Бактериальная хромосома

Генетика и изменчивость микроорганизмов.

Всякое живое существо по большинству своих признаков сходно со своими предками. Сохранение специфических свойств, т.е. постоянство признаков в ряду поколений, называют наследственностью. Изучением передачи признаков и закономерностей их наследования занимается генетика. Каждому признаку в качестве носителя информации соответствует определенный ген. Еще во времена классической генетики исследователи пришли к выводу, что гены находятся в клеточном ядре. Тогда же было установлено, что они располагаются в линейном порядке. После успешных экспериментов по передаче наследственных признаков с помощью ДНК генетики пришли к убеждению, что именно ДНК, входящая в состав хромосом у всех организмов, служит материальным носителем наследственной информации. Сначала на насекомых, а затем на микроорганизмах было показано, что проявление признаков зависит от активности ферментов. У микроорганизмов ферменты можно связать с конкретными признаками, поддающимися точному биохимическому определению.

Строение генома бактерий

Наследственная информация хранится у бактерий в форме последовательности нуклеотидов ДНК, которые определяют последовательность аминокислот в белке.

Каждому белку соответствует свой ген, т.е. дискретный участок на ДНК, отличающийся числом и специфичностью последовательности нуклеотидов.

Совокупность всех генов бактерий называется геномом. Размеры генома определяются количеством нуклеотидных пар оснований. Геном бактерий имеет гаплоидный набор генов. Бактериальный геном состоит из генетических элементов, способных к самостоятельной репликации (воспроизведению), т.е. репликонов.

Репликонами являются бактериальная хромосома и плазмиды.

Бактериальная хромосома

Бактериальная хромосома представлена одной двухцепочечной молекулой ДНК. Размеры бактериальной хромосомы у различных представителей домена Procaryotae варьируют. Например, у Е. coli бактериальная хромосома содержит 4,7х10⁶ н.п. На ней располагается около 4300 генов. Для сравнения: размеры ДНК вирусов составляют порядка 103 н.п., дрожжей — 107 н.п., а суммарная длина хромосомных ДНК человека составляет 3x10⁹ н.п.

Бактериальная хромосома у Е. соli представлена 1 кольцевой молекулой ДНК. Одну кольцевую хромосому имеет также ряд других бактерий: Shigella spp, Salmonella spp, P. aeruginoSa, B. subtilus. Однако такое строение генома не является универсальным. У некоторых бактерий, в частности у V. cholerae, L. interrhogans, Brucella spp., имеется две кольцевых хромосомы. У ряда других бактерий (В. burgdorfeti, Streptomyces spp.) обнаружены линейные хромосомы.

Бактериальная хромосома формирует компактный нуклеоид бактериальной клетки. Она кодирует жизненно важные для бактериальной клетки функции.

Плазмиды бактерий

Плазмиды представляют собой двухцепочечные молекулы ДНК размером от 103 до 106 н.п. Они могут быть кольцевой формой и линейными. Плазмиды кодируют не основные для жизнедеятельности бактериальной клетки функции, но придающие бактерии преимущества при попадании в неблагоприятные условия существования.

Среди фенотипических признаков, сообщаемых бактериальной клетке плазмидами, можно выделить следующие:

• устойчивость к антибиотикам;

• продукцию факторов патогенности;

• способность к синтезу антибиотических веществ;

• образование колицинов;

• расщепление сложных органических веществ;

• образование ферментов рестрикции и модификации.

Репликация плазмид происходит независимо от хромосомы с участием того же набора ферментов, который осуществляет репликацию бактериальной хромосомы