Mikrobiološka genetika
Mikrobiološka genetika (mikrobna genetika, genetika mikroorganizama) je uža oblast genetike koja proučava pojave i procese biološkog nasljeđivanja kod mikroorganizama. Pored općih obilježja, ima i niz specifičnosti, prilagođenih istraživanju genoma prokariota. Mnoga osnovna znanje savremene genetike, ostvarena su proučavanjem mikroskopskih model-organizama.
Pregled
[uredi | uredi izvor]Mikrobna genetika je predmet proučvanja unutar mikrobiologije o genetičkog inženjerstva. Proučava genetiku veoma malih (mikro) organizama: bakterija, archaea, virusa, protozoa i gljiva.[1] To uključuje proučavanje genotipa mikrobnih vrsta i sistem ekspresije gena u formiranju fenotipova.[2] [3]
Od otkrića mikroorganizama, koje se pripisuje Robertu Hookeu i Antoniju van Leeuwenhoeku u periodu 1665-1885.[4] koristi se za proučavanje mnogih procese i primjene u različitim oblastima studija u genetici. Na primjer: brzo stope rasta mikroorganizama i kratka vremena generacije koriste naučnici za proučavanje evolucije.[5]
Mikrobna genetika ima također primjenu aplikacije u mogućnosti da proučava procese i puteve koji su slični onima kod ljudi, kao što je metabolizam lijekova.[6]
Proučavani organizmi u mikrobnoj genici
[uredi | uredi izvor]- Bakterije
Bakterije na ovoj planeti postoje oko 3,5 milijardi godina, a obično se klasificiraju prema obliku.[7] Bakterijska genetika proučava mehanizme skladištenja i transfera njihove genetičke informacije, njihove hromosome, plazmide, transpozone i fage.[8]
- Archaea
Archaea je domen prokariotskih jednoćelijskih organizama, koji su evoluirali u proteklih oko četiri milijarde godina. Iako imaju zajedničkog pretka sa bakterijama, mnogo su bliži eukariotima nego baktrijame.[9] Neke arheje su u mogućnosti da opstanu u ekstremnim okruženjima, što omogućava višestruku primjrnu i oblasti genetike. Jedan od takvih aplikacija je upotreba njihovih enzima, što je bolje za preživljavanje u teškim uvjetima in vitro.[10]
- Gljive
Gljive mogu biti i višećelijski i jednoćelijski organizmi, a od ostalih mikroba ih razdvaja način pribavljenja hranljivih tvari. One luče enzime u svoje okruženje koji razlažu organske materije.[7] Genetika gljiva u istraživanjima upotrebljava kvasac i končaste gljive kao modelne organizme za eukariote, uključujući ćelijski ciklus regulaciju, strukturu hromatina i regulaciju gena.[2][11]
- Protozoa
Protozoa su jednoćelijski organizmi koji imaju jedro i ultramikroskopske ćelijska tijela u citoplazmi.[7] Poseban aspekt protozoa os interesa za genetiku čovjeka su njihovi bičevi, koji su vrlo slični bičevima ljudskih spermatozoida.
- Virusi
Virusi su kapsidno-kodirajući organizmi koji su građeni od proteina i nukleinskih kiselina koje se mogu samostalno sastaviti nakon replikacije u ćeliji domaćina, pomoću replikacijskih mehanizama domaćina.[12] U naučnoj zajednici postoji neslaganje o tome da li su virusi živa bića, uglavnom zbog nedostatka ribosoma.[12] Razumijevanje virusnog genoma je važno, ne samo za studije u genetici, već i za razumijevanje njihovih patogenih svojstava.[13]
Primjena mikrobne genetike
[uredi | uredi izvor]
Mikroorganizmi su idealni za biohemijske i genetičke studije i imali su ogroman doprinos u ovim oblastima nauke, kao što ie pružanje informacija o genetičkom kodu i regulaciji genske aktivnosti. Jacques Monod i François Jacob koristili su Escherichia coli, vrstu bakterija, u cilju razvoja operonskog modela ekspresije gena, koji u osnovi poznavanja ekspresije i regulacije djlovanja gena..[14] Osim toga, nasljedni procesi mikroorganizama su slični onima u višećelijskim organizmima, što omogućava istraživačima da se prikupe informacije o ovom procesu.[15]
Još jedna bakterija koja je imala veliki doprinos na polju genetike je Thermus aquaticus , koja koja podnosi visoke temperature. Iz ovog mikroba je izoliran enzim Taq polimeraza, koji se sada koristi u moćnim eksperimentalnim tehnikama, kao što je polimerazna lančana reakcija (PCR).[16] Razvoj tehnologije rekombinantne DNK pomoću bakterija je dovelo do rađanja modernog genetičkog inženjerstva i biotehnologije.[2] Koristeći mikrobi, su razvijeni se protokoli za ugradnju poznatig gena u bakterijske plazmid e, iskoristivši njihovu brzu reprodukciju, za instaliranje biofabrika za gene od interesa. Takve genetički modificirane bakterije mogu proizvesti farmaceutske proizvode, kao što su insulin, hormon rasta, interferon i faktori zgrušavanja krvi.[7] Mikrobi mogu sintetizirati različite enzime za industrijske aplikacije, kao što su fermentiranje hrane, reagensi za laboratorijski testove i mliječne proizvode (kao što je renin), pa čak i odjeću (kao što je Trichoderma, gljiva čiji enzim se koristi da bi se farmerke „pjeskarile“ i dobile izgled ispranosti).[7]
Također pogledajte
[uredi | uredi izvor]Reference
[uredi | uredi izvor]- ^ "Microbial genetics". Nature. Nature Publishing Group, A division of Macmillan Publishers Limmited. Pristupljeno 24. 9. 2015.
- ^ a b c Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Eds. (2005). Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB) Sarajevo. ISBN 9958-9344-1-8.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Kapur Pojskić L. (2014). Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo. ISBN 978-9958-9344-8-3.
- ^ Gest, Hau (22. 5. 2004). "The discovery of microorganisms by Robert Hooke and Antoni van Leeuwenhoek, Fellows of The Royal Society". The Royal Society. 58: 137–201. doi:10.1098/rsnr.2004.0055. PMID 15209075. Pristupljeno 25. 9. 2015.
- ^ Mortlock, Robert (2013). Microorganisms As Model Systems for Studying Evolution. Springer Verlag. str. 2. ISBN 978-1-4684-4846-7.
- ^ Murphy, Cormac D. (2. 9. 2014). "Drug metabolism in microorganisms". Biotechnology Letters. 37 (1): 19–28. doi:10.1007/s10529-014-1653-8.
- ^ a b c d e Weeks, Benjamin S. (2012). Alcamo's microbes and society (3rd izd.). Sudbury, MA: Jones & Bartlett Learning. ISBN 978-0-7637-9064-6.
- ^ "Bacterial genetics". Nature. Macmillan Publishers Limmited. Pristupljeno 8. 11. 2015.
- ^ "Archaea". Microbe WORLD. Microbe WORLD. Arhivirano s originala, 23. 11. 2015. Pristupljeno 8. 11. 2015.
- ^ Chambers, Cecilia R.; Patrick, Wayne M. (2015). "Archaeal Nucleic Acid Ligases and Their Potential in Biotechnology". Archaea. 2015: 1–10. doi:10.1155/2015/170571.
- ^ "Fungal Genetics". Nature.com. Macmillan Publishers Limited. Pristupljeno 9. 11. 2015.
- ^ a b Raoult, Didier; Forterre, Patrick (3. 3. 2008). "Redefining viruses: lessons from Mimivirus". Nature Reviews Microbiology. 6 (4): 315–319. doi:10.1038/nrmicro1858.
- ^ Seto, Donald (30. 11. 2010). "Viral Genomics and Bioinformatics". Viruses. 2 (12): 2587–2593. doi:10.3390/v2122587.
- ^ "Microbial Genetics". World Of Micorbiology and Immunology. 2003. Pristupljeno 9. 11. 2015.
- ^ Bainbridge, B.W. (1987). Genetics of microbes (2nd izd.). Glasgow: Blackie. ISBN 0-412-01281-2.
- ^ Terpe, Kay (1. 11. 2013). "Overview of thermostable DNA polymerases for classical PCR applications: from molecular and biochemical fundamentals to commercial systems". Applied Microbiology and Biotechnology. 97 (24): 10243–10254. doi:10.1007/s00253-013-5290-2.
Vanjski linkovi
[uredi | uredi izvor]