Генетика микроорганизмов

У грамположительных бактерий, например у Lactobacillus, в муреиновую сетку встроены другие вещества, главным образом полисахариды и белки. Так вокруг клетки

Генетика микроорганизмов

Информация

Биология

Другие материалы по предмету

Биология

Сдать работу со 100% гаранией
в значительно отличается от способа размножения других организмов. Вирусы не растут.

Различают два вида вирусов: ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Объём генетической информации у вируса очень мал, например у самых малых вирусов он состоит из 3500 нуклеотидов. Такой объём нуклеиновой кислоты способен лишь обеспечивать синтез нескольких белков, обычно белков каспида вируса. Геном вирусов бывает представлен многообразными линейными и кольцевидными формами нуклеиновых кислот; наряду с 2-хцепочными и одноцепочными РНК встречаются одноцепочные ДНК и 2-хцепочные РНК, служащие матрицами у некоторых вирусов животных и растений

2.

Индивидуальный рост и бесполое размножение клеток

Отношение поверхность/объём у бактериальных клеток очень велико. Это способствует быстрому поглощению питательных веществ из окружающей среды за счёт диффузии и активного транспорта. В благоприятных условиях бактерии растут очень быстро. Рост зависит прежде всего от температуры и р.-Н. среды, доступности питательных веществ и концентрации ионов. Облигатным аэробам обязательно нужен ещё и кислород, а облигальным анаэробам нужно чтобы его совсем не было.

Достигнув определённых размеров, бактерии переходят к бесполому размножению (бинарному делению), т.е. начинают делиться с образованием 2-х дочерних клеток. Переход к делению диктуется отношением объёма ядра к объёму цитоплазмы. Перед клеточным делением происходит репликация ДНК, во время которой мезосомы удерживают геном в определённом положении. Мезосомы могут прикрепляться и к новым перегородкам между дочерними клетками а каким-то образом участвовать в синтезе веществ клеточной стенки. У самых быстрорастущих бактерий деление происходит каждые 20 мин.; интервал между делениями называется временем генерации.

Половое размножение, или генетическая рекомбинация

у бактерий наблюдается половое размножение, но в самой примитивной форме. Половое размножение бактерий отличается от полового размножения эукариот тем, что у бактерий не образуются гамет и не происходит слияния клеток. Однако главнейшее событие полового размножения, а именно обмен генетическим материалом, происходит и в этом случае. Этот процесс называется генетической рекомбинацией. Часть ДНК (очень редко вся ДНК) клетки донора переноситься в клетку реципиент, ДНК которой генетически отличается от ДНК донора. При этом перенесённая ДНК замещает часть ДНК реципиента. В процессе замещения ДНК участвуют ферменты, расщепляющие и вновь соединяющие цепи ДНК. При этом образуется ДНК, которая содержит гены обоих родительских клеток. Такую ДНК называют рекомбинантной. У потомства, или у рекомбинантов, наблюдается заметное разнообразие признаков, вызванное смешением генов. Такое разнообразие признаков очень важно для эволюции и является главным преимуществом полового размножения.

Существуют 3 способа получения рекомбинантов:

трансформация:

При трансформации клетки донора и реципиента не контактируют друг с другом. При трансформации из клетки донора выходит небольшой фрагмент ДНК, который активно поглощается клеткой реципиентом и включается в состав её ДНК, замещая в ней похожий, хотя не обязательно идентичный фрагмент. Трансформация наблюдается лишь у немногих бактерий, в том числе и у некоторых так называемых «компетентных» штаммов пневмококков, у которых ДНК может проникать в клетку реципиент.

конъюгация:

Это перенос ДНК между клетками, непосредственно контактирующими друг с другом. В отличие от трансформации и трансдукции при этом может обмениваться значительная часть донорной ДНК. Донорная способность клеток определяется генами, находящимися в небольшой кольцевой молекуле ДНК, которую называют половым фактором или F-фактором (F английская буква «fertility» -- плодовитость). Это своеобразная плазмида, которая кодирует белок специфических фимбрий, называемых F-пилями или половыми пилями. F-пили облегчают контакт клеток друг с другом. Молекула ДНК состоит из 2-х цепей. При конъюгации одна из цепей 2-хцепочечной ДНК F-фактора проникает через половую фимбрию клетки-донора (F+) в клетку реципиент (F-). В клетке-доноре сохраняется F-фактор, который реплицируется в ней, пока в клетке-реципиенте синтезируется её собственная копия. Так постепенно вся популяция клеток становится F+-клетками. Клетки доноры могут спонтанно утрачивать F-фактор и становиться, таким образом,F- --клетками.

F-фактор интересен ещё и потому, что иногда (примерно в 1 случае из 100.000) он встраивается в молекулу ДНК основной клетки-хозяина. Тогда при конъюгации переноситься не только F-фактор, но также и остальная ДНК. Этот процесс занимает примерно 90 минут, но клетки могут расходиться и раньше, до полного обмена ДНК. Такие штаммы постоянно передают всю или большую часть своей ДНК другим клеткам. Эти штаммы называют Hfr-штаммами, потому что донорная ДНК таких штаммов рекомбинирует с ДНК реципиента.

трансдукция:

При трансдукции небольшой 2-хцепочечный фрагмент ДНК попадает из клетки-донора в клетку- реципиент вместе с бактериофагом.

Некоторые вирусы способны встраивать свою ДНК в ДНК бактерий; такая встроенная ДНК реплицируется одновременно с ДНК хозяина и передаётся от одного поколения бактерий к другому. Время от времени такая ДНК активизируется и начинает кодировать образование новых вирусов. ДНК бактерии разрывается, а высвобожденные фрагменты иногда захватываются внутрь вирусных частиц, порой даже вытесняя ДНК самого вируса. Такие новые «вирусы», или трансдуцирующие частицы, затем переносят ДНК в клетки других бактерий.

 

 

3.

 

Вирусы это мельчайшие живые организмы, размеры которых варьируют в пределах примерно от 20 до 300 нм. Вирусы не способны воспроизводить себя вне клетки хозяина. Они находятся на самой границе между живыми и неживыми.

 

Вирусы могут воспроизводить себя только внутри живой клетки, поэтому они являются облигатными паразитами. Попав внутрь клетки-хозяина, они инактивируют хозяйскую ДНК и, используя свою собственную ДНК или РНК, дают клетке команду синтезировать новые копии вируса. Вирусы передаются из клетки в клетку в виде инертных частиц.

 

Жизненные циклы большинства бактерий схожи. А вот в клетку они проникают по-разному, поскольку в отличие от вирусов животных бактериальным и растительным вирусам приходиться проникать ещё через клеточную стенку. Проникновение в клетку не всегда происходит путём инъекции, и не всегда белковая оболочка вируса остаётся на внешней поверхности клетки.

 

Попав внутрь клетки-хозяина, некоторые фаги не реплицируются. Вместо этого их ДНК включается в ДНК хозяина. Здесь эта нуклеиновая кислота может оставаться в течение нескольких поколений, реплицируясь вместе с собственной ДНК хозяина. Такие фаги известны под названием умеренных фагов, а бактерии, в которых они затаились, называются лизогенными. Это означает, что потенциально бактерия может лизироваться, но лизиса клеток не наблюдается до тех пор, пока фаг не возобновит свою деятельность. Такой неактивный фаг называется профагом или провирусом.

Формирование вирусных частиц

В настоящее время прояснился лишь начальный этап реализации наследственной информации, заключённой в гене,--синтез белка и его регуляция. Выяснено образование некоторых морфологических структур.

Информация о первичной структуре белков записана в генах, представляющих собой определённую последовательность нуклеотидов. Структуры высшего порядка определяются первичной структурой. В основе образования этих структур лежит принцип минимума энергии. Полипептидная цепочка приобретает энергетически наиболее выгодную конфигурацию.

Но каким образом происходит сборка белковых и других молекул в более сложные надмолекулярные структуры, например, таких как вирусные частицы? Нужна ли для этого дополнительная информация, кроме информации, заключенной в первичной структуре белка, являющегося структурным материалом для этих образований?

Лучше всего изучено формирование неклеточных структур вирусов, а среди них особенно вируса табачной мозаики (ВТМ)

Морфогенез 1-го порядка

Вирус табачной мозаики имеет форму палочки и состоит из РНК, окружённой одинаковыми по своему строению белковыми глобулами, которых насчитывается около 2000.

ВТМединственный вирус, который удалось разделить на составные части РНК и белок и вновь собрать в пробирке. Если белковую часть ВТМ осадить в центрифуге, а затем поместить в раствор с определёнными физико-химическими свойствами, то белковые молекулы укладываются в палочки, длина которых в отсутствие РНК произвольна.

Упаковку молекул белка в виде палочек можно рассматривать как процесс образования четвертичной структуры. Значит, молекулы белка ВТМ могут самопроизвольно образовывать четвертичную структуру. Разделив частицы ВТМ на нуклеиновую кислоту и белок, можно их снова восстановить. В присутствии РНК образуются полноценные вирусы, длина палочек которых задана стержнем вируса молекулой РНК.

Значит, форму вируса определяет тот ген, в котором закодирована последовательность аминокислот в молекуле ДНК оболочки вируса. Этой информации оказывается достаточно для самосборки белковой оболочки вируса. Если вся информация, определяющая форму какого-либо признака, содержится в одном белке (в одной полипептидной цепочке), а, следовательно, в одном гене, то объединение или самосборку белковых молекул называют морфогенезом или морфопоэзом 1-го порядка

Морфопоэз высших порядков

А как происходит морфогенез у более сложных вирусов? Рассмотрим формирование фага Т4, поражающего бактерию кишечной палочки. Фаг Т4 состоит из головки, в виде многогранника, содержащего компактно уложенную ДНК. Кроме головки фаг имеет хвост, обр

Похожие работы

< 1 2 3 >