Днк и гены. Организация генетического материала бактериальной клетки Бактерии содержат днк в форме
Хромосомы бактерий располагаются свободно в цитоплазме, не ограничены мембранами, но во всех случаях ДНК бактерии связана с рецепторами на мембране.
Бактерии гаплоидны, содержание ДНК не постоянно, может достигать 2, 4, 6, 8 - хромосом (у других организмов оно постоянно и удваивается только перед делением).
Передача генетической информации идет не только по вертикале (материнская>дочерняя), но и по горизонтали (конъюгация, трансформация)
Помимо хромосомного генома имеется не хромосомный генетический материал, который называется плазмидным геномом (эписомы, внехромосомные факторы наследственности). Это наделяет клетку дополнительными биологическими свойствами.
Содержание ДНК у бактерий зависит от условий их роста или от времени клеточного цикла бактерии, которые осуществляется каждые 20-30 минут, поэтому и количество может соответствовать (4,6,8) и это сопровождается увеличением количества рибосом (этапы транскрипции, трансляции идут одновременно, возможность регулировать скорость размножения главное условие сохранения вида.
Особенности репликации.
Вегетативная репликация: обуславливает передачу информации по вертикали, контролируется хромосомными и плазмидными генами.
Конъюгативная репликации: перенос материала по горизонтали и контролируется только плазмидными генами, при этом происходит достройка нити ДНК комплиментарной нити от донора к реципиенту.
Репаративная репликация: механизм при котором устраняется из ДНК поврежденный участок
Стркуктурно-функциональной едициней является оперон - группа структурных генов связанных с особым геном оператором, он управляет всей группой структурных генов и идет как самостоятельная единица, находится под контролем гена модулятора. В хромосоме гены распределяется друг за другом контролируя разные процессы, но законченный результат можно получить выбирая не последовательно (как игра на пианино).
Хромосомная карта бактерий
Хромосомы бактерий имеют кольцевую форму, гены располагаются линейно, их можно последовательно расположить. Локализация генов определяют в минутах их переноса, и хромосомная карта это 0-100 минут.
Определение локализации гена на хромосоме называется картированием, а их расположение хромосомной картой масштаб которой в минутах. В настоящее время есть карты: кишечной палочки.
Изучение организации генома бактерий.
Проводится с помощью ферментов - рестриктаз способные расщепить ДНК в специфических участках, которые они комплиментарны. В настоящее время известно более 100 рестриктаз. С помощью них можно получить рестрикционные фрагменты ДНК > рестрикционный анализ. Сравнение рестрикционных фрагментов и называется рестрикционным анализом, который может быть использован для идентификации. Делают копии цепей ДНК, которые имеют липкие концы с помощью которых фрагменты вновь могут образовывать кольца. Именно за счет липких концов можно получать между разными фрагментами ДНК - рекомбинантные ДНК. Если эти фрагменты получены с помощью одной рестриктазы они могут вступать во взаимодействия между собой.
Метод клонирования. Выделенный фрагмент ДНК с помощью рекомбинантных молекул вводится в самореплицирующую генетическую структуру - в плазмиду, вирус и дальше они выполняют роль вектора для клонирования. Их сшивают с фрагментом ДНК - геномом, который будет размножаться в составе плазмилы или в составе геном бактериальной клетки. Такие гибридные ДНК также можно выделить из клетки за счет рестрикции - вырезания. С помощью клонирования можно получать большое количество копий любого фрагмента ДНК, который можно метить радиоактивной меткой.
Метод сегвинирования. Используют для определения последовательности расположение ДНК в клонируемом фрагменте ДНК. Методы секвинирования и клонирования это методы помогающие изучить геномы в т. ч. геном человека (2004).
Плазмидный геном бактериальной клетки.
Плазмиды - фрагменты ДНК с небольшой молекулярной массой, несут от 40 до 50 генов. Они выполняют также регуляторную и структурную функцию. Плазмиды могут располагаться либо в цитоплазме, могут иметь кольцевую структуру. Могут находится в интегрированном состоянии хромосомы (эписомы).
Свойства плазмид:
1. Не обязательные генетические элементы бактерий (дополнительные).
2. Обладают саморепликацией и автономностью, независимостью от хромосомы клетки. ДНК бактерии им не управляет.
3. Склонны к трансмиссии как по вертикали, так и по горизонтали обеспечивая при этом гегетическую изменчивость бактерий.
Виды плазмид:
F-фактор - кольцевая молекула. Ее гены кодируют образование половых ворсинок, размножение бактерий, скорость размножения с ней связывают конъюгацию, участвует в горизонтальной передаче генетического материала и передаются различные свойства: устойчивость к антибиотикам, лактозо положительность.
R-фактор - детерминирует продукцию фермента в-лактамызы > устойчивость к антибиотикам. В составе этой плазмиды может быть специальный tra-оперон (ген отвечающий за перенос) > плазмида легко передается.
Hly - плазмида связана с продукцией гемотоксина > более токсигенные бактерии.
Col-фактор отвечает за продукцию колицинов (антибиотикоподобные вещества) обеспечивающих преимущество бактерий перед другими.
Плазмиды био деградации: участвуют в расщепдлении веществ загрязняющих окружающей среды.
Плазмида умеренного фага - фаг который способен распознать, внедрится, в клетку, но вызвать лизис бактерии вызвать не может. Может покидать клетку, захватывать часть генетического материала клетки и внедряясь в другую клетку участвует в переносе генетического материала (трансдукция)
Плазмиды есть конъюгативные (способные к переносу, имеющие в своем составе ген переноса), неконъюгативные (не участвуют в рекомбинации). По совместимости есть несовместимые друг с другом, совместимые.
Транспазоны, IS-последовательности.
Относятся к дополнительным генетичесим элементам
Th-маленькие участки ДНК (прыгающие) - в составе могут быть Rгены. Могут находится как в составе ДНК, так и в составе плазмид. Странспазонами связны мутации бактерии поскольку они могут перемещаться и вызывать мутации типа делеции, инверсии, дупликации.. Транспазоны ограничены с двух сторон IS-последовательностями.
IS-фрагменты - маленькие фрагменты ДНК, повторяющиеся, не способны к репродукции в свободном состоянии не участвуют. Основные функции: регуляторные (способны включить - выключить ген). Координируют взаимодействие транспазонов плазмид, фагов как между собой так и с хромосомой клетки хозяина.
Изменчивость бактерий.
Модификационная: адаптивная реакция организмов в ответ на условия внешней среды. Могут изменять морфологические, культуральные, ферментативные свойства.
Генотипическая: затрагивает генотип клетки:
Ш Мутационная - изменение первичной структуры ДНК, могут быть связаны с выпадением нуклеатида, делецией могут носить характер инверсии. Могут быть хромосомные, плазмидные. Могут быть спонтанные, индуцированные. Значение эволционные изменение, сопроваждается селекцией.
Ш Комбинативная: трансформация - передача генетического материала в виде раствора ДНК донора к реципиенту, трансдукция - перенос генетического материала от донора к реципиенту с помощью умеренных фагов (неспецифическая, специфическая), конъюгация - передача генетического материала от донора имеющего F-фактор к реципиенту через половые ворсинки с образованием новых штаммов.
Значение генетики в эволюции бактерии.
Особенности генетики вирусов.
1. Молекулярная масса геном вирусов 10 6 меньше чем масса эукариотической клетки.
2. Организация генетического аппарата такая же
3. Генов от нескольких единиц до десятков.
4. Принцип 1 ген - молекул РНК - 1 белок у вирусных ДНК нарушен и иРНК вирусов может направлять синтез 2 и более белков.
Способы увеличения генетической информации у вируса.
1. Двукратное считывание одной и той же и РНК, но с другого кодона.
2. Сдвиг рамки трансляции
3. Сплайсинг (вырез интронов)
4. Транскрипция с перекрывающихся областей нуклеиновой кислоты > размывается границы гена и понятие ген приобретает функциональное значение.
Виды изменчивости у вирусов.
Модификационная. В основном для вирусов определяет клетка хозяина. Модификация затрагивает суперкапсид.
Генотипическая. Мутационная, то есть изменение в первичной структуре нуклеотидов.
Рекомбинативная. Происходит при одновременном заражении клетки хозяина двумя или более вирусами, происходит обмен генами > образуются рекомбинантные штаммы вирусов, которые содержат гены 2 и более штаммов.
Генетическая реактивация. Процесс при котором вирионы дополняют друг друга в следствии перераспределения генов во время их репликации. Это наблюдается у вирусов с фрагментарным геномом. При скрещивании таких вирусов происходит образование полноценных единиц.
Комплементация (дополнение). Не генетический процесс при котором вирус снабжает своего партнера (как правило дефектного) недостающими компонентами белка, а не нуклеиновыми кислотами. Характерна для многих вирусов - аденовирусы могут культивироваться только в присутсвии SV 40 - вирус. Вирус гепатита В является помощником для д - вируса (HDV).
Фенотипическое смешивание. Наблюдается при совместном культивировании двух вирусов наблюдаем, что геном одного вируса заключается в капсид другого вируса. Генотип при этом не меняется
ДНК-содержащие вирусы имеют либо собственные ферменты репликации (в капсиде), либо в их геноме закодирована информация о синтезе вирусных ферментов, обеспечивающих репликацию вирусной нуклеиновой кислоты. Количество этих ферментов различно в применении к разным вирусам. Например, в геноме бактериального вируса Т4 закодирована информация о синтезе около 30 вирусных ферментов. Далее геном крупных вирусов кодирует нуклеазы, разрушающие ДНК клетки-хозяина,а также белки, воздействие которых на клеточную РНК-полимеразу сопровождается тем, что «обработанная таким образом РНК-полимераза транскрибирует на разных стадиях вирусной инфекции разные вирусные гены. Напротив, малые по размерам ДНК-содержащие вирусы в большей мере зависят от ферментов клеток-хозяев. Например, синтез ДНК аденовирусов обеспечивается клеточными ферментами.[ ...]
Бактериальные ДНК - это высокополимерные соединения, состоящие из большого числа нуклеотидов - полинуклеотиды с молекулярным весом около 4 млн. Молекула ДНК представляет собой цепь нуклеотидов, где расположение их имеет определенную последовательность. В последовательности расположения азотистых оснований закодирована генетическая информация каждого вида. Нарушение этой последовательности возможно при естественных мутациях или же под влиянием мутагенных факторов. При этом микроорганизм приобретает или утрачивает какое-либо свойство. У него наследственно изменяются признаки, т. е. появляется новая форма микроорганизма. У всех микроорганизмов - прокариотов и эукариотов - носителями генетической информации являются нуклеиновые кислоты - ДНК и РНК. Лишь некоторые вирусы представляют собой исключение: у них ДНК отсутствует, а наследственная информация записана или отражена только в РНК.[ ...]
В бактериальных клетках в общем количестве оснований ДНК 32-65 мол.% гуанина и цитозина.[ ...]
Ядро бактериальной клетки. Примерно 1-2% веса сухой массы микроорганизмов приходится на ДНК, в которой заложена генетическая информация организма. У большинства микроорганизмов имеются области (или несколько областей), в которой сконцентрировано основное количество ДНК, имеющие определенную структуру (или органеллу) и называющиеся ядром. Ядро (или ядерное вещество) связано с цитоплазматической мембраной, независимо от того, окружено оно элементарными мембранами (как у амебы) или не имеет их (как у бактерий и сине-зеленых водорослей). Ядерное вещество активизируется в период размножения и при наступлении возрастных изменений, связанных со старением клетки.[ ...]
Сегмент ДНК (ген), который предназначен для молекулярного клонирования, должен обладать способностью к репликации при переносе его в бактериальную клетку, т. е. быть репликоном. Однако он такой способностью не обладает. Поэтому, чтобы обеспечить перенос и обнаружение клонируемых генов в клетках, их объединяют с так называемыми генетическими векторами. Последние должны обладать, как минимум, двумя свойствами. Во-первых, векторы должны быть способны к репликации в клетках, причем в нескольких копиях. Во-вторых, они должны обеспечивать возможность селекции клеток, содержащих вектор, т. е. обладать маркером, на который можно вести контрселекцию клеток, содержащих вектор вместе с клонируемым геном (рекомбинантные молекулы ДНК). Таким требованиям отвечают плазмиды и фаги. Плазмиды являются хорошими векторами по той причине, что они являются репликонами и могут содержать гены резистентности к,какому-либо антибиотику, что позволяет вести селекцию бактерий на устойчивость к этому антибиотику и, следовательно, легкое обнаружение рекомбинантных молекул ДНК.[ ...]
У бактерий ДНК упакована менее плотно, в отличие от истинных ядер; нуклеоид не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом. Бактериальная ДНК не связана с основными белками - гистонами - ив нуклео-иде расположена в виде пучка фибрилл.[ ...]
Применение методов рекомбинантной ДНК для получения биологических агентов для борьбы с загрязнениями находится на ранней стадии, но есть метод, который может оказаться полезным в обозримом будущем - это генетическое зондирование. Отбор организмов, способных трансформировать новое соединение, часто основан на способности использовать вещество как субстрат роста. Если рост слабый или субстрат только комета-болизируется, то методы селекции окажутся непригодными для идентификации деградативной способности. Следовательно, было бы полезно развивать генетическое зондирование для определения специфических последовательностей в плазмидах и хромосомах, это необходимо для определения катаболического потенциала, даже если этот потенциал не экспрессируется. Такие зонды разработаны для TOL-плазмид. Метод может определить одну бактериальную колонию, содержащую TOL-плазмиду, среди 106 колоний Escherichia coli. Такой мощный инструмент будет иметь огромное значение для выделения скрытых катаболических функций .[ ...]
Разработка изящной методики «клонирования» ДНК для получения большого количества точных копий специфических фрагментов ДНК (рис. 13.4) открыла в последнее время новые горизонты в изучении структуры, организации и функции генома. Если расщепить двухцепочечную ДИК одним из ферментов «рестрикции» (одной из нуклеаз), специфично узнающих и расщепляющих короткие последовательности нуклеотидов (4- 6 пар), то возникают в высшей степени воспроизводимые фрагменты ДНК. Концы двух цепей ДНК обычно бывают смещены относительно друг друга вследствие специфичности мест разрезания двухцепочечной молекулы, цепи которой комплементарны по составу оснований. ДНК обычно встраивают в плазмидный ген, важный для селекции, такой, как ген устойчивости к антибиотикам, что позволяет содержащим такую плазмиду бактериям расти в присутствии антибиотика.[ ...]
В бактериях при репликации образуется много копий плазмид, и таким образом можно «вырастить» большие количества встроенных фрагментов ДНК, а затем снова просто выделить их путем расщепления тем же самым ферментом рестрикции с разделением полученных продуктов гель-электрофорезом. Использование этого метода рекомбинации ДНК произвело революцию в изучении генов.[ ...]
Недавно было обнаружено, что мутагенное действие на бактериальные-ДНК-вирусы оказывают лучи с длиной волны 320-400 нм (область, близкая к зоне видимого света), обладающие низкой интенсивностью . Возможное влияние радиации в этом диапазоне длин волн на вирусы растений пока не обнаружено.[ ...]
Кривые зависимости реассоциацни от СОТ, полученные для бактериальной ДНК, лишены перегибов, а ДИК эукариот реас-социирует по другому типу (рис. 13.2). При низких концентрациях ДНК и коротком времени инкубации реиатурирует заметная доля одноцепочечной ДНК, а при увеличении СОТ образуется дополнительное количество двухцепочечных молекул, так что получается двухфазная кривая. Быстрая реиатурация при низких значениях СОТ показывает, что какие-то последовательности у эукариот повторяются много раз, т. е. до 10 000 раз и более.[ ...]
Отсутствие СХС может иммитироваться и в тех случаях, когда ДНК тестерных фагов не содержат сайтов, узнаваемых существующей в исследуемом штамме рестриктазой. Это явление представляет собой один из вариантов эволюционных адаптивных изменений бактериальных вирусов, призванных способствовать преодолению ими барьера СХС. Действие давления отбора в данном конкретном случае выражается в статистическом достоверном уменьшении числа или даже полной элиминации в фаговой ДНК последовательностей нуклеотидов, являющихся субстратом рестриктаз, характерных для клеток-хозяев бактериального вируса .[ ...]
Линдегрен описал возможные стадии образования бактериофага из ДНК профага, предположив, что профаг возникает как фрагмент чужеродной бактериальной ДНК, случайно проникший в клетку, который на ранних стадиях делится синхронно с бактериальной ДНК. Следующим важным этапом в развитии вируса явилось бы такое изменение профага, в результате которого стало возможным его независимое от ДНК клетки-хозяина размножение; в результате профаг использовал бы. все доступные нуклеотиды, нарушив тем-самым рост клетки-хозяина. Наконец, на какой-то более поздней стадии могла бы образоваться защитная белковая оболочка и возникли другие белки, что должно было обеспечить выживание ДНК вне организма хозяина и эффективное заражение новых клеток. Отделившийся фрагмент бактериальной ДНК вначале, очевидно, кодировал белки, приспособленные к бактериальным функциям. Необходимы очень существенные изменения в ДНК, чтобы могли возникнуть объекты настолько сложные и специализированные, как, скажем, фаг Т2 Е. coli, содержащие к тому же основания, которые в бактериальной ДИК отсутствуют.[ ...]
Генетическая информация бактерий не ограничивается ДНК, расположенной в нуклеоиде бактериальной клетки. Как уже отмечалось в предыдущих разделах книги, носителями наследственных свойств служат также внехромосомные элементы, получившие общее название плазмид. В отличие от ДНК ядерных эквивалентов-нуклеоидов, являющихся органоидами бактериальной клетки, плазмиды представляют собой независимые генетические элементы. Потеря плазмид или их приобретение не отражается на биологии клетки (приобретение плазмид оказывает положительное влияние лишь на популяцию в целом, повышая жизнеспособность вида). К трансмиссивным относят плазмиды, инициирующие свойства доноров у клеток-хозяев. При этом последние получают новое качество - возможность конъюгировать с клетками-реципиентами и отдавать им свои плазмиды. Клетки-реципиенты, приобретая во время конъюгации плазмиды, сами превращаются в доноров.[ ...]
Отсутствие адсорбции не исчерпывает разнообразия вариантов взаимодействия бактериальных вирусов и микробных клеток. Они иллюстрируют лишь одну сторону этого явления, а именно проявление клеточных защитных механизмов, фенотипически (по критерию отсутствия роста) иммитирующих рестрикцию. Однако, существует и другой вариант взаимодействия клетка-бактериофаг, который может иммитировать отсутствие СХС. Примерами таких механизмов является синтез ингибиторов и метилаз кодируемых фаговыми генами, защищающих вирусную ДНК от действия рестриктаз II типа.[ ...]
Механизм обеззараживающего действия хлора связан с нарушением обмена веществ бактериальной клетки в процессе дезинфекции воды. При этом выявлено влияние на ферментную активность бактерий, в частности, на дегидрогеназы, катализирующие окислительно-восстановительные реакции в бактериальной клетке. А. М. Ски-дальской (1969) было изучено влияние хлора на процесс декарбоксилирования аминокислот бактерий, протекающий в присутствии строго специфичных ферментов-декарбоксилаз, а также был определен нуклеотидный состав ДНК кишечной палочки после окончания процесса обеззараживания при различных уровнях бактерицидного эффекта.[ ...]
Бактериофаги Т-группы имеют форму барабанных палочек размером 100 х 25 нм. Их геном представлен ДНК. Они являются вирулентными фагами, т. к. после инфицирования ими бактериальных клеток последние лизируются с освобождением большого количества вновь синтезированных фаговых частиц.[ ...]
Плазмиды бактерий - это генетические структуры, находящиеся в цитоплазме и представляющие собой молекулы ДНК размером от 2250 до 400 ООО пар азотистых оснований. Они существуют обособленно от хромосом в количестве от одной до нескольких десятков копий на одну бактериальную клетку.[ ...]
Штамм Pseu.dom.onas вуг1 ае ри. рка8еоИсо1а обладает плазмидой длиной 150 тыс. п. н., которая может реплицироваться автономно, а может интегрироваться в бактериальную хромосому. Последующее неточное вырезание позволило получить семейство плазмид длиной от 35 до 270 тыс. п. н., некоторые из них содержали большие сегменты хромосомной ДНК .[ ...]
В ходе эволюции бактерии развили способность синтезировать так называемые рестрицирующие ферменты (эндонуклеазы), которые стали частью клеточной (бактериальной) системы рестрикции-модификации. У бактерий системы рестрикции-модификации являются внутриклеточной иммунной системой защиты от чужеродной ДНК. В отличие от высших организмов, у которых распознание и разрушение вирусов, бактерий и других патогенов происходит внеклеточно, у бактерий защита от чужеродной ДНК (ДНК растений и животных, в организме которых они обитают) происходит внухриклеточно, т. е. тогда, когда чужеродная ДНК проникает в цитоплазму бактерий. С целью защиты бактерии в ходе эволюции развили также способность «метить» собственную ДНК метилирующими основаниями на определенных последовательностях. По этой причине чужеродная ДНК из-за отсутствия в ней метальных групп на тех же последовательностях плавится (разрезается) на фрагменты разными бактериальными рестриктазами, а затем деградируется бактериальными экзонуклеазами до нуклеотидов. Можно сказать, что таким образом бактерии защищают себя от ДНК растений и животных, в организме которых они обитают временно (как патогены) или постоянно (как сапрофиты).[ ...]
Наследственные свойства бактерий или отдельные признаки закодированы в единицах наследственности - генах, линейно расположенных в хромосоме вдоль нити ДНК. Следовательно, ген является фрагментом нити ДНК- Каждому признаку соответствует определенный ген, а часто еще меньший отрезок ДНК - кодон. Иначе говоря, в нити ДНК в линейном порядке расположена информация обо всех свойствах бактерий. При этом у бактерий есть еще одна особенность. В ядрах эукариотов содержится обычно несколько хромосом, число их в ядре постоянно у каждого вида. Нуклеоид бактерий содержит лишь одно кольцо из нити ДНК, т. е. одну хромосому. Однако запасом информации, заключенным в одной хромосоме или в кольцеобразно сомкнувшейся двунитчатой спирали ДНК, сумма наследственных признаков бактериальной клетки не исчерпывается. Плазмиды содержат ДНК, также несущую генетическую информацию, передаваемую от материнской клетки к дочерней.[ ...]
Мутации - это изменения в генном аппарате клетки, которые сопровождаются изменениями контролируемых этими генами признаков. Различают макро- и микроповреждения ДНК, ведущие к изменению свойств клетки. Макроизменения, а именно: выпадение участка ДНК (деления), перемещение отдельного участка (транслокация) или поворот определенного участка молекулы на 180° (инверсия) -у бактерий наблюдаются сравнительно редко Гораздо более характерны для них микроповреждения, или точечные мутации, т. е. качественные изменения в отдельных генах, например замена пары азотистых оснований. Мутации бывают прямые и обратные, или реверсивные. Прямые - это мутации организмов дикого типа, например утрата способности самостоятельно синтезировать факторы роста, т. е. переход от прото- к ауксотрофности. Обратные мутации представляют собой возвращение, или реверсию, к дикому типу. Способность к реверсии характерна для точечных мутаций. В результате мутаций изменяются такие важнейшие признаки, как способность самостоятельно синтезировать аминокислоты и витамины (ауксотрофные мутанты), способность к образованию ферментов. Эти мутации называют биохимическими. Хорошо известны также мутации, ведущие к изменению чувствительности к антибиотикам и другим антимикробным веществам. По происхождению мутации разделяют на спонтанные и индуцированные. Спонтанные возникают самопроизвольно без вмешательства человека и носят случайный характер. Частота таких мутаций очень низка и составляет от 1 X Ю“4 ло 1 X 10-10. Индуцированные возникают при воздействии на микроорганизмы физических или химических мутагенных факторов. К физическим факторам, обладающим мутагенным действием, относятся ультрафиолетовое и ионизирующие излучения, а также температура. Химическими мутагенами являются ряд соединений и среди них наиболее активны так называемые супермутагены. В природных условиях и эксперименте изменения в составе бактериальных популяций могут возникать в результате действия двух факторов - мутаций и автоселекции, происходящей в результате адаптации некоторых мутантов к условиям среды обитания. Такой процесс, очевидно, наблюдается в среде, где преобладающим источником питания является синтетическое вещество, например, ПАВ или капролактам.[ ...]
Одиночная клетка E. coli окружена трехслойной клеточной оболочкой толщиной порядка 40 нм, представляющей собой «мешок» или «конверт», в котором заключено клеточное содержимое в виде, примерно, 2 х Ю 1Я г белка, 6 х 10 16 г ДНК и 2 х 10 14 г РНК (в основном ри-босомной РНК). В бактериальной клетке синтезируется около 2000 разных белков, большинство которых содержится в цитоплазме. Концентрация одних белков составляет 10“® М, тогда как других - порядка 2 х 10"4 М (от 10 до 200 000 молекул на клетку).[ ...]
У одноклеточных организмов половое размножение существует в нескольких формах. Конъюгация встречается также у инфузорий, у которых во время этого процесса происходит переход ядер от одних особей к другим, после чего следует деление последних.[ ...]
Бактерии: прокариоты («доядерные») одноклеточные организмы. Их клетки не имеют отделенного от цитоплазмы ядра. Однако генетическая программа, как и у всех живых организмов, закодирована в виде последовательности нуклеотидов в ДНК и несет информацию о структуре белков. Бактериальные клетки не содержат таких органелл, как хлоропласты (специализированные для фотосинтеза) и митохондрии (специализированные для клеточного дыхания и синтеза АТФ). Эти биохимические процессы происходят у бактерий в цитоплазме.[ ...]
Крайне малые размеры клеток являются характерной, но не главной особенностью бактерий. Все бактерии представлены особым типом клеток, лишенных истинного ядра, окруженного ядерной мембраной. Аналогом ядра у бактерий является нуклеоид - ДНК-содержащая плазма, не отграниченная от цитоплазмы мембраной. Кроме того, для бактериальных клеток характерны отсутствие митохондрий, хлоропла-стов, а также особое строение и состав мембранных структур и клеточных стенок. Организмы, в клетках которых отсутствует истинное ядро, называются прокариотами (доядер-ными) или протоцитами (т. е. организмами с примитивной организацией клеток).[ ...]
Микоплазменные клетки имеют овальную форму, а их размеры составляют около 0,1-0,25 нм в диаметре (рис. 43). Для них характерно наличие тонкой наружной плазматической мембраны (толщина - около 8 нм), которая окружает цитоплазму, содержащую молекулу ДНК, достаточную для кодирования около 800 разных белков, РНК разных типов, рибосом диаметром порядка 20 нм. В их цитоплазме содержатся различные включения в виде белков, гранул липидов и других соединений. Из-за недостаточной жесткости клеточкой мембраны микоплазмы проходят через бактериальные фильтры.[ ...]
Установлено, что на рибосомах происходят связывание активированных аминокислот и укладка их в полипептидную цепь в соответствии с генетической информацией, полученной из ядра через информационную (матричную) РНК (мРНК), которая как бы считывает соответствующую информацию с ДНК и передает ее на рибосомы. Целый ряд белков синтезирован на изолированных рибосомах и при этом отмечено включение в них меченых аминокислот. Роль матрицы в белковом синтезе выполняет мРНК, которая прикрепляется к рибосоме. На поверхности последней происходит взаимодействие между комплексом аминокислот, транспортной РНК, несущей очередную аминокислоту, и нуклеотидной последовательностью информационной РНК, которая функционирует на рибосоме однократно и после синтеза полипептидной цепи распадается, а вновь синтезированный белок накапливается в рибосомах. В бактериальной клетке при периоде регенерации 90 мин скорость кругооборота мРНК достигает 4-6 с.[ ...]
Цитоплазма представляет собой коллоидный раствор, дисперсной фазой которого являются сложные белковые соединения и вещества, близкие к жирам, а дисперсионной средой - вода. У некоторых форм бактерий в цитоплазме содержатся включения - капельки жира, серы, гликогена и др. Постоянными составляющими бактериальных клеток являются особые выросты цитоплазматической мембраны - мезосомы, в которых содержатся ферментные окислительно-восстановительные системы. В этих образованиях идут в основном процессы, связанные с дыханием бактерий. В мелких включениях - рибосомах, содержащих рибонуклеиновую кислоту, осуществляется биосинтез белка. Большинство видов бактерий не имеет обособленного ядра. Ядерное вещество, представленное ДНК, у них не отделено от цитоплазмы и образует нуклеоид. Транспортировка веществ, необходимых для жизнедеятельности клетки, и отвод продуктов обмена осуществляется по особым каналам и полостям, отделенным от цитоплазмы мембраной, имеющей такое же строение, как и цитоплазматическая. Это структурное образование называется эндоплазматической сетью (ретикулум).[ ...]
Представление об изменчивости и наследственности бактерий нельзя составить без знания некоторых положений молекулярной генетики прокариотической клетки. В основе процессов приспособления микробных культур к изменяющимся экологическим условиям лежат изменчивость и наследственность, являющиеся разделами генетики бактерий. При изложении цитологии бактериальной клетки уже рассматривалась структура ДНК и РНК и их роль в жизни клетки. Характерное строение ДНК сохраняется у каждого вида и передается потомству из поколения в поколение, как и другие признаки. ДНК бактерий представляет собой двунитчатую спираль, замыкающуюся в кольцо. Кольчатая нить ДНК бактерий, расположенная в ну-клеоиде, не содержит белка. Такое кольцо ДНК соответствует хромосоме эукариотической клетки. Известно, что в хромосоме эукариотических клеток, кроме ДНК, всегда содержится белковый компонент. Отсюда следует, что понятие хромосомы у эукариотов несколько отлично от понятия хромосомы бактерий. Нить ДНК, представляющая собой хромосому бактерий, разумеется, у разных видов различается. Сахарофосфатный компонент ДНК У всех видов бактерий одинаков; расположение азотистых оснований и их комбинация, напротив, различаются у разных видов.[ ...]
Все возрастающее беспорядочное применение антибиотиков в животноводстве, которые используются в малых дозах как стимуляторы роста, а также в качестве превентивной меры против вызванных стрессом желудочно-кишечных расстройств у животных на фермах, приводит к все более широкому распространению в микробных популяциях R-фактора устойчивости к антибиотикам, передающегося от одной бактериальной клетки к другой при конъюгации. Передача происходит через плазмиду, которая представляет собой кольцевую экстрахромосомную ДНК, способную к репликации.[ ...]
В противоположность вирулентным фагам, известны так называемые фаги умеренного действия, или просто умеренные фаги. Типичным представителем таких фагов является фаг X, который тоже использовался и используется в качестве экспериментальной модели для выяснения многих вопросов молекулярной генетики. Фагу X присущи два важных свойства. Подобно вирулентным фагам он может инфицировать бактериальные клетки, размножаться вегетативно, продуцируя в клетках сотни копий и лизировать клетки С освобождением зрелых фагочастиц. Однако ДНК этого фага может включаться в бактериальную хромосому, превращаясь в профаг. При этом происходит так называемая лизогенизация бактерий, а бактерии, содержащие профаг, называют лизогенными. Лизогенные бактериальные клетки могут обладать профагом бесконечно долгое время, при этом не лизируясь. Лизис с освобождением новых фагочастиц отмечается после воздействия на лизогенные бактерии какого-либо фактора, например УФ-излучения, которое индуцирует развитие профага в фаг. Изучение лизогенных бактерий позволило получить ряд новых данных о роли разных белков в действии фаговых генов.[ ...]
Геном хлоропластов ряда высших растений состоит из 120 генов. Хлоропластный геном очень сходен с бактериальным геномом как по организации, так и по функциям. В митохондриальном геноме человека, вероятно, отсутствуют интроны, но в ДНК хлоропластов некоторых высших растений, а также в ДНК митохондрий грибов интроны обнаружены. Считают, что хлоропластные геномы высших растений остаются без изменений примерно несколько миллионов лет. Возможно, что такая древность характерна и для митохондриальных геномов млекопитающих, включая человека.[ ...]
Современные схемы, иллюстрирующие работу генов, построены на основании логического анализа экспериментальных данных, полученных с помощью биохимических и генетических методов. Применение тонких электронно-микроскопических методов позволяет в буквальном смысле слова увидеть работу наследственного аппарата клетки. В последнее время получены электронно-микроскопические снимки, на которых видно, как на матрице бактериальной ДНК, в тех участках, где к ДНК прикреплены молекулы РНК-полимеразы (фермента, катализирующего транскрипцию ДНК в РНК), происходит синтез молекул и-РНК. Нити и-РНК, расположенные перпендикулярно к линейной молекуле ДНК, продвигаются вдоль матрицы и увеличиваются в длине. По мере удлинения нитей РНК к ним присоединяются рибосомы, которые, продвигаясь, в свою очередь, вдоль нити РНК по направлению к ДНК, ведут синтез белка.[ ...]
Трансдукция - это перенос генетического материала от бактерии-донора к бактерии-реципиенту с помощью фага. Впервые явление трансдукции было открыто в 1951 г. Ледербергом с сотрудниками у Salmonella typhimurium. Сейчас различают неспецифическую и специфическую трансдукции. При неспецифической трансдукции возможен перенос фагом любого признака от бактерии-донора к бактерии-реципиенту. Перенос осуществляется только умеренными (невирулентными) фагами. Умеренные фаги способны заражать бактерии, однако не размножаются в них и не вызывают лизиса, а включаются в ДНК бактериальной клетки и в таком неинфекционном состоянии в виде так называемого профага передаются от клетки к клетке при размножении. Культуры бактерий, содержащие профаг, называются лизогенными. В этих культурах с небольшой частотой (в одной из 102 - 105 клеток) наблюдается спонтанное размножение фага и происходит лизис клетки с освобождением фаговых частиц, обнаруживаемых с помощью бактерий-индикаторов, для которых такой фаг вирулентен.[ ...]
Опыты проводили на трехкамерной ячейке, состоящей из центральной рабочей и двух электродных камер. В рабочую камеру размером 25 X 7 X 37 мм (длина X ширина X высота), отделенную от электродных целлофановыми мембранами, помещали 750 мг ваты. Через нее снизу вверх подавали с постоянной скоростью исходный раствор исследуемых веществ. За содержанием соединений в исходных, подаваемых в рабочую камеру растворах (С0), и в растворах, выходящих из камеры (Ci), следили по максимумам поглощения белков и нуклеиновых кислот в диапазоне волновых чисел (35,5-38) X Ю3 см-1 с помощью УФ-спектрофотометра Specord UV-VIS. Электродные камеры заполняли гранулированным активированным углем и через них отдельным протоком пропускали дистиллированную воду.
2015-09-11 09:16:41
Спрашивает Мария :
Здравствуйте! Беспокоят обильные белые выделения и периодический зуд, сдала анализ на скрытые инфекции, при заборе анализа врач сказала что выделения очень обильные и есть сильное воспаление. Результаты анализа: ДНК Gardnerella vaginalis1*10^9Не более ДНК Lactobacillus spp, ДНК Atopobium vaginae2*10^9Не более ДНК Lactobacillus spp, ДНК Lactobacillus spp.8*10^7Не менее ДНК Bacteria, ДНК Bacteria (общее количество бактерий)1*10^9Не менее 10^6. Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к Bacteria -1.2 более "-1.0". Все остальные инфекции не обнаружены. Что это значит? Заранее большое спасибо за ответ.
Отвечает Босяк Юлия Васильевна :
Здравствуйте, Мария! У Вас банальный бактериальный вагиноз, не более. Данное заболевание провоцирует обильные выделения, которые приводят к воспалительному процессу во влагалище. Обратитесь к гинекологу для назначения терапии.
2015-05-08 20:03:38
Спрашивает наталья :
Добрый вечер. Посмотрите, пожалуйста. . РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ мазка на ИППП -- ДНК Gardnerella vaginalis 2x10^8 Копии/мл норма-- Не более ДНК Lactobacillus spp ДНК Atopobium vaginae не обнаружено норма-- Не более ДНК Lactobacillus spp ДНК Lactobacillus spp. 2x10^7 Копии/мл норма-- Не менее ДНК Bacteria ДНК Bacteria(Общее количество бактерий) 6x10^8 Копии/мл норма-- Не менее 10^6 Состояние бактериального микроценоза --- Соотношения концентраций ДНК микроорганизмов соответствуют бактериальному вагинозу.Уреа,мико,хлам,трих,гонококк,кандида не обнаружена. .В мазке на флору есть лейкоциты во влаг.14-15 ед.,шейке 18-20,уретра 3-4.кл.плоского эпителия ---единичны.гр.палочки -неб.кол-во..кокки отсутствуют. Пожалуйста, назначте лечение, уже 2 недели ничего не лечу и опять праздники. А мужу тоже нужно лечиться?Можно ли теперь жить пол. жизнью.?Очень Вас прошу помогите. Благодарю ВАС. .
Отвечает Босяк Юлия Васильевна :
Здравствуйте, Наталья! Виртуально ни один врач назначать лечение не будет. Вам необходимо с результатом анализа обратиться к гинекологу. Ничего критичного у Вас нет, банальный бактериальный вагиноз. Жить открытой половой жизнью без лечения не рекомендую.
2014-10-09 12:40:16
Спрашивает Оксана :
Добрый день.
Результаты анализов:
ДНК Gardnerella vaginalis - 7*10^7
ДНК Lactobacillus spр. - 1*10^7
ДНК Bacteria (общее количество бактерий) - 3*10^7
ДНК Ureaplasma urealiticum - 5*10^6
ДНК Staphyloccus spp.- 2*10^3
ДНК Streptococcus spp.- 1*10^4
Нужно ли делать дополнительно посевы или можно сразу идти на приём к врачу, за назначением лечения?
Отвечает Дикая Надежда Ивановна :
Оксана, добрый день! Результат обследований - информативный, необходимо лечение. Пролечитесь, не жалейте денег, присутствует комбинорованая инфекция. Удачи Вам!
2014-06-27 07:13:58
Спрашивает Инга :
Добрый день! Помогите, пожалуйста, определиться с лечением.
Сдавала мазок на пцр, выявили:
уреаплазму уреалектикум в количестве 2*10^4 (референсное значение: не обнаружено)
и микоплазму хоминис в количестве 5*10^6 (референсное значение: не обналужено).
Так же был выявлен бактериальный вагиноз:
количество лактобактерий - 1*10^5 (референсеое значение: не менее общего количества бактерий),
общее количество бактерий - 3*10^8 (референсное значение: не менее 10^6),
гарданелла вагиналис - 1*10^7 (референсное значение: не больше количества лактобактерий)
и атопобиум вагинале - 2*10^7 (референсное значение: не больше количества лактобактерий)
У меня следующий вопрос. Если я сейчас начну лечить микоплазму с уреаплазмой антибиотиком, к примеру юнидоксом, вагиноз усугубится в разы, правильно? Как быть в таком случае?
И еще вопрос по поводу лечения вагиноза. Прочитала, что атопобиум вагинае практически не реагирует на метронидазол, которым обычно лечат бактериальный вагиноз и что именно он является причиной рецедивов данного заболевания. Что бы вы посоветовали для лечения? Может есть какой-то антибиотик влияющий сразу на все: и на уреаплазму с микоплазмой и на гарданеллу с атопобиумом?
Отвечает Медицинский консультант портала «сайт» :
Добрый день, Инга! Вы мыслите в верном направлении. Антибиотики Вам не нужны, даже противопоказаны. Дело в том, что Ваш основной диагноз - урогенитальный дисбактериоз. Именно потому, что нарушился баланс нормальной микрофлоры, на слизистых начала активно размножаться условнопатогенная и транзиторная микрофлора (уреаплазма, микоплазма). Вам нужно восстановить нормальную микрофлору (препараты лактобактерий, аутовакцины, бактериофаги и т.д.), тогда и уреаплазмы с микоплазмами исчезнут с Ваших слизистых оболочек. Если проведете антибиотикотерапию, получите временное улучшение состояния, а затем дисбактериоз усугубится (так как еще больше убьете нормальную микрофлору) и неизвестно, что осядет на слизистых в следующий раз. Будьте здоровы!
2014-03-07 15:59:00
Спрашивает мария :
Здравствуйте!помогите расшифровать результаты исследования;
днк bacteria-общее количество бактерий(копий/мл)6.7*10^5
днк lactobacillus spp.(копий/мл)4.6*10^4 (не менее концентрации днк bacteria
днк gardnerella vaginalis(копий/мл)не обнаружено (не превышает концентрацию днк lactobacillus
днк atopobium vaginae(копий/мл) не обнаружено(не превышает концентрацию днк lactobacillus
заключение:снижение степени бактериальной обсемененности.
Отвечает Пурпура Роксолана Йосиповна :
По результату анализа патогенной микрофлоры не найдено, однако количество полезной микрофлоры (лактобактерий) понижено. Это может свидетельствовать о бисбактериозе влагалища.
2013-03-02 22:30:55
Спрашивает Александра :
Здравствуйте. У меня такой вопрос? Была на приеме у гинеколога, шейка матки и стенки влагалища сильно воспалены(длительное время мучают выделения, зуд) доктор взял мазок на инфекции: В мазке
ДНК Ureaplasma parvum 2*10^5
ДНК Gardnerella vaginalis Не обнаружено
ДНК Atopobium vaginae Не обнаружено
ДНК Lactobacillus spp. 1*10^7
ДНК Bacteria (общее количество бактерий) 2*10^7
1 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к Bacteria -0,1
2 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к G.vaginalis и A.vaginae 7,1
Состояние бактериального микроценоза Дисбиоз не выявлен
Что означают эти анализы?? Большое ли кол-во уреаплазмы у меня в мазке?? Дальнейший ход моих действий?? Если нужно лечение, то какое?? Спасибо
Отвечает :
Добрый день, Александра.
Уреаплазм многовато, однако, т.к. лактобактерий больше чем уреаплазм, дисбиоза пока нет, и со временем, возможно, лактобактерии их вытеснят.
Уреаплазмы относятся к группе транзиторных микроорганизмов. Другими словами, они могут временно находиться в половых путях здоровой женщины, не вызывая никаких проблем. В таком случае никакого лечения не требуется. Если же они вызывают воспаление – уреаплазмоз, нужно проводить лечение этого воспалительного процесса. Наконец, если воспаления нет, но Вы планируете, беременность или смену полового партнера, то от уреаплазм стоит избавиться.
Т.к. у вас все же есть воспаление, то лучше все же пройти курс лечения, который вам назначит ваш врач на очном приеме.
Будьте здоровы!
2013-01-14 15:36:15
Спрашивает Анна :
Помогите пожалуйста расшифровать результаты анализа. Планируем малыша.
более 50 - для мужчин
ДНК Candida albicans/glabrata/crusei (количественное исследование) Готов.
Количество ДНК Candida albicans 2*10^7 Не обнаружено Копии/мл
Количество ДНК Candida glabrata Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
Количество ДНК Candida crusei Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК U.parvum/U.urealyticum (количественное исследование) Готов.
Количество ДНК Ureaplasma parvum 4*10^6 Не обнаружено Копии/мл
Количество ДНК Ureaplasma urealyticum Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
Бактериальный вагиноз Готов.
ДНК Gardnerella vaginalis 3*10^8 Не более ДНК Lactobacillus spp Копии/мл
ДНК Atopobium vaginae 1*10^7 Не более ДНК Lactobacillus spp Копии/мл
ДНК Lactobacillus spp. 3*10^8 Не менее ДНК Bacteria Копии/мл
ДНК Bacteria (общее количество бактерий) 7*10^8 Не менее 10^6 Копии/мл
1 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к Bacteria -0,3 Более " - 1.0"
2 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к G.vaginalis и A.vaginae 0,0 Более "1.0"
Состояние бактериального микроценоза Мезоценоз Дисбиоз не выявлен
Исследование выполнил: Егорова Е.А.
Отвечает Серпенинова Ирина Викторовна :
Мезоценоз - это состояние микрофлоры влагалища, при котором количество лактобактерий (Lactobacterium sp) несколько ниже количества других бактерий (Bacteria), а количество гарднерелл/анаэробных бактерий (Gardnerella/ Atopobium) повышено.Иногда восстановление нормально микрофлоры происходит самостоятельно,иногда требует назначения препаратов,содержащих лактобактерии.
2012-11-30 17:53:15
Спрашивает Ольга :
Добрый день! Можете помочь расшифровать результаты анализов. О чем начать беспокоится?
Параметр Результат Референсные значения Ед.Изм.
Количество клеток в образце (параметр используется для клинической интерпретации) более 500 Более 500 - для женщин;
более 50 - для мужчин
Урогенитальные инфекции у женщин Готов.
ДНК Neisseria gonorrhoeae Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Chlamydia trachomatis Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Mycoplasma genitalium Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Trichomonas vaginalis Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Ureaplasma parvum Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Ureaplasma urealyticum 1*10^4 Не обнаружено Копии/мл
ДНК Mycoplasma hominis 2*10^3 Не обнаружено Копии/мл
ДНК Candida albicans Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Candida glabrata Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Candida krusei Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Gardnerella vaginalis 2*10^5 Не более ДНК Lactobacillus spp Копии/мл
ДНК Atopobium vaginae 1*10^4 Не более ДНК Lactobacillus spp Копии/мл
ДНК Lactobacillus spp. 2*10^7 Не менее ДНК Bacteria Копии/мл
ДНК Bacteria (общее количество бактерий) 4*10^7 Не менее 10^6 Копии/мл
1 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к Bacteria -0,2 Более " - 1.0"
2 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к G.vaginalis и A.vaginae 2,2 Более "1.0"
Состояние бактериального микроценоза Дисбиоз не выявлен Дисбиоз не выявлен
ДНК вируса простого герпеса I, II (HSV I/II), Цитомегаловируса (CMV) Готов.
Отвечает Консультант медицинской лаборатории «Синэво Украина» :
Добрый день, Ольга. В принципе, повода для беспокойства нет. Дисбиоз влагалища не выявлен. Выявленны условно-патогенные микроорганизмы, как уреаплазма, микоплазма и гарднерелла, однако их количество меньше полезной микрофлоры, поэтому дисбиоза нет. Но если вы планируете смену партнера или беременность от них все же лучше избавиться заранее. Будьте здоровы!
2012-04-27 10:28:25
Спрашивает марина :
Здравствуйте! недавно сдала анализы, получила результаты, а расшифровать не получается, помогите пожалуйста!
ДНК Gardnerella vaginalis 6*10*6,9% OKБ
ДНК Atopobium vaginae1*10*7 ,14 % OKБ
ДНК Lactobacillus sp. 2*10*7 ,менее 1% OKБ
ДНК Bacteria (общее количество бактерий) 7*10*7
ДНК Ureaplasma urealyticum ДНК не выявлена
ДНК Mycoplasma hominis 4,8*10*4
грибы рода Candida ДНК не выявлена
Результаты исследований:
ДНК N.gonorrhoeae. ДНК выявлена
ДНК C.trachomatis ДНК выявлена.
ДНК M.genitalium ДНК не выявлена
Огромное спасибо!
Отвечает Консультант медицинской лаборатории «Синэво Украина» :
Добрый день, Марина.
У Вас выявлены ДНК гонококков, хламидий, гарднерелл, микоплазм, Atopobium vaginae. А также лактобактерии – нормальная микрофлора влагалища. Так что Вам на очный прием к гинекологу для назначения курса лечения Вам и Вашему партнеру.
Будьте здоровы!
У Вас выявлены ДНК гонококков, хламидий, гарднерелл, микоплазм, Atopobium vaginae. А также лактобактерии – нормальная микрофлора влагалища. Так что Вам на очный прием к гинекологу для назначения курса лечения Вам и Вашему партнеру.
Будьте здоровы!
Популярные статьи на тему: общее количество бактерий
Среди общего числа лиц с патологией ЛОР-органов острый средний отит диагностируется примерно в 30% случаев. Течение острого среднего отита зависит от этиологии, совокупности предрасполагающих факторов, специфики морфологических проявлений.
Одним из наиболее обсуждаемых вопросов современной гастроэнтерологии (не только педиатрической) является дисбиоз кишечника, распространенность и клиническая значимость которого, по мнению отечественных педиатров, возводят это понятие в ранг серьезной...
12-13 февраля 2004 года г. Харьков принимал участников VII Международной конференции «Клиническая микробиология и антибактериальная терапия: проблемы и решения». Выступления ведущих специалистов из России, Белоруссии и Украины..
Неспецифические заболевания органов дыхания по таким показателям, как распространенность, смертность, экономические затраты занимают ведущее место в общей структуре заболеваемости населения большинства стран мира.В 2002 г. в Украине...
Новости на тему: общее количество бактерий
Здоровье человека во многом зависит от гигиены рта. Люди, у которых во рту находится большое количество микробов, чаще страдают от инфарктов, причем риск возрастает не из-за какой-то определенной бактерии, а от повышенного количества бактерий разных типов в целом. К такому выводу пришли ученые из США.
Кроме очень большой кольцевой хромосомы, расположенной в ядерной зоне, большинство бактерий содержат одну или несколько небольших кольцевых молекул ДНК, которые находятся в свободном состоянии в цитоплазме клетки.
Рис. 27-20. Электронные микрофотографии плазмид, выделенных из двух видов бактерий. А. Плазмида из Е. coli, которая придает клеткам устойчивость к тетрациклину. Б. Плазмиды из Neisseria gonorrhoeae - бактерии, вызывающей гонорею. Большинство молекул находится в релаксированном состоянии. На примере скрученных сверхспиралъных плазмид (одна из них в центре фотографии) видно, насколько эффективной может оказаться компактная упаковка колъцбвой ДНК в рефльтате отрицательных поворотов.
Эти экстрахромосомные элементы называют плазмидами (рис. 27-20). В большинстве своем плазмиды очень малы и содержат всего лишь несколько генов, т. е. гораздо меньше, чем бактериальная хромосома, в которой генов тысячи. В некоторых клетках, однако, плазмиды могут быть достаточно большими. Плазмиды несут генетическую информацию и реплицируются с образованием дочерних плазмид, которые при делении клетки переходят в дочерние клетки. В течение многих циклов деления клетки плазмиды «живут» своей собственной, обособленной от хромосомной ДНК «жизнью». Однако иногда они могут встраиваться в хромосомную ДНК и с таким же успехом покидать ее.
Некоторые плазмиды несут гены, которые определяют устойчивость бактерии-хозяина к антибиотикам, например тетрациклину и стрептомицину. Бактерии, содержащие такие плазмиды, устойчивы к этим антибиотикам. При лечении бактериальной инфекции антибиотиком эти клетки могут выжить в организме человека, так как антибиотик убивает только чувствительные к нему клетки. Устойчивые к антибиотику клетки могут затем размножаться и вызывать инфекцию, которую нельзя сдержать антибиотиком.
По этой причине антибиотики не следует применять для лечения инфекций без разбора: всегда необходимо быть уверенным в том, что возбудитель данной болезни чувствителен к используемому антибиотику. Плазмиды могут переноситься из устойчивых к антибиотику клеток в чувствительные клетки того же или другого вида, делая эти клетки устойчивыми.
Другая важная особенность плазмид состоит в том, что их можно очень легко выделить из бактериальных клеток. В выделенную плазмиду можно встроить новые гены из других видов и затем такую модифицированную плазмиду ввести обратно в обычную для нее клетку-хозяина. Такая плазмида, несущая чужеродный ген, будет реплицироваться и транскрибироваться и может заставить клетку-хозяина синтезировать белки, кодируемые искусственно встроенным геном, даже если он не является частью нормального генома клетки. Позже мы увидим, как получают такие рекомбинантные ДНК, как они транскрибируются и транслируются с образованием потенциально полезных продуктов.
Бактерии – прокариотические микроорганизмы, генетический материал которых в основном представлен единственной кольцевой двухцепочечной ДНК, называемой генетиками хромосомой. В относительно редких случаях хромосома представлена линейной молекулой ДНК.
Размер этой ДНК намного превышает размер самой бактериальной клетки. Так, например, у E. coli протяженность хромосомной ДНК равна 1300 мкм (1,3 мм – 4,6 х 10 6 п.н.), а размер клетки 1,1-1,5 х 2,0-6,0 мкм. Причем ДНК не заполняет всю клетку, а содержится только в ограниченной области, составляющей, весьма приблизительно, одну треть объема клетки.
   |
Рис.1. Бактериальный геном и схема уровней его компактизации.
Отсюда следует, что ДНК существует в клетке в высокоупорядоченном (сконденсированном) состоянии в виде компактной структуры. Эта структура, отдаленно напоминая ядра эукариот, получила название нуклеоид и видна в микроскопе только после специфичных для ДНК окрасок (рис.1). В электронном микроскопе она выглядит как образование, состоящее из многочисленных петель, отходящих от плотной центральной области. Образование большого числа (до 140 на геном) петель, называемых доменами , является одним из уровней компактизации ДНК. Каждый домен закреплен у основания молекулой РНК и состоит примерно из 40 т.п.н. ДНК петель находится не в виде свободно вытянутого дуплекса, а имеет второй уровень компактизации за счет скручивания в сверхспиральные образования с помощью связи с белками HLP.
Эти белки имеют небольшой размер, обладают сильноосновными свойствами и прочно связываются с ДНК. По аминокислотному составу они напоминают гистоны эукариот.
Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной и прикреплен к мезосомам – специфическим впячиваниям цитоплазматической мембраны внутрь клетки. Связь ДНК со специфическим участком мембраны необходима для функционирования генома.
Кольцевая молекула ДНК бактерий (хромосома) представляет самореплицирующуюся генетическую молекулу – репликон . Репликация начинается с точки инициации репликации (ori – orign) , локализующейся, как правило, в участке прикрепления ДНК к мембране. От точки инициации репликация происходит последовательно, двунаправленно, по полуконсервативному механизму. Заканчивается репликация в районе терминации репликации (ter) , расположенном на участке кольцевой ДНК, противоположном точке начала репликации (рис.2).
Рис. 3. Распределение дочерних копий ДНК и деление клетки бактерий.
Число хромосом в одной клетке бактерий зависит от стадии развития и физиологических условий роста культуры. В логарифмической стадии роста у E. coli на 1 нуклеоид приходится 2,8 ДНК эквивалентов одного генома, вследствие замедленной сегрегации двух дочерних хромосом, или реинициации новых циклов репликации ДНК еще до деления клетки (рис.4).
 |
Рис.4. Число хромосом в клетке в стационарной (А) и логарифмической (Б) стадиях роста культуры.
У некоторых бактерий клетки в норме содержат не одну, а много хромосом. Они могут формировать один или несколько нуклеоидов. Также наблюдается зависимость содержания ДНК в клетке от ее размеров, хотя это не означает соответствующего изменения объема генетической информации.
Для бактериальной ДНК характерна высокая плотность генов (1 ген на 1тпн). ДНК, кодирующая белки, составляет около 85-90% всей ДНК. Средний размер ДНК-последовательностей между генами – только 110-125 п.н. Некодирующая бактериальная ДНК занимает менее 1%, и она обычно представлена в виде транспозонов. Так, в ДНК штамма Escherichia coli K12 линии MG 1655 найдена 41 копия различных транспозонов (IS), которые участвуют в процессах внедрения и исключения плазмид. Многие фаги, исключаясь из генома бактерии не полностью, оставляют там в качестве следа некоторые свои гены. Эти остатки, не способные к самостоятельному перемещению и развитию, называют "криптическими" фагами.
Интроны встречаются в бактериальных геномах крайне редко. Имеются случаи перекрывания генов, где один ген находится внутри другого на той же нити ДНК. Для бактериальных геномов характерны опероны: у Е. coli 27% предсказанных транскрипционных единиц являются оперонами.
В клетке бактерий могут содержаться и другие репликоны, способные существовать отдельно от бактериальной хромосомы. Их называют плазмидами . Плазмиды представляют собой кольцевые (у некоторых видов линейные) молекулы двухцепочечной ДНК различных размеров от 1000 п.н. до почти трети величины самой бактериальной хромосомы. Количество и спектр плазмид в клетках бактерий может варьировать. Часто наблюдаются различия по спектру плазмид даже между клетками разных штаммов одного и того же вида бактерий. Некоторые плазмиды могут встраиваться в бактериальную хромосому, составляя при этом часть репликона бактерии, и могут вновь исключаться из нее, восстанавливая форму автономного репликона. Такие плазмиды называют эписомами .
В генетический материал бактерий могут быть включены и профаги.
