ГЕНЕТИКА ПРОКАРИОТ

_____________________________________________________

1. Нуклеоид прокариот. Внехромосомные носители наследственности.

2. Изменчивость прокариот.

3. Генетическая рекомбинация прокариот: трансформация, трансдукция, трансфекция, конъюгация.

4. Генная инженерия, перспективы и достижения.

Нуклеоид прокариот. Внехромосомные носители наследственности. В широком понимании генетический аппарат включает все структуры клетки, которые взаимосвязано функционируют в процессе реализации генетической информации. Главенствующую роль играет нуклеоид. Нуклеоид содержит хромосому (молекулу ДНК), в которой в линейном порядке сгруппированы гены (цистроны). Определенный ген может занимать один локус («место») со своим аллеломорфным геном, то есть с другой формой одного и того же гена. Аллели одного локуса обозначаются буквами латинского алфавита – доминантные – заглавными, строчными – рецессивные гены.

Ген состоит из нескольких тысяч пар нуклеотидов. Каждый нуклеотид может изменяться, то есть мутировать, являясь единицей мутации – мутоном и единицей рекомбинации – реконом.

Различают:

1. Структурные гены – ответственные за синтез белковых молекул;

2. Гены-регуляторы – определяющие синтез цитоплазматических продуктов, от активности репрессоров зависит функционирование структурных генов;

3. Гены-операторы – участки по соседству со структурными генами, являются местами приложения действия репрессоров (Rp.);

4. Оперон – группа сцепления структурных генов, находящихся под контролем оператора.

Нуклеоид занимает в цитоплазме центральную область, представлен нитями ДНК диаметром 2 нм, нити ДНК упорядочены в хромосому в виде ковалентно замкнутого кольца. Длина молекулы ДНК в развернутом виде» в 1000 раз превышает длину бактериальной клетки. Часть молекулы ДНК в естественном состоянии состоит из суперспирализованных петель ДНК (от 20 до 100), что обеспечивается РНК.

В клетке прокариот молекулы ДНК взаимодействуют с полиаминами, а не гистонами – спермином,спермидином, с ионами Mg. Эти вещества нейтрализируют отрицательные заряды ДНК и создают структуру бактериальной хромосомы. Под влиянием определенных условий в клетке может происходить образование множества копий хромосомы (репликонов), в том случае понятие хромосомы и нуклеоида не совпадают.

Кроме хромосомы в клетке прокариот могут присутствовать плазмиды – и эписомы.

Плазмиды бактерий – представляют собой кольцевидные двухцепочечные молекулы ДНК. Мелкие плазмиды содержат генетическую информацию» для двух белков, крупные – для 200 белков. Примерами плазмид являются факторы бактериоциногенности, колицины, F-фактор.

Эписомы – это плазмиды, встроенные в хромосомы бактериальной клетки.

Факторы бактериоциногенности – впервые найдены у E. coli – колицины, генетически контролируют синтез специфических бактериоцинов, веществ убивающих чувствительные бактерии. Найдены y Гр⁺ и y Гр^- бактерий.

F-фактор – половой фактор, контролирует процесс коньюгации и перенос генетического хромосомного материала из бактерий клетки-донора (F⁺) в клетку реципиента (F^-). На хромосому приходится один F фактор.

R-фактор – фактор множественной устойчивости к химиотерапевтическим веществам. Он никогда не возникает в результате мутации, а передается через F-пили от одних клеток к другим или посредством трансдукции. Клетки с R-фактором регулируют sex-пили, и становятся донорами R-факторов. R-плазмиды имеют большое значение, т.к. клетки патогенных бактерий, содержащие R-фактор, устойчивы к лечебным химиопрепаратам.

В клетках дрожжей обнаружена РНК-плазмида – киллер-плазмида (убийца), которая индуцирует синтез белка-токсина, убивающего клетки того же рода.

С помощью современных методов исследования установлено, что репликация ДНК начинается в точке прикрепления хромосомы к ЦПМ.
М. Мезельсон и Ф. Сталь подтвердили полуконсервативный метод репликации ДНК у прокариот. При полуконсервативном способе новая молекула ДНК состоит из одной родительской цепи и одной вновь синтезированной. Использовался изотопный метод при равновесном центрифугировании.

Генетический код прокариот во многом аналогичен коду эукариот. Генетический код – триплетный, вырожденный, неперекрывающийся, универсальный, с кодонами терминации и инициации, т.е. бессмысленными в смысловой структуре транскрипции.

Транспозоны. Определенная роль в эволюции геномов как про-, так и эукариотических клеток принадлежит так называемым подвижным генетическим элементам – транспозонам. Они представляют собой автономные единицы, несущие в нуклеотидной последовательности информацию о структуре особых белков, которые обеспечивают их способность к перемещению из одного участка генома в другой. Такое перемещение – транспозиция – может происходить в строго определенные участки хромосом, узнаваемые этими специфическими белками.

Транспозиция предполагает репликацию нуклеотидной последовательности подвижного генетического элемента и встраивание копии в ДНК-мишень с сохранением другой копии в прежнем месте.

Установлена также способность подвижных генетических элементов к точному вырезанию и удалению их из хромосомы. Перемещение таких нуклеотидных последовательностей в пределах генома может влиять на регуляцию экспрессии генов, которые прилежат к месту встраивания этих элементов. В результате таких перемещений могут активироваться ранее не активные гены, и наоборот.

Обнаружение подвижных генетических элементов в геномах как про-, так и эукариот, указывает на определенные эволюционные преимущества, связанные с их наличием в наследственном материале. Возможно, рекомбинационные процессы, обеспечиваемые подвижными генетическими элементами, имеют немаловажное значение в структурной эволюции генома.

Поиск по сайту: