Плазмиды

Плазмиды – внехромосомные мобильные генетические структуры бактерий, представляющие собой замкнутые кольца двунитчатой ДНК. По размерам составляют 0,1-5% ДНК хромосомы. Плазмиды способны реплицироваться автономно от кольцевой хромосомы бактерий или в ее составе (рис. 30).

Рис. 30. Автономная репликация плазмид (1); репликация плазмид в составе бактериальной хромосомы (2)

Плазмиды делят на два главных типа:

- конъюгативные;

- неконъюгативные.

Конъюгативные плазмиды переносят собственную ДНК от клетки-донора в клетку-реципиент при конъюгации. Неконъюгативные плазмиды такой способностью не обладают.

Термин «плазмиды» впервые введен американским ученым Дж.Ледербергом (1952 г.) для обозначения полового фактора бактерий. Плазмиды не обязательный генетический материал бактерий, необходимый для проявления ее жизнедеятельности. Они несут гены, не обязательные для клетки-хозяина, и придают бактериям дополнительные свойства, которые в определенных условиях окружающей среды обеспечивают их временные преимущества по сравнению с бесплазмидными бактериями.

У бактерий различных видов обнаружены R-плазмиды, несущие гены, ответственные за множественную устойчивость к лекарственным препаратам – антибиотикам, сульфаниламидам и др.; F-плазмиды, или половой фактор бактерий, определяющий их способность к конъюгации и образованию половых пилей; Ent-плазмиды, способные к синтезу токсинов; плазмиды биодеградации, придающие клеткам способность разрушать различные органические вещества, в т.ч. и токсичные.

Обычно родственные плазмиды не могут сосуществовать в одной бактериальной клетке – несовместимость плазмид. Одна из них всегда элиминируется. Признак несовместимости детерминируется генетически и широко используется в практике для классификации плазмид.

Плазмиды являются удобной моделью для экспериментов по искусственной реконструкции генетического материала, широко используются в генетической инженерии для получения рекомбинантных штаммов.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение наследственности и изменчивости. Покажите роль этих явлений в непрерывности жизни.

2. Какова структурная организация молекулы ДНК?

3. Чем различаются ДНК и РНК?

4. Что такое ген, каковы его строение и функции?

5. В чем заключается полуконсервативный способ репликации ДНК? Каково биологическое значение такого способа репликации?

6. Что такое нуклеосома?

7. Дайте характеристику процессу трансляции.

8. Дайте характеристику процессу транскрипции.

9. Каковы особенности процессов трансляции и транскрипции в про- и эукариотической клетках?

10. В чем заключается концепция оперона и каково ее значение в понимании механизмов действия генов?

11. Что такое мутации? Какие типы мутаций выделяют?

12. Что такое генетическая рекомбинация? Охарактеризуйте основные типы рекомбинации.

13. Дайте характеристику плазмидам.

5. Метаболизм и принципы его регуляции

Клетка представляет собой открытую систему, т.е. она обменивается веществом и энергией с окружающей средой. Различают внешний обмен – поглощение и выделение веществ, и внутренний обмен – биохимические превращения этих веществ в клетке.

Обмен веществ и энергии (метаболизм)– это совокупность химических реакций, протекающих в клетках или в целостном организме и заключающихся в синтезе сложных молекул(анаболизм)и в распаде молекул с освобождением энергии(катаболизм).Энергия необходима для биосинтеза, осмотической работы (поглощение и секреция клетками разных веществ), механической работы (движение) и др.

Обмен веществ и энергии – это важнейшее свойство живого. Оно проявляется на разных уровнях его организации. Благодаря обмену происходит рост и размножение, формируются другие свойства клеток. В биохимическом отношении все живые организмы на Земле сходны. У них единообразие строительных блоков, единая «энергетическая валюта» - АТФ, универсальный генетический код и в основе своей идентичны главные метаболические пути (принцип биохимического единстваА. Клюйвера).