Организация на генетичния материал на бактериалната клетка

Гените носят информация бактерии синтезират ензими или структурни протеини, се наричат ​​структурни гени. или гени cistrons. Гени cistrons контролирани функционален геном - генома на оператора. които cistrons-гени образуват по-сложна структурна и функционална единица на ДНК - оперон. В ген оператор са следните елементи: промотор (област, от която взаимодейства РНК полимераза) enhensor (площ, засилване на транскрипцията на оперона); атенюатор (област Намаляване на работа оперон), терминатор (регион, блокиране на работата на оперон). От друга страна, оперон или група оперони под контрола на контролер 1 гена. Това представлява по-сложна структурна и функционална единица - регулон.

Гените, които съдържат информация за конкретен връзка, обикновено обозначени с нисш случай началните букви от азбуката с "+" съответства на името на съединението. Например, Arg + - аргинин ген, му + - хистидин ген, лак + - лактоза ген и т.н. Липсата на този ген, посочен от марка «-» (арг. - Неговата -). Гените, които допринасят за лекарствена резистентност, фаги, означена с буквата R (от английски език. Устойчиви -rezistentny). Например, резистентност към пеницилин записва писалка г. и чувствителност - писалка S (от английски език чувствителен -. чувствителен).

Екстрахромозомната наследственост фактори в бактерии включват плазмиди, транспозони, вмъкване на секвенции. За разлика Нуклеоидът, те не са от съществено значение за бактерии, тъй като те не носят информация за синтеза на ензими, участващи в метаболизма или конструктивно. Въпреки това, екстрахромозомни наследственост фактори някои бактерии са способни да предоставят селективно предимство.

Плазмидите са кръгови суперкойлд двойноверижна ДНК молекула, съдържаща Нуклеоидът 1500-400000 двойки. Молекулното тегло на бактериални плазмиди е 10 6 -10 8 D. Плазмидите може да съдържа до 90 гени, които контролират самостоятелно репликация на плазмиди samoperenos или тяхната мобилизация за прехвърляне на специфични функции се плазмид, както и свойства, въведени от в бактериалната клетка. Плазмиди свободно разположени в цитоплазмата, се наричат ​​автономни. Те имат структура пръстен, независимо от повторен Нуклеоидът и може да бъде представена от няколко копия. Плазмиди, интегрирани в Нуклеоидът, наречени интегрирани. Такива плазмиди имат линейна структура, синхронно повторен Нуклеоидът с 1 копие и представени. плазмид интеграция се среща само в хомоложните региони на бактериална хромозома.

В зависимост от способността да се предава чрез конюгиране от една бактерия към друг плазмид се отделя в брачен и nekonyugativnye. Брачен плазмид, способен samoperenosu, тоест, не само може да прехвърли от донор клетки на реципиентна клетка, но също така отговорен за образуването на конюгиран пили (F-плазмид). Nekonyugativnye плазмид прехвърля спомагателни бактерии с двоичен делене майчините клетки, по време на трансформацията и трансдукция. Nekonyugativnye плазмид са в състояние да индуцират независимо конюгиране, но могат да се прехвърлят през конюгиране от една бактерия към друга в случай на интеграция с конюгиране плазмиди.

Плазмидите бяха проведени две функции - регулиране и кодиране. Първият е да се компенсира смущения Нуклеоидът ДНК структура чрез вмъкване в повредената част и възстановяване на функциите му. Плазмиди, кодиращи функция се състои във въвеждането в бактериалната клетка на новата генетична информация, която се изразява в появата на нови бактериални белег (например, антибиотична резистентност).

Класирането се основава на плазмиди, които свързани плазмиди неспособни стабилно съществуват съвместно в една и съща клетка, един от тях се подлага на елиминиране. Несъвместимите плазмиди са комбинирани в един включени-група (от английски несъвместимостта -. Несъвместимост). Inc група съответства на биологични видове. Например, Enterobacteriaceae плазмид са разделени на 39 групи inc- (INCB, incC, InCD т.н.). Плазмидите, свързани с една и съща включени-групата имат подобен молекулно тегло, висока степен на ДНК хомоложност предоставят ползването клетъчни и други морфологични и серологични свойства.

От функционална ориентация се изолира: конюгиран (F-), съпротивление (R-), bakteriotsinogennye (колеги), патогенност (Ent-, Hly-) и biodegradativnye загадъчен плазмид.

F-плазмид (от английски плодородието -. Фертилитет) съдържа гени, контролиращи образуването на конюгиран пилус (F-пили), необходими по време на конюгиране донори бактерии (F +) бактерии получателя (F -). Прехвърляне на генетичен материал от F-плазмид определя TRA-оперон (от английски прехвърлянето -. Прехвърлени). F-плазмид може да бъде самостоятелно или в интегрирана състояние. Самостоятелен F-плазмид се реплицира независимо от Нуклеоидът и може да бъде прехвърлен в реципиентни клетки по време на конюгиране. Интегриран плазмид F състояние обратимо.

R-плазмид (от английски съпротивление -. Устойчивост) включват гени, осигуряващи резистентност към бактерии лекарства. R-плазмиди са конюгиране плазмиди, тъй като, както и резистентни гени съдържат всички гени, отговорни за прехвърлянето на факторите на стабилност от клетка в клетка. За резистентност към всеки антибиотик отговаря на R-ген, който може да включва вмъкване на секвенции и транспозони. Много от R-гените са транспозони. Тра-оперон R-конюгативен плазмиди им позволява.

Bakteriotsinogennye плазмиди съдържат гени, кодиращи протеини бактериоцини. които причиняват смъртта на бактерии от същия вид или тясно свързани видове. Първи бактериоцини - колицин бяха открити в Ешерихия коли (оттук Col-плазмиди). Подобни бактериоцини открити в чума бактерии (pestitsiny), стафилококи (stafilotsiny), Vibrio холерният (vibriotsiny). Бактериоцините насърчават оцеляването на бактериите ги произвеждат, потискане на жизнената дейност на конкурентни микроорганизми. Bakteriotsinogennye плазмид относително голям (MW 25-150 * 10 юни D) са налице в бактериалната клетка в количество от 1-2 копия, за предпочитане в изключено състояние; конюгиран (има TRA-оперон). Широко разпространени сред грам-отрицателни бактерии.

Плазмиди патогенност образуване токсин контрол и вирулентни свойства на бактерии. Те включват Ent-плазмид (синтез причина ентеротоксини), Hly-плазмид (кодираща синтеза хемолизин), CFA-плазмид (контрол адхезия, колонизация и някои антигени), и F-, R- и Col-плазмиди, съдържащи Tox-гените отговорна за образуването на токсини.

Biodegradativnye плазмиди съдържат гените, кодиращи saccharolytic, протеолитични ензими и други, което позволява да се унищожи органични и неорганични съединения, включително тези, съдържащи тежки метали. Наличие на плазмиди биоразграждане в патогенни или опортюнистични бактерии при хора им дава предимство пред представители автохтонна микрофлора. Например E.coli, съдържащи плазмид биоразграждане с уреаза ген способен да ферментира урея и да оцелеят в пикочно-половата система.

Cryptic (скрити) плазмиди съдържат гени, които могат да бъдат идентифицирани чрез тяхната фенотипна експресия.

Плазмид - е проста частични организми лишени от черупки, неговият синтез системи собствен протеин и мобилизирането на енергия и представлява класа на абсолютните вътреклетъчни паразити, за захранване на техните гостоприемници бактерии от полза за техните свойства. Плазмиди, както и вируси, които не са в състояние да растат и да се делят двоичен, те се размножават само по себе си възпроизвеждане от собствения си геном. Специфични особености на плазмиди, които ги отличават от вируси, са представени в таблица. 2.

Сравнителна характеристика на плазмиди и вируси

Последиците от инфекция на клетки

функции бактериалния геном не са потиснати, контролирано отглеждане, липса на клетъчна смърт; придавайки на антибактериални свойства, които гарантират тяхното разпространение в неблагоприятни условия

Потискането на функционирането на клетъчния геном, неконтролираното възпроизвеждане, клетъчна смърт; постоянство, придавайки клетки умерени фаги допълнителни свойства.

Структурата на транспозон включва: (1) транспонираното структурни и / или функционални гени; (2) 2-вложка последователност (е-елементи); (3) директно повтарящите се последователности (транспозони неограничаващи). транспониране

зони са в Нуклеоидът и плазмиди, които могат да се движат в тяхната ДНК Нуклеоидът да се движи от плазмида и обратно, от плазмида върху плазмид или фаг умерен, и ги интегрира. За интеграцията на транспозон ДНК хомология не е задължително, така че TN-елементи могат да бъдат включени в ДНК на почти случайно придобиване забележителна прилика с провируси. Транспозоните в свободно състояние (несвързан с ДНК плазмиди и Нуклеоидът) пръстенни структури не са в състояние самостоятелно репликация. Транспозоните се репликират само в бактериална хромозома или плазмид. Размножаване вертикално транспозон се случва, когато двоичен делене на бактериалните клетки се простират хоризонтално извършва чрез рекомбинация. Транспозоните са 2 функции: кодиране и регулиране. Функцията за кодиране се състои в извършване на гени за антибиотична резистентност, синтетични токсини, метаболитни ензими и други. Транспозоните регулаторна функция е възможността да повлияе на функционалната активност на гените и плазмиди Нуклеоидът (активиране или блок гени). Когато интегрирани транспосон.Секвенции ДНК на бактерии те го дублиране, движещ се наричат ​​- делеции и инверсии. Наличието на транспозон-специфичен терминални последователности разкрива TN-елементи в клетките на растения, безгръбначни и гръбначни животни, включително хора.

Вмъкването последователност или е-елементи (от вмъкването секция -. Вмъкване и последователност - последователността) са линейни ДНК фрагменти, съдържащи Нуклеоидът двойки 800-1500. Структурната организация на е-елементи е показана на фиг. 3.

Вмъкване последователности в свободно състояние не могат да бъдат открити. Е-елементи са разположени в Нуклеоидът, плазмиди, бактериофаги умерените, транспозони са част. IS-елементи - простият тип на мигриращите елементи, които се движат по интегрално ДНК репликони на (Нуклеоидът, плазмид). Самостоятелно копие не могат. Вмъкване последователности не съдържат гени, кодиращи за фенотипни характеристики, което усложнява определянето на Е-елементи. Те включват гени за транспониране, които контролират неговата честота и сайт-специфична рекомбинация. механизми за транспониране изпълняват рядко - веднъж на всеки 10 5 -10 7 поколения. Е-елементи са способни да се интегрират в бактериалния геном чрез рекомбинация за деление. Когато това се случи удвояването е-елемент вмъкване 1 и копие на ДНК в специфично място. Е-регулиращи функционални елементи включват: (1) промяна в активността на бактериални гени (генно активиране или инхибиране); (2) регулиране на Нуклеоидът на взаимодействие, плазмиди traspozonov и умерен фаги; (3) индукция на мутации или делеции на инверсии тип (преместване) и дублиране (когато интегрирани в Нуклеоидът).