| EvGaDeAd | Дата: Понедельник, 2012-01-16, 6:08 PM | Сообщение # 1 |
|
СОЗДАЁТ ГРУППУ
Группа: КРУТЫЕ АДМИНЫ
Сообщений: 407
Статус: Offline
| Генетика — это наука, изучающая наследственность и изменчивость. Микроорганизмы обладают способностью изменять свои основные признаки: морфологические (строение); культуральные (рост на питательных средах); биохимические или ферментативные признаки (добавление определенных веществ в питательную среду может вызвать активацию фермента, который до этого находится в латентном состоянии); биологические свойства — может меняться степень патогенности, на этом основаны способы приготовления живых вакцин. Например, при 12—14-дневном культивировании возбудителя сибирской язвы при t° — 42—43°С микробы потеряли способность вызывать заболевание у животных, но сохранили свои иммуногенные свойства. Генетическая информация в клетках бактерий заключена в ДНК (у некоторых вирусов РНК). Молекула ДНК состоит из двух нитей, каждая из которых спирально закручена относительно другой. При делении клетки спираль удваивается. И вновь образуется двунитчатая молекула ДНК. В состав молекулы ДНК входят 4 азотистых основания — аденин, гуанин, цитозин, тимин. Порядок расположения в цепи у разных организмов определяет их наследственную информацию, закодированную в ДНК. Плазмида – внехромосомный самовоспроизводящийся генетич. элемент (фактор наследственности) бактерий и нек-рых др. организмов. Представляет собой кольцевую двухцепочечную молекулу ДНК, закрученную в суперспираль. Размеры П. необычайно широко варьируют от 2 тыс. до неск. сотен тысяч пар оснований; нек-рые из них содержат 1-3 гена, другие достигают 10-20% размера бактериальной хромосомы. Нек-рые П., наз. эписомами, обладают способностью существовать в двух состояниях – автономном и интегрированном. В автономном состоянии эписома не является частью бактериальной хромосомы и реплицируется (самовоспроизводится) независимо, хотя и синхронно с ней. В интегрир. состоянии она реплицируется в составе хромосомы. Способность обратимо включаться в состав хромосомы часто сопряжена с наличием в эписомах мигрирующих генетических элементов. Большинство П. может передаваться от одной бактерии к другой при конъюгации клеток (трансмиссибельные П.). Такие П. способны провоцировать конъюгацию между бактериями и тем самым обеспечивают собственную миграцию от клетки к клетке и распространение среди бактерий. Нетрансмиссибельные П. передаются благодаря конъюгативным плазмидам-помощникам. Во мн. случаях для переноса П. между клетками необязательна конъюгация последних. Так, мелкие П. могут передаваться в виде коинтегратов с бактериофагами (вирусами микробов). Число копий П. в клетке зависит от их генетич. особенностей. П., находящиеся под "ослабленным контролем", могут реплицироваться до тех пор, пока каждая клетка не будет содержать в среднем от 10 до 200 копий. П., находящиеся под "строгим контролем", реплицируются примерно с той же скоростью, что и хромосома, и содержатся в клетке в виде одной или неск. копий. В обоих случаях благодаря контролируемой репликации число П. в клетке поддерживается постоянным в ряду поколений. Помимо ряда общих ф-ций, свойственных очень многим П. (таких, как автономная репликация или ф-ция переноса), существует множество спец. ф-ций, детерминируемых той или иной П. У бактерий наиб. изучены три главные группы плазмид: F-П. (факторы фертильности) ответственны за половой процесс, R-П. (факторы резистентности) обеспечивают устойчивость бактериальных клеток к действию антибиотиков (напр., к стрептомицину и тетрациклину) и сульфаниламидным препаратам, в Col-П. (колициногенных факторах) локализованы гены синтеза колицинов (бактериоцинов) – токсичных белков, к-рые не действуют на производящую их клетку, но убивают др. бактерии. Обусловленная П. устойчивость бактерий к антибиотикам основана на разных механизмах, но чаще всего на инактивации последних ферментами (напр., b-лактамазы), кодируемых П., или на избират. изменении проницаемости клеточной оболочки. Среди П., обеспечивающих устойчивость бактерий к антибиотикам, осн. массу составляют т. наз. факторы множеств, резистентности, несущие сразу неск. соответствующих детерминант. С помощью трансмиссибельных П. детерминанты резистентности легко могут распространяться между видами, способными к конъюгации. На такие П. гены резистентности могут передаваться с помощью транспозонов. П. не являются неотъемлемой составной частью бактериальной клетки, однако их наличие расширяет ее генетич. возможности. П. позволяют бактериям получать энергию необычными способами, напр. окислением водорода или метана. П. играют важную роль в эволюции бактерий, особенно в их быстрой адаптации к меняющимся факторам среды. П. с ослабленным контролем репликации широко применяется в качестве векторных молекул в генетической инженерии для решения биотехнол. задач. Мигрирующие генетические элементы (мобильные гены, прыгающие гены), дискретные фрагменты (сегменты) ДНК, способные встраиваться в разные участки генома; их расположение на хромосомах может меняться как в процессе историч. развития мира организмов, так и в пределах жизни одного индивидуума. Найдены практически во всех изученных организмах – от бактерий до человека. Они весьма разнятся по своему нуклеотидному составу и той роли, к-рую они играют в клетке. У прокариот (бактерии и синезеленые водоросли) выделено неск. осн. групп М.г. это – IS- и Tn-элементы, эписомы, а также нек-рые бактериофаги, или фаги (вирусы бактерий, способные ее поражать, репродуцироваться в ней и вызывать ее гибель). IS-элементы – простые вставочные (ин-серционные) последовательности; содержат от 700 до 1500 пар нуклеотидов. Эти сегменты ДНК имеют инвертир. повторы на концах, содержащие обычно неск. десятков нуклеотидных пар, и не содержат никаких генов, кроме тех, к-рые необходимы для их перемещения (транспозиции) по геному. Они встречаются в нек-рых плазмидах (внехромосомные носители наследственности) и умеренных фагах (способны существовать в клетке в форме профага). Транспозиции IS-элементов не сопряжены с их исключением из мест исходной локализации в плазмидах или хромосоме; при транспозиции IS-элемент удваивается и одна его копия остается на прежнем месте, а другая попадает в новый локус (местоположение гена в хромосоме или плазмиде). Таким образом, транспозиции этого элемента сопряжены с репликацией (удвоением) его ДНК. Обычно IS-элементы встраиваются (интегрируют) в разл. места бактериального генома, однако нек-рые участки оказываются более предпочтительными, чем другие. Встраивание и исключение этих элементов происходит с высокой точностью, что свидетельствует об участии в этих процессах ферментов, узнающих инвертир. концевые повторы IS-элементов. Ферментные системы, обусловливающие транспозиции IS-элементов, по крайней мере, частично кодируются их собств. ДНК. Значение IS-элементов для эволюции бактерий связано с тем, что эти элементы при своих перемещениях инактивируют разл. гены или нарушают их нормальную регуляцию. Помимо прямого влияния на экспрессию гена (развития признака, контролируемого данным геном) вследствие транспозиции инсерционной последовательности непосредственно в кодирующую часть гена или его регуляторную зону, эти М. г. э. могут влиять также на транскрипцию (биосинтез информационной РНК на матрице ДНК) окружающих их последовательностей ДНК генома. Это происходит вследствие того, что мн. IS-элементы содержат промоторные (инициирующие транскрипцию) и терминаторные (прекращающие транскрипцию) участки ДНК. Транспозиции IS-элементов могут вызывать слияние двух не связанных ранее генов или оперонов (совокупность связанных между собой генов и прилегающих к ним регуляторных участков) с образованием новых функцион. единиц, а также индуцировать все виды хромосомных перестроек. Соединение разнородных репликонов (элементарная генетич. структура, способная к самокопированию) имеет большое биол. значение, т. к. объединяет ранее разобщенные генетич. детерминанты, подчас принадлежащие разным видам организмов. Tn-элементы (сложные перемещающиеся элементы, или транспозоны) принципиально отличаются от IS-элементов только тем, что содержат дополнит. структурные гены, не имеющие отношения к ф-ции транспозиции. Известно много транспозонов, в состав к-рых входят гены устойчивости к антибиотикам, тяжелым металлам и др. ядам. При этом один и тот же транспозон иногда несет целый набор детерминант резистентности (т. наз. V-детерминанты). Такие транспозоны наиб. широко распространены, т.к. представляют ценность для селекции бактерий. Существуют транспозоны, содержащие гены, к-рые кодируют токсины, а также свойственные данному организму ферменты. Как правило, Tn-элементы несут на концах целые или частично измененные IS-элементы, к-рые сообщают им способность перемещаться по геному и вызывать в нем те же изменения, что и своб. IS-элементы. Транспозоны вместе с плазмидами и фагами (в к-рые они легко интегрируются) способны осуществлять обмен разл. заключенных в них генов между весьма отдаленными видами бактерий, поэтому они играют чрезвычайно важную роль в эволюции бактерий, включая адаптацию их к лек. в-вам и продуцирования ими новых токсинов. Транспозиция Tn-элементов осуществляется по такому же механизму, как и IS-элементов, и также включает стадию трансляции. Большинство транспозонов не выбирает для своего включения строго определенные последовательности в ДНК. Однако обычно они предпочитают нек-рые районы хромосом и даже специфич. участки, причем разные Тn-элементы различаются по специфичности выбора мест интеграции. К М.г.э. прокариот относят также умеренные фаги. l-Фаги (лямбдоидные фаги) обычно встраиваются в одно место хромосомы, но при определенных условиях могут располагаться и в др. участках генома. m-Фаги способны включаться в любые места бактериальной хромосомы, а также в ДНК мн. др. фагов и плазмид. Интеграция лямбдоидных фагов обеспечивается ферментной системой, состоящей из клеточных белков и белков, кодируемых геномом фага. m-Фаг во мн. отношениях сходен с IS- и Tn-элементами и отличается от них только тем, что может формировать вирусные частицы. Умеренные фаги способны вносить существ. изменения в структуру и функционирование бактериального генома благодаря двум процессам – интеграции фаговой ДНК в хромосому бактерии и трансдукции (переносу фагом бактериальных генов из одних клеток в другие). Важным отличием М. г. э. эукариот от таковых у бактерий является их способность при включении в тот или иной локус изменять св-ва ферментов (продуктов генов-мишеней), а не только прерывать их синтез.
|
| |
|
|
