Недостатки высших организмов как моделей для генетических исследований:

• длительность эксперимента (продолжительный срок жизни экспериментального животного);

• ограниченное число особей, используемое в эксперименте;

• диплоидный набор хромосом;

• требования ухода и специального содержания животных;

• экономические затраты.

Преимущества бактерий как моделей для генетических экспериментов:

• сходная с высшими организмами структура наследственности – ДНК;

• относительная простота культивирования;

• возможность получения популяций, содержащих миллиарды микробных клеток, в короткие сроки;

• гаплоидный набор хромосом (исключает явление доминантности и позволяет выявлять мутации с высокой частотой);

• наличие автономных и интегрированных фрагментов ДНК (плазмиды, транспозоны, Is-элементы и др.);

• половая дифференциация в виде донорских и реципиентных клеток.

Организация генетического аппарата бактериальной клетки.

Материальной единицей наследственности, определяющей генетические свойства всех живых организмов, в том числе бактерий и вирусов (исключение РНК-содержащие вирусы), является ДНК.

Хромосома бактериальной клетки представляет собой кольцевую двухцепочечную молекулу ДНК, организованную в нуклеоид.

Молекула ДНК бактерий, как и других организмов, представляет собой длинные двойные цепи мономеров – нуклеотиды. Каждый мононуклеотид содержит одно из азотистых оснований (аденин/гуанин, цитозин/тимин), одну молекулу сахара (дезоксирибозу) и остаток фосфорной кислоты. Нуклеотиды в ДНК соединены между собой фосфодиэфирными связями. Мононуклеотиды формируют полинуклеотиды, а те цепочки ДНК. Две полинуклеотидные цепи, закрученные правильными ветками вокруг общей оси, соединены между собой водородными связями, которые устанавливаются между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой (аденин из одной цепи связывается с тимином другой, а гуанин с цитозином). При этом, суммарное отношение А+Т/Г+Ц является величиной постоянной для каждого вида микроорганизмов (правило Чаргафа) и колеблется от 0,45 до 2,73.

Информация о видовых признаках и свойствах бактерий заключена в генах.

Ген – это участок молекулы ДНК, несущий информацию о первичной структуре полипептида белка или РНК.

Гены, несущие информацию о синтезируемых микроорганизмами ферментах или структурных белках, называются структурными. Гены, регулирующие функционирование (транскрипцию) структурных генов, называются регуляторными (регуляторные элементы – операторы, промоторы, регуляторы).

До недавнего времени считалось, что последовательность гена непрерывна. Однако исследования показали, что она может прерываться вкрапленными в нее нетранслируемыми участками (интронами). Соответственно, ген может состоять из отдельных фрагментов, соединяющихся воедино во время генной экспрессии. Таким образом, структура гена сложнее, чем ранее предполагалось.

Отличие генома прокариот от генома эукариот.

Прокариоты	Эукариоты
ДНК не ограничена ядерной мембраной (располагается в цитоплазме свободно)	ДНК ограничена ядерной мембраной
ДНК суперспирализована	ДНК не суперспирализована
Циркулярная ДНК (замкнута в кольцо)	Линейная ДНК

Не содержат гистонные белки	Содержат гистонные белки
Гаплоидный набор хромосом	Диплоидный набор хромосом
Бинарное деление	Делятся митозом
Наличие обособленных фрагментов ДНК (плазмиды, транспозоны, Is-элементы и др.)	Отсутствие обособленных фрагментов ДНК
Передача генетической информации как по вертикали (от материнской клетки – дочерним), так и по горизонтали (от клетки-донора к клетке-реципиенту)	Передача генетической информации только по вертикали (от родителей – детям)

Особенности репликации бактериальной ДНК.

Репликация – это воспроизведение ДНК путем самоудвоения.

Репликация ДНК у бактерий начинается в строго определенной точке хромосомы (локусе – oriC), носит полуконсервативный характер, идет одновременно в двух противоположных направлениях и заканчивается также в строго фиксированной точке (terminus).