Генная инженерия, перспективы и достижения.

Нуклеоид прокариот. Внехромосомные носители наследственности.В широком понимании генетический аппарат включает все структуры клетки, которые взаимосвязано функционируют в процессе реализации генетической информации. Главенствующую роль играет нуклеоид. Нуклеоид содержит хромосому (молекулу ДНК), в которой в линейном порядке сгруппированы гены (цистроны). Определенный ген может занимать один локус («место») со своим аллеломорфным геном, то есть с другой формой одного и того же гена. Аллели одного локуса обозначаются буквами латинского алфавита – доминантные – заглавными, строчными – рецессивные гены.

Ген состоит из нескольких тысяч пар нуклеотидов. Каждый нуклеотид может изменяться, то есть мутировать, являясь единицей мутации – мутоном и единицей рекомбинации – реконом.

Различают:

1. Структурные гены – ответственные за синтез белковых молекул;

2. Гены-регуляторы – определяющие синтез цитоплазматических продуктов, от активности репрессоров зависит функционирование структурных генов;

3. Гены-операторы – участки по соседству со структурными генами, являются местами приложения действия репрессоров (Rp.);

4. Оперон – группа сцепления структурных генов, находящихся под контролем оператора.

Нуклеоид занимает в цитоплазме центральную область, представлен нитями ДНК диаметром 2 нм, нити ДНК упорядочены в хромосому в виде ковалентно замкнутого кольца. Длина молекулы ДНК в развернутом виде » в 1000 раз превышает длину бактериальной клетки. Часть молекулы ДНК в естественном состоянии состоит из суперспирализованных петель ДНК (от 20 до 100), что обеспечивается РНК.

В клетке прокариот молекулы ДНК взаимодействуют с полиаминами, а не гистонами – спермином,спермидином, с ионами Mg. Эти вещества нейтрализируют отрицательные заряды ДНК и создают структуру бактериальной хромосомы. Под влиянием определенных условий в клетке может происходить образование множества копий хромосомы (репликонов), в том случае понятие хромосомы и нуклеоида не совпадают.

Кроме хромосомы в клетке прокариот могут присутствовать плазмиды – и эписомы. Эписомы – плазмиды, встроенные в хромосомы бактериальной клетки.

Плазмиды бактерий – представляют собой кольцевидные двухцепочечные молекулы ДНК. Мелкие плазмиды содержат генетическую информацию » для двух белков, крупные – для 200 белков. Примерами плазмид являются факторы бактериоциногенности, колицины, F-фактор.

Факторы бактериоциногенности – впервые найдены у E. coli – колицины, генетически контролируют синтез специфических бактериоцинов, веществ убивающих чувствительные бактерии. Найдены y Г+ и y Г- бактерий. F-фактор – половой фактор, контролирует процесс коньюгации и перенос генетического хромосомного материала из бактерий клетки-донора
F + в клетку реципиента (F-). На хромосому приходится один F фактор.
R-фактор – фактор множественной устойчивости к химиотерапевтическим веществам. Он никогда не возникает в результате мутации, а передается через F-пили от одних клеток к другим или посредством трансдукции. Клетки с R-фактором регулируют sex-пили, и становятся донорами
R-факторов. R-плазмиды имеют большое значение, т.к. клетки патогенных бактерий, содержащие R-фактор, устойчивы к лечебным химиопрепаратам.

В клетках дрожжей – обнаружено РНК-плазмида – киллер-плазмида (убийца), которая индуцирует синтез белка-токсина, убивающего клетки того же рода.

С помощью современных методов исследования установлено, что репликация ДНК начинается в точке прикрепления хромосомы к ЦПМ.
М. Мезельсон и Ф. Сталь подтвердили полуконсервативный метод репликации ДНК у прокариот. При полуконсервативном способе новая молекула ДНК состоит из одной родительской цепи и одной вновь синтезированной. Использовался изотопный метод при равновесном центрифугировании.

Генетический код прокариот во многом аналогичен коду эукариот. Генетический код – триплетный, вырожденный, неперекрывающийся, универсальный, с кодонами терминации и инициации, т.е. бессмысленными в смысловой структуре транскрипции.