto è il rapporto, maggiore è il tasso di conversione
Stato fisiologico dei batteri riceventi
Durante il processo di trasformazione, i batteri riceventi possono ingerire solo frammenti di DNA estranei in uno stato fisiologico competente.
fattore ambientale
coniugazione
definizione
Il modo in cui i batteri comunicano tra loro attraverso i peli sessuali e trasferiscono materiale genetico dai batteri donatori ai batteri riceventi
plasmide coniugativo
Funzione di codifica
incompatibilità
Il plasmide F non può essere trasferito ai batteri F
Sintesi e assemblaggio dei pili sessuali
Mantenere la stabilità durante la coniugazione e l'accoppiamento batterico
Taglia il DNA ruotato e facilita il trasferimento dei filamenti nei batteri riceventi
Alcuni plasmidi coniugativi mediano anche la trasmissione di plasmidi non coniugativi o di parti del cromosoma
Classificazione
Plasmide F (plasmide della fertilità)
Il meccanismo della “coniugazione” mediata dal plasmide F
processo di base
Il DNA a filamento singolo entra nei batteri F attraverso il ponte di coniugazione del pilus sessuale
Ricombinazione ad alta frequenza (Hfr)
definizione
Il plasmide F si integra nel cromosoma batterico e media il trasferimento ad alta frequenza di geni sul cromosoma batterico ospite.
Caratteristiche
Il plasmide F in Hfr può mediare il trasferimento del proprio cromosoma ad un altro batterio F
Durante il processo di coniugazione, il plasmide F entra finalmente nel batterio ricevente
La probabilità che i batteri riceventi ottengano il DNA plasmidico F completo dei batteri Hfr è molto bassa
Hfr ha anche i peli sessuali
L'integrazione del plasmide F nei ceppi Hfr è reversibile
talvolta si stacca dal cromosoma, provocando la cessazione dello stato Hfr da parte del batterio
Plasmide F'
definizione
Il plasmide F staccato dal cromosoma può portare anche un frammento di DNA adiacente al sito di integrazione, chiamato plasmide F'.
Plasmide R (fattore di resistenza alle infezioni)
composizione
Fattore di trasferimento della resistenza (RTF)
Caratteristiche
Funzionalmente simile al plasmide F
codifica pili
Determinare la replicazione, la coniugazione e il trasferimento del plasmide
determinante della resistenza (r-det)
Caratteristiche
Possono essere più geni di resistenza
Funzione
determinare la resistenza batterica
Caratteristiche
RTF e r-det possono essere integrati insieme o esistere separatamente
Funzione di trasmissione del gene resistente ai farmaci senza coniugazione quando presente da solo
trasduzione
definizione
Mediato dal fago (utilizzando il fago come trasportatore), il frammento di DNA del batterio donatore viene trasferito nel batterio ricevente. Dopo la ricombinazione, il batterio ricevente acquisisce alcuni dei tratti genetici del batterio donatore.
Classificazione
trasduzione universale
Tipo di fago (tutti disponibili)
batteriofago virulento
batteriofago temperato
Condizioni di occorrenza
Errori di assemblaggio durante l'assemblaggio della maturazione dei fagi
periodo di accadimento
fase litica
meccanismo
Due risultati
trasduzione completa
Il frammento di DNA del batterio donatore viene integrato nel cromosoma del batterio ricevente mediante ricombinazione omologa e viene ereditato stabilmente man mano che il cromosoma si replica.
trasduzione dell'aborto
Il DNA dei batteri donatori è libero nel citoplasma e non può replicarsi né essere trasmesso.
Caratteristiche
Si verifica spesso tra batteri della stessa specie
A causa della specificità dell'ospite dei fagi
Esempio
Principali modalità di trasmissione della resistenza nello Staphylococcus aureus
trasduzione localizzata
Tipo fagico
batteriofago temperato
Condizioni di occorrenza
Il profago viene deviato quando si stacca dal cromosoma batterico ospite (o porta via parte del DNA batterico ospite)
periodo di accadimento
Lisogenia
meccanismo
Caratteristiche
Si verifica solo tra batteri della stessa specie
A causa della specificità dell'ospite dei fagi
I geni trasdotti sono limitati ai geni batterici donatori su entrambi i lati del profago
Contrasto: trasduzione universale
供体菌染色体DNA任何部位或质粒
La frequenza di trasduzione è superiore alla trasduzione universale
Ci sono conseguenze di una trasduzione abortiva dovuta alla trasduzione universale
I principali confronti e differenze tra i due
interruttore lisogenico
Un metodo di trasduzione localizzata (?)
definizione
Dopo che il fago temperato ha infettato il batterio ospite, si integra con il genoma batterico sotto forma di profago, trasformando il batterio ospite in un batterio lisogenico, acquisendo così alcuni tratti biologici codificati dal gene del fago.
Esempio
4. Il significato pratico della variazione genetica batterica in medicina
Applicazione nella diagnosi, nel trattamento e nella prevenzione delle malattie
Applicazione nella determinazione degli agenti cancerogeni
Applicazioni in epidemiologia
Applicazione nell'ingegneria genetica
1. Genoma batterico
Componenti principali del genoma batterico
cromosoma batterico
Caratteristiche
Nessuna membrana nucleare, nucleolo, nucleoplasma amorfo
Aploide, può essere circolare o lineare
I cromosomi della maggior parte dei batteri (>90%) sono costituiti da DNA a doppia elica a doppia elica circolare (dsDNA)
dsDNA
环状双螺旋双链DNA
Elevato "tasso di utilizzo"
I genomi batterici contengono meno sequenze non codificanti
Circa il 90% dei geni codificanti
Il gene è contiguo e non ha introni
I geni funzionalmente correlati spesso formano operoni (operoni)
I geni strutturali hanno una singola copia, mentre i geni rRNA hanno più copie.
Soddisfare le esigenze dei batteri per una rapida crescita e riproduzione
Contenuto di GC specifico per specie
Il contenuto di GC (percentuale) dei diversi cromosomi batterici è diverso
Esempio
Il contenuto in GC del DNA esogeno nella parte centrale è significativamente inferiore a quello della sequenza inserita su entrambi i lati (i due DNA hanno evidente specificità di specie)
Isola patogena batterica (PAI)
definizione
Si riferisce alla presenza di frammenti di DNA esogeno nel genoma dei batteri patogeni che codificano fattori legati alla virulenza o patogenicità batterica (come fattori di adesione e tossine, ecc.)
Caratteristiche
affiancato da ripetizioni o sequenze di inserimento
Contenuto specifico di GC e bias di utilizzo dei codoni
uno o più
trasferimento orizzontale
Relativamente piccolo
Plasmide
definizione
Molecole di dsDNA circolari extracromosomiche
Caratteristiche
Hanno la capacità di replicarsi in modo indipendente ed esistere nel citoplasma
Si tratta di dsDNA circolari chiusi o lineari, liberi o integrati nei cromosomi batterici (?)
Portano geni che non sono essenziali per le attività della vita batterica
Conferiscono specifiche caratteristiche biologiche ai batteri ospiti
Come fertilità, resistenza ai farmaci, patogenicità e cambiamenti metabolici, ecc.
Può andare perso da solo o eliminato tramite elaborazione manuale
Può essere trasferito tramite unione, trasformazione, ecc.
Basi di classificazione e classificazione
Può essere trasmesso attraverso i peli sessuali?
plasmide coniugativo
Portano geni coinvolti nella trasmissione coniugativa
Grande peso molecolare
Esempio
Plasmide F
Plasmide R
plasmide non coniugativo
Non può essere passato tramite giunzione
Piccolo peso molecolare
Numero di copie nei batteri ospiti (numero di copie del plasmide: il numero di plasmidi identici contenuti in ciascun batterio)
plasmide stringente
Replicazione e sincronizzazione cromosomica
Il numero di copie è basso, solo poche
Peso molecolare maggiore
plasmide rilassato
La replicazione non è sincronizzata con i cromosomi
Numero di copie elevato
Piccolo peso molecolare
Compatibilità plasmidica
incompatibilità
相关的质粒不能稳定地共存于同一宿主菌的现象
Plasmide compatibile
Plasmidi incompatibili
Tratti biologici codificati da geni plasmidici
Plasmide F o plasmide della fertilità (plasmide della fertilità)
codifica pili
Media il trasferimento coniugativo di plasmidi tra batteri
plasmide di resistenza ai farmaci
I suoi prodotti codificati sono legati alla resistenza a una varietà di farmaci antibatterici e metalli pesanti
Classificazione
Plasmide R (plasmide della resistenza coniugativa)
Il trasferimento genico può avvenire tramite coniugazione
Caratteristiche
Più comune in G-
plasmide r (plasmide della resistenza non coniugativa)
Plasmidi che non possono essere trasmessi mediante coniugazione batterica
Può essere trasmesso tra batteri attraverso la trasduzione dei fagi e altri metodi
Plasmide di virulenza
Codifica fattori di virulenza associati alla patogenicità batterica
batteriocine
Può codificare varie batteriocine
Esempio
Col plasmide
colicina che codifica per Escherichia coli
plasmide metabolico
Codifica di enzimi legati al metabolismo
Plasmide modificato artificialmente
vettore
Genoma fagico integrato nel cromosoma
informazioni correlate
Tipi di infezione da fagi
ciclo litico
oggetto
batteriofago virulento
Caratteristiche
Il DNA non si integra nel cromosoma ospite
ciclo di lisogenia
oggetto
batteriofago temperato
Caratteristiche
DNA integrato nel cromosoma ospite
Diventa un profago
I profagi possono staccarsi dai cromosomi ospiti
Può anche mediare il trasferimento orizzontale dei geni batterici e partecipare all'ereditarietà e alla mutazione batterica.
Principali strutture specializzate (elementi mobili) nei genomi batterici
conoscenze di base
Trasposizione
definizione
Come si muovono gli elementi genetici mobili
Classificazione
trasposizione preservata
Caratteristiche
L'elemento trasponibile viene tagliato dal sito originale dalla trasposasi codificata e inserito in altri siti.
traslocazione replicativa
Caratteristiche
L'elemento trasponibile crea una nuova copia e la inserisce nel nuovo sito di destinazione, mentre la copia originale rimane al suo posto.
Caratteristiche
con casualità
Elementi trasponibili (noti anche come: geni saltatori)
definizione
È un tipo di sequenza di DNA unica che può cambiare la sua posizione nel genoma di batteri o altri organismi (cromosomi, plasmidi e genomi fagici) senza fare affidamento sulla ricombinazione omologa.
Non dipendente dalla ricombinazione omologa
转座元件的插入位点无需存在同源的核苷酸序列
significato
Portare all’instabilità genetica e ad un alto tasso di mutazione
Elementi trasponibili (noti anche come: geni saltatori)
Sequenza di inserimento (IS)
Struttura basilare
entrambe le estremità
mezzo
Caratteristiche
L'elemento trasponibile più semplice
Non trasporta alcun gene non correlato alla funzione di traslocazione
Ci sono ripetizioni invertite (IR) su entrambe le estremità.
è il sito di riconoscimento della ricombinasi
La sequenza intermedia codifica per la trasposasi e per le proteine regolatrici correlate alla trascrizione
trasporre
催化转座元件的整合或解离
Caratteristiche comuni dell'IS
L'IS può esistere indipendentemente o diventare parte di un trasposone
Cos'è una sequenza di ripetizione invertita?
Trasposone (Tn)
Struttura basilare
Gene IS-funzionale-IS
Proprio adesso
termina su entrambi i lati
È
zona centrale
geni funzionali
Come: geni di resistenza ai farmaci, geni di virulenza, ecc.
Caratteristiche
Più grande e più complesso dell’IS
Classificazione in base alle caratteristiche strutturali
trasposone composto
Struttura basilare
mezzo
geni di resistenza agli antibiotici
entrambe le estremità
Ognuno ha 1 IS identico
Trasposoni della famiglia Tn3
Struttura basilare
mezzo
Geni legati alla funzione di trasferimento del Tn
geni legati alla resistenza ai farmaci
entrambe le estremità
No IS ad entrambe le estremità
Ma contiene 20-40 ripetizioni terminali dirette o invertite
Trasposone zigativo
Né ripetizioni invertite terminali né ripetizioni dirette
integrone (In)
unità base
3 elementi funzionali
gene dell'integrasi (Intl)
Integrazione ed escissione della cassetta genica catalitica
promotore promotore
sito di ricombinazione specifico att
posizione
cromosoma
Plasmide
trasposone
Caratteristiche
Capacità di catturare e integrare geni esogeni
Migliorare l'adattabilità batterica
Struttura basilare
termina su entrambi i lati
ambito conservatore
mezzo
regione variabile
Contiene una o più cassette genetiche
cassetta genetica
组成
一个结构基因(多为耐药基因)
57-141个碱基对组成
无启动子
conoscenze di base
Diversi concetti di base
eredità
variazione
genoma batterico
Si riferisce a tutte le informazioni genetiche delle cellule batteriche
Compresi cromosomi e/o DNA esogeno (plasmidi, parte o tutto il genoma fagico) ed elementi mobili
cromosoma
DNA esogeno
Plasmide
parte o tutto il genoma del fago
elementi mobili
Fenotipo
La somma delle caratteristiche morfologiche e fisiologiche manifestate dai batteri durante la loro crescita in uno specifico ambiente esterno.
I batteri con lo stesso genotipo possono presentare caratteristiche diverse in condizioni diverse
Mutazione batterica
Variazione genetica (variazione genotipica)
Ampiezza di variazione
singole cellule
Caratteristiche
Può essere trasmesso stabilmente alla prole
Variazione fenotipica
Ampiezza di variazione
Gruppo (la maggior parte degli individui nello stesso ambiente)
Caratteristiche
Le modifiche sono reversibili e non possono essere ereditate
Classificazione
Variazione morfologica e strutturale
Variazione capsulare
mutazione delle spore
variazione flagellare
Variazione della colonia
Variazione della RS
Colonia liscia (S)
Colonia ruvida (R)
motivo
Perdita di polisaccaridi, capsule, ecc. specifici per LPS.
Mutazione di tipo L
Variazione di virulenza
La virulenza scompare, si indebolisce o aumenta
varianti di resistenza ai farmaci
Antigenicità, immunità e altre variazioni