Концепцията за раковите стволови клетки в светлината на теориите за видообразуването на рака и теориите за мутагенезата в туморната карциногенеза. Велико преселение на народите. Концепцията за мутагенеза L.N. Гумильов теория на мутагенезата

Хората от самото начало на своето съществуване се занимават с познание за себе си и света около тях. И често изследователска дейностводи до факта, че хората съзнателно се намесват в обичайните процеси, като по този начин нарушават хода на събитията и въвеждат очевидни промени, които засягат не само природано и при хората.

Определение

Мутагенезата е процес на промени в структурата на ДНК, в резултат на което в организма възниква мутация.

Има два вида мутагенеза: изкуствена (предизвикана) и естествена (спонтанна).

История на откритията

През 1899 г. руският учен Коржински дава научно обяснение за мутагенезата. През 1900 г. генетикът Фрайс продължава да изучава феномена и именно този учен дава сегашното определение за мутагенеза.

Тези двама учени извеждат следните разпоредби на неговата теория:

1. Всички мутационни процеси са внезапни, като периодични промени в чертите.
2. Новополучените форми са стабилни.
3. Мутациите не "изграждат" последователни серии, не се натрупват близо до средния тип. Това значително отличава мутационните изменения от наследствените.
4. Подобни мутации могат да се появяват периодично.
5. В зависимост от броя на изследваните индивиди, вероятността за откриване на мутация се увеличава.
6. Мутациите са както вредни, така и полезни.

Защо възникват мутации

Най-често мутагенезата възниква, когато се правят грешки при удвояване и възстановяване на ДНК вериги, когато има нарушение на дивергенцията на хромозомите към полюсите по време на мейозата.

Като цяло във всяка клетка има постоянно възстановяване на прекъснати вериги на ДНК. Въпреки това, ако целостта на ДНК не бъде възстановена, тогава всички грешки в генетичния код ще се натрупат, което в крайна сметка ще доведе до процеса на мутация.

Спонтанна мутагенеза

Възниква при естествени условия на развитие, когато не действат мутагени отвън.

Какви могат да бъдат причините за появата на този вид:

• Екзогенни (или външни): радиация, изключително ниски или високи температури.
• Ендогенни (или вътрешни). Те включват внезапно образувани в тялото метаболити, които събуждат образуването

Така например в зоните на арктическия студ растителността има полиплоидна форма. Това зависи от факта, че по време на вегетационния период с необичайни ниски температурирастенията развиват редица геномни мутации.

Дълго време учените смятаха, че космическите вълни и естествената радиация са фактори за възникването на естествена мутагенеза. Въпреки това, в хода на проведените изследвания беше установено, че само малка част от спонтанната мутагенеза се образува под въздействието на радиация.

Установено е, че причината са локални малки отклонения на топлинното движение на частиците.

индуциран

Мутагенезата от изкуствен тип е процес на създаване на изкуствени мутации с цел получаване на необходимия материал.

Например в развъждането на растения учените използват, които трансформират оригиналния генотип. В хода на това се получават модифицирани растителни видове с нови характеристики и форми, които не се срещат в техните оригинални видове.

Следователно можем да кажем, че индуцираната мутагенеза в развъждането играе важна роля за получаване на нови сортове.

Методи за спонтанна мутагенеза

Механизмът му изглежда като нарушение на ДНК фрагмент. Ако е извършено с грешки, тогава образуването на мутация е неизбежно. Ако нарушението е настъпило в маловажен участък от ДНК или обратно, в значителен фрагмент, тогава мутацията ще се появи, но няма да се прояви отново и отново.

Мутагени: физични и химични

Мутагените са явления, които причиняват мутационни промени в организма. По естеството на техния произход всички те се делят на физични и химични.

Физическите мутагени включват:

1. Йонизиращо лъчение.
2. температура.
3. Влажност.

Техните методи на въздействие са следните:

• Разрушаване на интегралната структура на хромозомите и гените.
• Освобождаването на радикали от свободен тип, които започват да взаимодействат с ДНК.
• Нарушаване на целостта на нишките на отделението на хроматиновото вретено.
• Появата на димери - образувания от единични комплекси от пиримидинови бази на една ДНК верига.

Химическите мутагени са както следва:

1. Химични вещества от органичен и неорганичен характер.
2. Вещества от синтетичен характер, които не са били открити в природата преди.
3. Естествени вещества след фабрична обработка, като въглища и масло.
4. Някои лекарства, наркотични вещества, някои видове антибиотици.

Механизмът на химическите мутагени е следният:

• Алкилиране на ДНК нуклеотидни комплекси.
• Заместване на азотни основи с основи от подобен характер.
• Забавяне на синтеза на прекурсори на нуклеинова киселина.

Има ли полза от мутагенезата?

Така че можем да кажем с увереност, че мутагенезата е явление, което може да повлияе на състоянието на тялото.

Ако мутагенът засяга „незначителен“ фрагмент от ДНК, тогава всъщност тялото няма да претърпи никакви промени. Мутациите ще съществуват в „паметта“ на ДНК и ще се предават по наследство и с течение на времето могат да изчезнат напълно.

Но ако факторите на мутагенезата засегнат значителен ДНК фрагмент, в резултат на което се нарушава стандартната аминокиселинна последователност, това ще доведе до необратими промени в тялото. И ако се открие мутация в по-голямата част от индивидите от определен вид, тогава в бъдеще това ще доведе до значителни промени в характерните черти на вида.

Тъй като мутагенезата е нарушение на нормалната цялост на ДНК, мутациите могат да навредят на тялото.

Огромният брой мутации могат да намалят жизнената активност на организмите и да провокират появата на сериозни заболявания.

Тези последствия от мутагенезата, които се образуват в соматичните клетки, не се предават с генетичния материал на следващото поколение. Но в резултат на митотичното делене, когато новите клетки образуват тъкан, могат да се образуват туморни уплътнения.

Мутациите, които засягат зародишните клетки, могат да бъдат предадени на следващото поколение.

Конкретен пример: мутация, която води до появата на скъсени крила в един от представителите на насекомото, по-късно ще се появи в останалите му видове и ако тези насекоми живеят в спокойна зона, тогава ще им бъде трудно да ход. В този случай ще говорим за придобито заболяване или дори за деформация.

Но ако в такава зона започнат да духат силни ветрове, тогава първоначалните видове насекоми с дълги крила ще изпитат неудобства, докато късокрилите, напротив, ще имат предимства.

По този начин може да се каже, че мутациите могат да генерират нов вид организми чрез промяна на геномната структура на съществуващ вид.

1. Концепции за произхода на човека.

2. Прилики и разлики между човека и животното.

3. Етапи на човешката еволюция.

4. Човекът като единство от биологично, социално и духовно.

5. Биоетика.

Един от централните въпроси на съвременното естествознание, на който науката не дава еднозначен отговор, е въпросът за появата на човека на Земята. Клонът на естествените науки се занимава с изучаването на произхода и еволюцията на човека, движещите сили и моделите на антропогенезата, връзката между биологичното и социалното в процеса на човешкото развитие антропология(от гръцки. антропос-Човек). В момента има няколко концепции за произхода на човека.

- Концепцията за креационизма . IN древни митовеи легендите на различни народи отразяват идеята за божествения произход на човека, според която всемогъщият бог (богове) е създал Светъти човек. Доминиращата религия в европейските страни - християнството - твърди, че Бог е създал човека на шестия ден от сътворението на света по свой образ и подобие.

- Еволюционна концепцияИопределя позицията на човека в природата, обяснява приликата му с други животни.

Още в древната философия имаше опити да се разбере природата и същността на човека. Първите идеи за единството и развитието на живите същества произхождат от древните философи (Емпедокъл, Демокрит, Лукреций, Аристотел и др.). Карл Линей (1735 г.), когато създава класификация на органичния свят, поставя човека в реда на приматите заедно с лемура и маймуната. Идеята за родство между висшите примати и хората намери подкрепа и научна обосновка в произведенията на J. Buffon (1749) и J.B. Ламарк (1809).

Най-голям принос в развитието симиал(маймунска) теория за антропогенезата е книгата на Ч. Дарвин "Произходът на човека и половия подбор" (1871), която излага хипотеза за произхода на човека от маймуноподобен прародител чрез много дълга еволюция, предсказано бъдеще фосилни находки, подчертава особеното сходство на хората, шимпанзетата и горилите и се предполага, че Африка е родното място на първите хора. По-късно откритията в областта на сравнителната анатомия, физиологията, биохимията и генетиката предоставиха редица доказателства за родството на човека с висшите примати. Намерени от палеонтолози останките на общите предци на човека и големи маймунипотвърди правилността на концепцията за антропогенезата.

- Трудово понятие. Фридрих Енгелс в своята работа "Ролята на труда в процеса на превръщане на маймуните в хора" разглежда характеристиките на еволюцията на приматите, свързани с трудовата дейност. Съществен момент в процеса на антропогенезата е изправена стойкакоето доведе до бързо развитие нервна система, преди всичко мозък.Поради изправената стойка имаше разделяне на функциите на горните и долните крайници. ръкапридобили способността да произвеждат стотици различни и фини движения.

Тя се превърна в инструмент, което е било предпоставка и условие за развитието на речта, мисленето, съзнанието, всичко, което отличава човека от животното. Човекът е единственото същество на Земята, способно съзнателно и целенасочено да трансформира света около себе си, като планира и предвижда резултатите. Постепенно биологичните фактори на човешката еволюция (изменчивост, наследственост и естествен отбор) отстъпват място на социални фактори (трудова дейност, социален начин на живот, реч и мислене).

- Понятието мутагенеза. Днес е известно, че видообразуването не може да се обясни само с промени заобикаляща среда. Доминиращата роля в еволюцията трябва да се играе от доминант мутации- промени генетичен кодлица. Условията на околната среда и начинът на живот допринасят само за естествения подбор сред множеството мутации на индивиди, които се различават по някои предимства, по-добра адаптация към дадени условия.

Причината за този вид мутации, както предполагат учените, може да са екстремни геофизични фактори, напр. промяна в нивото на радиацияили геомагнитно обръщане. Учените са установили, че произход на антропоидитее изток и юг Африка, характеризира високо ниворадиация и активна вулканична дейност. Земетресенията предизвикаха разместване на геоложки слоеве, което доведе до излагане на радиоактивни скали и рязко увеличаване на радиоактивното излъчване.

Геомагнитни инверсии(промени в магнитните полюси на Земята) са придружени от двукратно увеличение на честотата на мутациите, което води до мощни огнищабиологично оформяне. Останките от древни човекоподобни маймуни, открити в Африка, се приписват на периода на геомагнитната инверсия, появата на питекантроп също съвпада във времето със следващата геомагнитна инверсия (преди 690 хиляди години). Следващата смяна на полюсите е настъпила преди 250-300 хиляди години, по това време неандерталците са съществували на Земята. Външен вид модерен човек(преди 30-40 хиляди години) също съвпада с периода на следващата геомагнитна инверсия. Хипотезата за геомагнитното обръщане е изложена от руския антрополог Г.Н. Матюшкин.

- Концепция за пространство, концепция за панспермия. Животът се заражда в космоса и е пренесен на Земята под формата на космически микроби- космозои (G. Richter, 1865). Космическата концепция беше подкрепена от руски учени S.P. Костичев, Л.С. Берг, В.И. Вернадски, свързвайки произхода на живота с появата на Земята на частици материя, прахови частици, спори от космоса, които летят във Вселената поради светлинно налягане.

В края на 1960г Има и друга гледна точка, според която Човекразглеждан като потомъкили създаване на извънземникойто по някаква причина е дошъл на Земята. Но аргументите, използвани за доказване на космическата концепция, са много колебливи и лесно се опровергават.

Учените... трябва да се чувстват отговорни за всички последствия от своите открития...

В И. Вернадски

Основната цел на генетичния мониторинг е да се идентифицират обемът и съдържанието на генетичния товар на всяко поколение човешки популации, както и количествените критерии за последствията от мутагенезата (количествени оценки на риска - KOR - и относителна генетична ефективност - RGE). Част от генетичния товар се нарича наследствена изменчивостпопулация, което определя появата на индивиди, избирателно умиращи в процеса естествен подбор.

История на откриването и изследването на мутациите

Концепцията и самият термин "мутация" се появяват в древни времена, през II век. н.е., по време на управлението на римския император Адриан. Поща, според нашето разбиране, тогава не е съществувала. Писмата до различни части на щата се доставяха от пратеници - конни и пеши, които почиваха и сменяха конете в крайпътните таверни. На латиница промяна mutatio.

Систематичното изследване на мутациите в организмите започва едва през 1880 г. с работата на Hugo de Vries. Но много преди това вече бяха отбелязани много повече или по-малко очевидни случаи на мутации. През 1590 г. в една от градините на Хайделберг расте голямо растение жълтурчета ( Chelidonium majus) с ланцетни листа. В края на XVII век. в Нова Англия (в щата Масачузетс) се появи овца с много къси извити крака и дълго тяло, която стана прародител на породата овце Ancon. Тези овце дори не можеха да прескочат ниски живи плетове или каменни огради на пасища, така че не можеха да повредят нивите. За такива овце не са нужни овчари, кучета, високи огради. Икономическите ползи от отглеждането на породата Ancon са очевидни. След това дойде опитната крава, ползите от отглеждането на която не се нуждаят от обяснение.

Ч. Дарвин е добре запознат със случаите на такива внезапни промени. За тях той предложи термина "единични промени", или "спорт".

Терминът "мутация" в съвременното му звучене е предложен от Хю де Врис в класическата работа "Теорията на мутацията" (1890 г.). Основният обект на неговите изследвания е растението вечерна иглика. Едновременно с руския изследовател S.I. Коржински, той откри сред вечерните иглики един екземпляр, значително по-голям от останалите. В продължение на пет години ученият проследява развитието на тази вечерна иглика. Всички потомци на този променен (мутантен) организъм запазиха "гигантизма" - бяха високи, с голям брой листа и стъбла. De Vries откри и други мутантни форми на вечерна иглика - ниски на ръст, по-деликатни като структура, някои бяха много слаби, докато други бяха много силни. Плодовете на растенията също се различаваха: при някои растения те бяха подобни на плодовете на майчиния вид, при други бяха по-къси и по-дебели, при трети бяха по-тънки и по-дълги.

De Vries изненадващо правилно формулира концепцията за мутация: феномен на рязка, прекъсната промяна в наследствена черта. С.И. Коржински, след като прегледа огромно количество архивни ботанически материали, стигна до подобно заключение: „появата на нови форми е явление, общо за целия свят на живите същества, а наследствените промени винаги се случват скокове, а не постепенно“. Съвременната дефиниция включва понятията на молекулярната биология: мутацията е внезапна качествена промяна в структурата на ДНК в един локус (генетична) или промяна в броя или микроструктурата на хромозомите (хромозомна).

Изследването на мутациите се извършва върху модели на експериментално предизвикани мутации, като освен това внимателно се изучават случаи на вродени аномалии при деца, генетични заболявания и др.

Опитите за изкуствено предизвикване на мутации са направени от Л. Пастьор, който конструира специален апарат, с който се надява да наруши наследствеността. Други изследователи са се опитвали да предизвикат мутации, използвайки химически съединения, резки промени в температурата. За съжаление тези произведения не само не получиха признание, но и не бяха от значение, тъй като по това време нямаше метод за определяне на честотата на мутациите, за да се разграничат истинските мутации от простото разделяне на знаците.

Едва през 1925 г. нашите сънародници Г.А. Надсон и Г.С. Филипов бяха успешни: в техните експерименти облъчването на дрожди с рентгенови лъчи значително увеличи честотата на мутациите. Две години по-късно, през 1927 г., подобен резултат е получен от американския учен Г. Мелер, облъчвайки плодовата мушица Drosophila, класически обект на генетични изследвания. През същата година в Берлин се провежда Петият международен генетичен конгрес, на който посланието на Г. Мелер става сензация: рентгеновите лъчи предизвикват 150-кратно увеличение на честотата на мутациите.

След 9 години американският учен Т. Морган продължава да изучава радиационната мутагенеза в дрозофила. Скоро повече от 500 радиационно-индуцирани мутации бяха идентифицирани от съвместните усилия на генетици по целия свят. През 1946 г. за работата си в тази област е награден Г. Мелер Нобелова награда. По този начин беше показано, че йонизиращото лъчение има силен мутагенен ефект.

Мина доста време и през 1955-1958 г. учени от нашата страна, начело с академик Н.П. Дубинин, оценявайки генетичния ефект на радиацията, установи, че доза от 10 rad (10 rem) удвоява честотата на мутациите в човешките фибробластни клетки
(в културата). Тази стойност беше приета като максимално допустима доза от Научния комитет по радиация и след това одобрена от Общото събрание на ООН (Женева).

Изследванията на мутагенния ефект на химичните съединения също са започнали доста отдавна. Първата експериментална работа е извършена от нашите сънародници - известни учени В.В. Сахаров и M.E. Лобашев през 1934 г. Те показаха, че действието на химични съединения предизвиква увеличаване на честотата на мутациите в клетките на елдата. По-късно И.А. Rappoport в СССР и S. Auerbach във Великобритания откриват мощни химически мутагени и ги наименуват супермутагени.

През 1946 г. I.A. Rappoport установи, че под действието на формалдехид в сублетална доза върху ларвите на Drosophila възникват 47 смъртоносни свързани с пола мутации (на 794 хромозоми). В контролната група е открита само една мутация на 833 хромозоми.

S. Auerbach и D. Robson показаха, че под въздействието на серни и азотни аналози на иприт (иприт) върху Drosophila, честотата на свързаните с пола мутации се увеличава от 0,2% (контрола) на 24%. Впоследствие тези автори установиха, че тези вещества причиняват както пренареждане на хромозомите, така и всички видове директни и обратни точкови мутации. Сравненията на действието на химикали (иприт, формалдехид и уретан) с излагане на радиация, извършено от британски учени, не разкриха фундаментални разлики в естеството на предизвиканите промени: химичните съединения, като излагането на радиация, предизвикват както генни, така и хромозомни мутации.

Впоследствие се оказа, че голям бройизкуствено синтезирани вещества - мутагени и канцерогени. Това откритие доведе до заключението, направено през 70-те години. професор по медицинска генетика от миналия век в университета на Уисконсин Крю: „Има всички основания да се тревожим, че някои химически веществаможе да бъде толкова опасно, колкото и радиацията, и дори повече.

През 1960г е направен първият опит да се класифицират химичните мутагени според тяхната структура и действие.

Спонтанна и индуцирана мутагенеза при хора под действието на мутагени от околната среда

Спонтанен процес на мутация в ДНК на хромозомите на пола и соматични клеткихора, животни, растения и микроорганизми се появяват през цялата история на живота на Земята. В резултат на това някои от зиготите загинаха още във феталния стадий, а някои от новородените се появиха с дефекти.

Следва продължение

Краят на 4 век AD белязана от мощни, непрекъснати нашествия на варварски племена в границите на Римската империя. Това бяха племенни съюзи германци, сармати, славяни,живеещи в периферията на западнала империя.

По времето на Великото преселение на народите съществуващото относително единство, целостта на територията на славяните са нарушени в резултат на напредъка през II-IV век. AD в Северното Черноморие на част от германските племена, преди всичко готов.В резултат на това е настъпило отделяне на източните славяни от западните. По-късни източници съобщават славянски племенаВенди, които са живели в района на река Лаба (Елба) заедно с племената Лугиеви по-късно формира ядрото на поляците, полабските, померанските славяни (западен клон). Част от племената на славяните, които са живели по поречието на Дунав и по склоновете на Карпатите, стават част от западенгрупи славяни (словаци, чехи), а другата - юженгрупа, овладяла земята на Балканите. Приблизително през същия период, очевидно, има процес на формиране източенклонове на славяните, известни на античните автори под името анте.

В края на II век. започва нашествието на германските племена на готите в Северното Черноморие, пределите на Римската империя. Там възниква най-големият племенен съюз вестготи,живеещи на север от Долен Дунав, и остготи,живеещи отвъд Днестър.

За разлика от повечето изследователи руският учен Л.Н. Гумильовсмята, че началото на Великото преселение на народите трябва да се отнесе към II век. н.е., което се свързва с настъплението на германските племена на остготите, вестготите и гепидите, сякаш пресичащи Европа от север от Швеция до брега на Черно море. Склонни сме да разглеждаме готското настъпление главно във връзка с процеса на изолация на славянската културно-териториална общност през II-IV в., оставяйки открит проблемът за началото на Великото преселение на народите.

Въпреки това от голям интерес за разбирането на един от най-важните механизми на етногенезата е изясняването на самата причина или комплекс от причини за феномена на Великото преселение на народите. Като цяло, в научна литератураодобрен, нека го наречем условно, "дарвинистки"понятието етногенезис, което обяснява и причината за пространственото движение на племената. В съответствие с него появата на раси и етнически групи се свързва с тяхната борба за съществуване, в която, както и в животинския свят, побеждава най-силният, завладявайки нови територии и унищожавайки или асимилирайки техните обитатели. За разлика от преобладаващото мнение, Гумильов предлага теория за етногенезата, основана на концепцията мутагенеза.

В съответствие с него всеки нов вид възниква в резултат на мутация - внезапна промяна в генофонда на живите същества, настъпваща под въздействието на външни условия на определено място и в определено време.

Свързвайки началото на етногенезата с механизма на мутация, който води до етнически „тласък“, водещ след това до формирането на нови етноси, Гумильов въвежда понятието "пасионарност".

Пасионарността е признак, който възниква в резултат на мутация (страстен тласък) и формира в рамките на населението определен брой хора с повишено желание за действие, или "пасионарии".

Пасионерите се стремят да променят средата и са способни да го направят. Именно те организират далечни походи, от които малцина се връщат. Именно те се борят за покоряването на народите, които заобикалят собствената им етническа група, или, обратно, се борят срещу нашествениците. Такава дейност изисква повишена способност за стрес и всяко усилие на живия организъм е свързано с изразходването на определен вид енергия. Този вид енергия е открит и описан от нашия велик сънародник V.I. Вернадски и наречен от него биохимичната енергия на живата материя на биосферата.

См.: Гумильов Л.Н.От Рус в Русия. М., 1922.

Гумильов доказва, че пасионарността в етноса не остава непроменена и преминава през редица фази на развитие, които те оприличават на различните възрасти на човека. Самата продължителност на живота на етноса като правило е една и съща и варира от момента на удара до пълното унищожение от около 1500 години, с изключение на случаите, когато агресията на чужденците нарушава нормалния ход на етногенезата.

Нов цикъл на развитие може да бъде предизвикан само от следващия пасионарен тласък, при който възниква ново пасионарно население. Но той в никакъв случай не реконструира стария етнос, а създава нов, давайки началото на следващия кръг от етногенезата - процес, благодарение на който човечеството не изчезва от лицето на Земята.

От тези позиции Гумильов разглежда процеса на етногенезата на славяните, включително и на руския народ.

Въпреки цялата противоречивост на концепцията на Гумильов, не може да се отрече, че тя ни позволява да подходим към процеса на етногенезата на различни етнически групи от единна позиция, да открием закономерности, да определим фазите на процеса, да отговорим на въпроса за историческа съдбанароди.

Почти едновременно с готовата атака през II век. AD създава се мощен съюз хуни(или хуни). Повечето изследователи смятат, че движението на хуните, номадски народ, който се развива през II-IV век. в Урал от тюркоезичните Xiongnu, дошли от Централна Азия, и местните угорскии сармати, дава тласък на Великото преселение на народите. През IV век. съюзът на хуните, образуван на източните граници на готските владения, влезе в ожесточена битка с готите, покорявайки редица германски племена, които бяха част от него. През първата половина на 5в. съюзът на хуните достига своя връх. Върхът на неговата мощ се счита за царуването Атила,след чиято смърт през 453 г. съюзът на племената се разпада.

• Готите (германските племена на балтийското крайбрежие) започват да изследват района на Черно море от края на 2 век пр.н.е. н. д.
• Гумильов Л.Н. От Рус до Русия: Очерци по етническа история. М.: Екопрос, 1992. стр. 15-18.

Среда, предназначена за ферментационни процеси

Преобладаващият компонент на всички (или почти всички) биотехнологични процеси е водата. В лабораторни условия специфичните нужди на всеки отделен организъм могат лесно да бъдат определени и след това (с известна степен на приближение) екстраполирани към нивото на производство.

Ако процесът е мащабен, тогава наличието на субстрата за отглеждане (наличие в необходимите количества, стабилност, попълване, лекота на обработка и запазване) ще бъде важен момент. Цената на материалите е важен фактор, тъй като изпълнението на всеки биотехнологичен процес зависи до голяма степен от неговата цена в сравнение със съществуващите методи за производство на същия продукт.

Неразделен фактор е здравето на работниците, особено при работа с прахообразни материали.

Подготовката на хранителна среда за ферментационни процеси обикновено се счита за безинтересна част от цялостната задача, но всъщност е крайъгълен камъкосигуряване на успеха на всички последващи етапи. Средите с неправилен състав ще причинят ниско ниво на растежни процеси и следователно ниско ниво на добив на целевия продукт.

Известно е, че доминираща роля в клетката има ядрото или негов аналог при бактериите и условно при вирусите.

Постоянният компонент на ядрото (или нуклеотид) е ДНК, която е част от хромозомите. Всяка хромозома съдържа само една ДНК молекула, в която самовъзпроизвеждащите се дискретни единици са групирани в линеен ред, или гени(цистрони – или първични гени), които имат елементарна биохимична функция.

Мутацията е рязка наследена промяна в гена.

Мутагенезата се основава на променливостта на микроорганизмите, което се разбира като разнообразие от организми, които съществуват в момента и са новообразувани. Следователно при работа с микроорганизми като обект се използва не един индивид, а популация.

население- многобройни клетки (индивиди) от един и същи вид, живеещи в няколко поколения при определени условия, при които няма забележими бариери за произволно свободно кръстосване на тези клетки. Микроорганизмите в една популация се характеризират с обща генетична програма и възможност за свободен обмен на генетична информация.

Характерни показатели на населението:

а) плътност- броя на индивидите на единица обем или площ;

б) растеже броят на новите индивиди, които се появяват за единица време;

V) смърте броят на индивидите, умиращи за единица време.

Промяната в размера на популацията се изразява чрез размножителни криви или криви на оцеляване.

културамикроб се нарича чиста, ако лицата родител и дете са практически неразличими и е невъзможно да се установят роднински връзки между тях. Чистите култури (като популации) са от малка или никаква полза за генетични изследвания, които се извършват главно върху клонирани култури.

Клонинге култура, състояща се от наследствено хомогенни клетки, получени в резултат на безполово размножаване. Въпреки това, клоналните култури от гъби (по-ниски едноклетъчни) са трудни за получаване, тъй като техните клетки могат да бъдат многоядрени.

Мутацияе генетична и необратима промяна скорости на реакцияорганизъм.

скорост на реакцияорганизъм е проява на фенотипа в различни условия на съществуване на вида.

Фенотип- това е определена сума от признаци на организма в специфични външни условия.

Видове мутагени:

Химически мутагени: етиленови производни, уретани, алкилсулфонати, иприт, етиленимини и др.;

Физически мутагени: лъчение (йонизиращо - β и g; ултравиолетово), ултразвук, повишена температура и др.;

Биологични мутагени: бактериални вируси (фаги).

Наричат ​​се клетки, които са генетично променени от мутагени мутант, и култури, произлизащи от тях - мутанти.

Мутации според механизма на възникванеможе да бъде:

• Индуциран (контролиран);
• Спонтанно (неконтролирано или ненасочено). Провеждат се в естествени условия без намесата на експериментатора.

Адекватността на генотипната промяна в клетките към условията на околната среда се оценява в хода на естествения подбор по време на адаптацията, тъй като мутантите могат да бъдат жизнеспособенИ нежизнеспособен.

Видове мутации:

• Ненаследени модификации;
• Дългосрочни наследствени фенотипни модификации. Те са присъщи само на клетъчните структури, но не и на вирусите.

Микробите, като висши организми, са способни да събират и преразпределят вече съществуваща наследствена информация между родствени, но генетично неидентични клетки. Процесът на комбиниране на мутирали гени от две различни клетки в една клетка се нарича генетична рекомбинация. Наблюдава се по време на трансформация, трансфекция, конюгация и трансдукция.

В този случай не се случва истинско сливане на клетки и само част от генетичния материал преминава в клетката реципиент. Образува се непълен или частичен диплоид - мерозигота (частична зигота).

Трансформацияе процес, при който информацията се прехвърля от химически чиста ДНК от бактериална донорна клетка към бактериална клетка-реципиент, където в резултат на рекомбинация се заменя определена геномна последователност.

Трансфекцияе процесът, чрез който информацията се прехвърля към компетентна бактериална клетка, когато тя погълне фагова ДНК. Процесът на поглъщане на фагова ДНК от компетентна клетка по време на трансфекция е подобен на процеса на трансформация, но те се различават значително, тъй като фрагментацията на ДНК възниква само по време на трансфекцията. Процесът протича по естествен път, подобно на заразяването на клетките с фагови частици.

Конюгация(лат. conjugatio - свързването е процес на пълно или частично прехвърляне генетична информацияот мъжки към женски с установен клетъчен контакт между хетеросексуални бактериални клетки.

трансдукцияе процесът на прехвърляне на ДНК от бактериална донорна клетка към чувствителна към фаг реципиентна клетка с помощта на фаг. Фагът действа като посредник между донорните и реципиентните клетки.

Мутантните клетки са предварително експандирани в присъствието на инхибитори на растежа (използвани тук метод на подбор - скрининг). След това се избират само тези мутанти (според формата и размера на колониите), които преодоляват метаболитните нарушения, дължащи се на образуването (синтезата) на излишък от желаното съединение (целевия продукт).