3 Способа передачи генетической информации:

1. Конъюгация – внедрение ДНК из бактерии – донора в клетку реципиента 2. Трансформация – поглощение свободной ДНК из внешней среды 3. Трансдукция – распространение генов бактерий умеренными фагами

Схема конъюгации

Конъюгация

Конъюгация – однонаправленный перенос генетического материала (хромосомной и плазмидной ДНК) от донора к реципиенту при непосредственном контакте клеток. Донор – бактерия, содержащая конъюгативную плазмиду или конъюгативный транспозон, способная передавать ДНК реципиенту путем горизонтального переноса генов. Реципиент – любая бактериальная клетка, способная принимать ДНК от бактерии-донора путем горизонтального переноса генов.

Механизм передачи конъюгативных плазмид между Гр- бактериями: 1. Образование межклеточного контакта - конъюгативных пилей 2. Сайт-специфическое разрезание одной цепочки ДНК 3. Сборка особой структуры - релаксосомы для переноса ДНК 4. Перемещение разделенных цепей ДНК в клетку реципиента 5. Синтез комплементарных цепей ДНК 6. Терминация переноса ДНК и разделение конъюгирующих клеток

Трансформация

Трансформация - поглощение бактерией ДНК из окружающей среды и включение в свой геном, при этом бактерия становится генетически трансформированной. Впервые этот феномен описан у Streptococcus pneumoniae, когда непатогенные живые мутантные клетки стали патогенными для мышей при одновременной инъекции с убитыми нагреванием вирулентными клетками S.pneumoniae. Изменение происходило в результате трансформирующего действия ДНК из убитых нагреванием вирулентных клеток S.pneumoniae.

Схема трансформации 1. Адсорбция ДНК на клетке (клеточной стенке) 2. Проникновение внутрь клетки 3. Рекомбинация с ДНК клеточной хромосомы

Трансдукция

Трансдукция - обмен генетическим материалом с участием бактериофагов. Бактериофаги – вирусы бактерий - молекулярные паразиты, использующие для самовоспроизводства аппарат репликации ДНК и синтеза белка зараженных ими клеток.

Трансдукцию осуществляют бактериофаги, содержащие невирусную генетическую информацию. Подобно плазмидам, бактериофаги могут выступать в качестве векторов переноса ДНК от клеток-хозяев. Перенос фаговой информации может служить механизмом обмена генетическим материалом между бактериями. Бактериофаги E.coli

Виды трансдукции: 1. Специфическая трансдукция – перенос генов клетки-хозяина из строго определенных участков хромосомы бактериальной клетки. (Например, 5 из 11 фагов возбудителя дифтерии Corynebacterium diphtheriae – переносчики генов дифтерийного токсина). 2.Неспецифическая трансдукция (общая) - случайный перенос различных генов клетки-хозяина, расположенных в разных участках генома бактерии..Схема трансдукции

Вопрос 48. Размножение бактерий (клеточный цикл)

У всех живых организмов рост клеток – это увеличение массы и последующее деление с образованием двух идентичных клеток. Не являются исключением и бактерии. У бактерий генетический материал - в ковалентно замкнутой кольцевой молекуле ДНК. Молекула ДНК – хромосома. Хромосома расположена в нуклеоиде.

Деление клетки Neisseria gonorrhoeae

Период от деления до деления называется вегетативным клеточным циклом (ВКЦ), он включает несколько этапов: Репликация ДНК – удвоение генетического материала Расхождение двух наборов хромосом Деление клетки

Особенности клеточного цикла прокариот: ВКЦ прокариот и эукариот во многом сходен. Однако есть отличие: Во время быстрого роста в одной бактериальной клетке может происходить 2 - 3 цикла репликации хромосом одновременно.

3 этапа (В, С, Д) клеточного цикла E.coli. До начала деления клетка накапливает массу и объем. Затем наступает период деления: В – не происходит синтез ДНК. С – репликация ДНК – 42 мин. Д – расхождение дочерних хромосом - 64-67 мин. Деление клетки – 22-25 мин.

Главное условие деления клетки - удвоение ДНК!!!

Начальные стадии репликации ДНК

Наиболее изучен первый этап клеточного цикла – репликация ДНК Репликация ДНК: инициация, элонгация, терминация

Инициация репликации включает 3 стадии:

1) Узнавание точки начала репликации - oriC Репликация начинается с одной точки начала репликации - oriC. Кольцевые бактериальные хромосомы реплицируются в двух направлениях. Репликация идет за счет нескольких вилок репликации, но всегда начинается с точки начала репликации – oriC время репликации у E.coli - 20 мин Чем чаще возникают вилки репликации, тем быстрее будет бактерия размножаться. Новая вилка репликации возникает, когда предыдущая репликация еще не завершена. Существует механизм регуляции частоты образования вилок репликации (несколько различных белков)