Генетический аппарат бактерий и его особенности. Плазмиды бактерий.
Генетический аппарат бактерий представлен, прежде всего, кольцевой хромосомой, которая состоит из двух нитей ДНК. Геном бактерий в среднем включает 106-107 п.н. (у человека при этом 3,2 * 109 п.н.). У бактерий порядка 4000 генов (в то время у человека 30 000 – 40 000 генов).
Многие хромосомы бактерий представлено одной копий, однако у некоторых бактерий 2 кольцевые хромосомы, а в редких случаях – линейные хромосомы (B. burgdorferi).
Плазмиды бактерий.
Плазмиды представляют собой мелкие кольцевые молекулы ДНК размером от 103 до 106 п.н. Этих структур может быть до 100-200 на одну бактериальную клетку.
Если бактериальная хромосома определяет жизненно важные функции бактериальных клеток, то функции различных плазмид скорее «прикладные», т.е. они придают бактериальной клетке такие свойства, которые могут обеспечить выживание в неблагоприятных условиях или в резко меняющихся условиях.
Среде фенотипических свойств, сообщаемых бактериальной клетке плазмидами, можно выделить следующие:
- определяют устойчивость к антибиотикам;
- определяют продукцию антибиотиков;
- определяют продукцию факторов патогенности;
- образование колицинов;
- синтез ферментов, обеспечивающих расщепление сложных веществ
Репликация плазмид осуществляется независимо от бактериальной хромосомы с тем же набором ферментов.
Плазмиды, которые могут обратимо встраиваться в геном хромосомы, функционируя с ним в виде единого репликона, называются интегративными (эписомы).
|
|
|
Плазмиды, способные передаваться из одной клетки в другую, называются трансмиссивными (конъюгативными). Такие плазмиды содержат tra-оперон, определяемый синтез половых пили, посредством которых плазмида передаётся от одной клетки другой.
Особое значение в медицинской микробиологии занимают R-плазмиды, которые содержат набор генов, определяющих синтез ферментов, разрушающих антибиотики. Такая плазмида делает бактериальную клетку невосприимчивой (резистентной) к определённому набору антибиотиков. Многие R-плазмиды являются трансмиссивными, и они передаются между бактериальными клетками. Часто это приводит к появлению популяций, очень устойчивых к различным препаратам, что лежит в основе развития внутрибольничных инфекций.
Существуют плазмиды, определяющие синтез факторов патогенности, которые характерны для некоторых наиболее опасных штаммов патогенных микроорганизмов.
Есть плазмиды, определяющие синтез бактериоцинов, которые не вредят клетке, их выделяющей, но опасны для прочих микроорганизмов. Например, E. coli снабжена Col-плазмидой.
Мобильные генетические элементы бактерий: IS -элементы, транспозоны, интегроны.
|
|
|
Мобильные генетические элементы играют важнейшую роль в эволюции бактерий, приобретении ими новых свойств. К мобильным генетическим элементам относят IS-последовательности и транспозоны. В геноме также присутствуют интегроны, которые не способны к перемещению, но роль их сходна с ролью подвижных элементов.
IS -элементы, иначе называемые вставочными (инсерционными) последовательностями. Они содержат до 1000 п.н. и имеют лишь гены, необходимые для перемещения в геноме. В частности, это ген, кодирующий фермент транспозазу, а также ген-репрессор, регулирующий процесс перемещения.
IS-элементы могут перемещаться как внутри репликона, так и между репликонами. По флангу они окружены инвертированными повторами, которые узнает фермент транспозаза. По обеим сторонам от IS-последовательности фермент разрезает ДНК, оригинальный фрагмент остаётся, а его копия перемещается в новое место.
Транспозоны – функционируют подобно IS-элементам, однако содержат не только гены перемещения, но и некоторое количество структурных генов (в среднем транспозон содержит от 1500 до 3000 п.н.). Это могут быть, например, гены устойчивости к антибиотикам; гены, определяющие продукцию факторов вирулентности и т.д.
|
|
|
Важное свойство мобильных генетических элементов: они не являются самостоятельными генетическими структурами! То есть они не способны к автономной репликации, а реплицируются только в составе репликона!!!
Отметим роль мобильных генетических элементов:
1. Могут «выключать» ген при перемещении в новый участок;
2. Нередко приводят к мутациям: делеции или вставки новых последовательностей;
3. Определяют эволюцию микробных клеток.
Интегроны – не менее важные элементы клеточного генома, но подвижностью не обладают. Их роль: захватывают маленькие фрагменты ДНК, называемые генными кассетами, интегрируя в свою последовательность.
Интегрон имеет типичное строение: промотор P, ген, кодирующий синтез интегразы, а также сайт рекомбинации att. Генные кассеты должны встроиться в состав интегрона определённым образом: в области сайта рекомбинации и в непосредственной близости от промотора, так чтобы ген той или иной генной кассеты начал экспрессироваться за счёт промотора интегрона. Очень часто в генной кассете расположен ген устойчивости к какому-либо антибиотику.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 711; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!