5.3 Строение вирусов и бактерий.

Бактерии. Клетки бактерий окружены оболочкой, внутри которой находится цитоплазма, ядерный аппарат, рибосомы, ферменты и другие включения. У них отст митохондрии, аппарат Гольджи и эндоплазматическая сеть. В центральной части цитоплазмы расположены ядерный аппарат – нуклеоид и плазмиды. Ядро называется нуклеоидом, оно (в отличие от эукариот) не изолировано от цитоплазмы мембраной и представлено одной очень длинной молекулой ДНК (хромосомой). Плазмиды представляют собой кольцевые молекулы ДНК, обладают свойствами репликона – могут реплицироваться с помощью ферментов клетки бактерии независимо от основной хромосомы. Плазмида включает последовательность из одного или нескольких генов. Плазмиды реплицируются в цитоплазме автономно и передаются при делении дочерним клеткам.

Вирусы. Частицы вирусов очень малы (от 20 до 450 нм). Имеют палочковидную, шарообразную, в большинстве случаев многогранную форму. Вирусная частица содержит одну из нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), которая окружена белковой оболочкой (капсидом). Геном вирусов представлен одной из возможных форм нуклеиновых кислот: двухцепочной или одноцепочной ДНК, одноцепочной или двухцепочной РНК. Молекулы нуклеиновых кислот могут быть линейными и кольцевыми. Лучше всего исследованы вирусы бактериофаги. В головке плотно упакована ДНК, окруженная белковой оболочкой. Хвостовой отросток состоит из полого стержня диаметром около 2,5нм, окруженного чехлом, способным к сокращению. Один конец стержня прикреплен к головке, другой – к шестиугольной базальной пластинке, от которой отходят зубцы с длинными нитями на концах. У Т-четных фагов ДНК включает примерно 200т. пар нуклеотидов, образующих около100 генов. Ее длина 34 мкм, что в сотни раз превышает длину головки. Размер фага с конца хвостового отростка до вершины головки равен около 200нм, ширина головки 50-60нм.

5.4 Обмен генетическим материалом у прокариот: конъюгация, трансдукции, трансфрмация.

Трансформация- изменение наследственных свойств клетки в результате проникновения или искусственного привнесения в нее чужеродной ДНК. Природу трансформирующего фактора установили Эвери, Мак-Леод в 1944. Трансформировать удается только те бактерии, в клетки которых может проникнуть высокомолекулярная, двухцепочечная (интактная) ДНК. Способность поглощать ДНК – компетенция, и зависит от физиологического состояния клетки. ДНК может поглощаться в определенную короткую фазу изменения клеточной поверхности. С помощью ДНК могут передаваться такие признаки как: капсулообразование, синтез в-в, ферментативная активность, устойчивость к ядам, антибиотикам.. Любая ДНК может проникнуть в компетентную клетку, но рекомбинация роисходит только ДНК родственного вида. Конъюгация- перенос генетического материала путем прямого контакта между 2 клетками. Исследовали Ледерберг и Татум в 1946 на мутантах Кишечной палочки. Один мутант уждался в аминокислотах А и В, но был способен синтезировать Си Д, второй был ему компетентен ( А-В-С+Д+). Эти мутанты не росли и не образовывали колоний на минимальной, питательной среде, но если внести на нее суспензию обоих мутантов, то колонии появлялись. Клетки этих колоний обладали наследственной способностью синтезировать все аминокислоты (А+В+С+Д+).Здесь предпосылкой рекомбинации служит конъюгация. При исследовании бактерий выяснили, что способность клетки быть донором связана с наличием фактора F ( F +клетки, не содержащие фактора – F- и может функционировать, как реципиент) – плазмида, кольцевая, двухцепочечная молекула ДНК. Т.о. клетки реципиенты в результате конъюгации становятся донорами, а хромосомные признаки не передаются. F-плазмида обуславливает образование на клетке половых фимбрий/ F-пили, которые служат для узнавания при контакте м/у клеткой донором и клеткой реципиентом и делают возможным образование мостика, по которому ДНК переходит в клетку. Конъюгация распространена у энтеробактерий, прокариот. Трансдукция - пассивный перенос бактериальных генов из одной клетки в другую частицами бактериофага, что приводит к изменению наследственных свойств клетки. Различают 2 вида трансдукции: а) Неспецифический - при котором может быть перенесен любой фрагмент ДНК хозяина (ДНК клетки хозяина включается в частицу фага/ к его собственному гену/ вместо него) ; б) Специфический – может быть перенесен строго определенный фрагмент ДНК некоторые гены фага заменяются генами хозяина). В обоих случаях фаги дефектны, т.е. теряют способность лизировать клетку.