С троение генома бактерий

Бактериальный геном состоит из генети­ческих элементов, способных к самостоятель­ной репликации (син. воспроизведение), т. е. репликонов. Репликонами являются бактери­альная хромосома и плазмиды.

Наследственная информация хранится у бактерий в форме последовательности нуклеотидов ДНК, которые определяют после­довательность аминокислот в белке. Каждому белку соответствует свой ген, т. е. дискретный участок на ДНК, отличаю­щийся числом и специфичностью последова­тельности нуклеотидов. ДНК является материальной основой наследственности, ко­торая определяет генетические свойства всех организмов, за ис­ключением РНК-содержащих вирусов, у которых вся генетиче­ская информация записана в РНК.

К роме того, молекулы ДНК не только переносят информацию, но и воспроизводят себя. Таким образом, копии молекул ДНК передаются каждой новой клетке и последующим поколениям организмов. Это положение и составляет основу современного учения о наследственности.

Наследственный аппарат бактерий представлен одной хромо­сомой, которая представляет собой молекулу ДНК, она спирализована и свернута в кольцо. Это кольцо в одной точке прикрепле­но к цитоплазматической мембране. На бактериальной хромосоме располагаются отдельные гены.

Г ен – фрагмент молекулы ДНК, контролирующий синтез одного белка или пептида. Генетическая информация относительно всех признаков, присущих клетке или вириону, записана в генах. Гены, несущие информацию о синтезируемых микроорганизмами ферментах или структурных белках, называются структурными ге­нами, их транскрипции регулируются регуляторными генами.

Полный набор ДНК образует геном клетки. В то же время геном – это физическая структура, содержащая все гены. Наследственная, или генетическая, информация определяет, как производить структуры жизни, да и сам геном. Как только клетка накапливает достаточно новых веществ и структур, она делится, после чего процесс начинаются заново.

Поэтому можно сказать, что клетка, эта фундаментальная единица жизни, представляет собой не что иное, как механизм, запрограммированный на самовоспроизводство.

Функциональными единицами генома бактерий, кроме хро­мосомных генов, являются:

• IS-последовательности (инсерционные);

• транспозоны (Tn);

• п лазмиды (pla).

IS-последовательности – это короткие фрагменты ДНК. Они не несут структурных (кодирующих белок) генов, а содержат только гены, ответственные за транспозицию (способность пере­мещаться по хромосоме и встраиваться в различные ее участки).

Транспозоны – это более крупные молекулы ДНК. Помимо генов, ответственных за транспозицию, они содержат и структур­ный ген. Транспозоны способны перемещаться по хромосоме. Их положение сказывается на экспрессии генов. Транспозоны могут существовать и вне хромосомы (автономно), но неспособны к ав­тономной репликации.

Плазмиды – дополнительный внехромосомный генетиче­ский материал. Представляет собой кольцевую, двунитевую молекулу ДНК, гены которой кодируют дополнительные свойства, придавая селективные преимущества клеткам.

П лазмиды способны к автономной репликации, т. е. независимо от хромосомы или под слабым ее контролем. За счет автономной репликации плазмиды могут давать явление амплификации: одна и та же плазмида может находиться в нескольких копиях, тем самым усиливая проявление данного признака.

С реди фенотипических признаков, сообщаемых бактериальной клетке плазмидами, можно выделить следующие:

1. устойчивость к антибиотикам;

2. образование колицинов;

3. продукция факторов патогенности;

4. способность к синтезу антибиотических веществ;

5. расщепление сложных органических веществ;

6. образование ферментов рестрикции и модификации.

Теперь охарактеризуем более подробно функциональные единицы генома бактерий.