Особенности строения бактериального генома

• В нуклеоиде - фибриллярная структура ДНК.

• ДНК– ковалентно замкнутая кольцевая структура

• БХ состоит из 2Н кольцевой ДНК и компонентов транскрипционно-трансляционного комплекса (ДНК-связывающих белков и РНК).

• Нити ДНК прикреплены к белкам и РНК и образуют сложные агрегаты в виде бус.

• ДНК-связывающие белки относят к группе гистоноподобных белков.

• Гистоноподобные белки регулируют процессы с участием ДНК, напр. конденсацию и деспирализацию.

• Гистоны содержатся только в эукариотических хромосомах.

Основные и дополнительные признаки

· Геном содержит гены, отвечающие за основные и дополнительные признаки.

· Гены большей части БХ отвечают за основные - видоспецифические признаки.

· Часть генома содержит гены, определяющие дополнительные - факультативные признаки: устойчивость к токсическим агентам, метаболическую активность, факторы патогенности.

· Оперон - группа генов - особая структура в БХ, организованная в единицу транскрипции.

Локализация дополнительных признаков

· Гены факультативных признаков локализованы в подвижных генетических элементах – транспозонах (Tn) – это мобильные сегменты ДНК.

· Tn могут существовать только в интегрированном в хромосому состоянии.

· Структура Tn варьирует.

Подвижные генетические элементы

· Более сложно организованные подвижные генетические элементы:

· 1. плазмиды

· 2. острова патогенности (группа генов, отвечающих за проявление патогенных свойств)

Организация генетического материала у бактерий

• ДНК хромосомы - длина 1,2 мм.

• Находится в клетке длиной около 1-2 мкм.

• У E.coli длина ДНК составляет 1,5 мм и включает 4700 кв (пар нуклеотидов).

• У Myxococcus xanthus – 9454 кв.

• У Mycoplasma genitalium ~ 600 кв.

• Каждый ген в хромосоме представлен в единственном числе, поэтому у бактерий так много рибосом.

• В клетке бактерии может быть несколько копий хромосом:

• E.coli - 7

• B. subtilis – 10

• Mycoplasma genitalium - 1

Понятие о плазмидах. Характеристика основных типов плазмид

Плазмиды

· входят в геном наряду с БХ,

· П - независимые генетические элементы, содержащие дополнительные гены.

· П – это короткие молекулы ДНК - кольцевые или линейные.

· 1-50 копий плазмид/БК.

· иногда плазмид столько же сколько хромосомной ДНК.

· могут перемещаться из клетки в клетку.

· автономно реплицирующиеся элементы ДНК, т.е. – репликоны.

Строение плазмид

· состоят из 3-х частей (модулей - ДНКфрагментов):

o Обязательный модуль – «основной репликон»

o Модуль распределения (одна и более систем распределения)

o Модуль переноса (у конъюгативных плазмид)

· Модули ответственны за существование и распространение плазмид.

Функции плазмид

· биохимические признаки.

· функции, позволяющие бактериям выживать в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды.

· физиологическую вариабельность бактерий.

Классификация плазмид по функциям: криптические, эписомы, резистентности, вирулентности, бактериоцинов, деградации, фертильности

Типы плазмид

Криптические плазмиды

· Природные плазмиды - состоят из одного основного репликона - не оказывают влияния на фенотип клетки хозяина.

· Неизвестно, за какие функции они отвечают.

Эписомы

· Особые плазмиды - способны встраиваться в бактериальную хромосому.

· Некоторое время могут существовать отдельно от хромосомы.

R-плазмиды резистентности (R-resistance)

· Нерациональное использование АМП привело к распространению устойчивых к ним бактерий.

· Устойчивость к АМП обусловлена генами в составе R-плазмид – резистентности

· R-плазмиды могут передавать устойчивость одновременно к нескольким (до 10) АМП и металлам.

Плазмиды вирулентности (PV)

· Несут гены вирулентности (степень патогенности).

· Плазмиды E.coli могут содержать гены энтеротоксинов.

· Обусловливают образование пилей.

Плазмиды бактериоцинов

· Кодируют белки - бактериоцины, вызывающие гибель других бактерий, что позволяет бактериям выживать в борьбе за существование.

· Названия бактериоцинов:

· E.coli – колицины

· Y.pestis – пестицины,

· лактобациллы– лактоцины.

Бактериоцины:

· обладают антагонистическим воздействием на бактерии того же или других видов,

· не оказывают воздействия на клетки, продуцирующие белки-бактериоцины.

Плазмиды деградации

· обеспечивают метаболитическую деструкцию (биодеградацию) различных веществ - ксенобиотиков.

· бактерии рода Pseudomonas биодеградируют углеводороды, нефтепродукты, различные пестициды.

Плазмиды F–фертильности

· Передача F - плазмиды происходит при конъюгации с клеткой, в которой такой плазмиды нет.

· F–плазмида может находиться в составе хромосомы.

· При переходе в другую клетку она может захватывать с собой другие гены.