2020-06-10
278
Репликация у прокариот.
В бактериях репликация начинается со специфической точки в кольцевой ДНК (область начала репликации) и продолжается в обоих направлениях. В результате образуются две репликативные вилки, которые продвигаются в противоположных направлениях, т. е. обе цепи реплицируются одновременно. В функционировании каждой вилки принимают участие множество различных белков, из которых здесь указаны наиболее важные.
Каждая репликативная вилка включает по крайней мере две молекулы ДНК-полимеразы III, ассоциированные с несколькими вспомогательными белками. К последним относятся ДНК-топоизомеразы (гиразы), которые раскручивают плотно свернутую двойную спираль ДНК, и хеликазы, которые расплетают двухтяжевую ДНК на две цепи. Поскольку матричная цепь всегда читается в направлении 3'→5', только одна из цепей может считываться непрерывно. Другая цепь считывается в направлении, противоположном движению репликативной вилки. В результате на матрице вначале синтезируются короткие фрагменты новой цепи ДНК (зеленый/оранжевый), так называемые фрагменты Оказаки (OF), названные так по имени их первооткрывателя. Каждый фрагмент начинается с короткой РНК-затравки (праймера, зеленого цвета), необходимой для функционирования ДНК-полимеразы. Праймер синтезируется специальной РНК-полимеразой («праймаза», на схеме не показана), ДНК-полимераза III достраивает этот праймер до фрагмента ДНК длиной 1000-2000 дезоксинуклеотидных звеньев (оранжевого цвета). Синтез этого фрагмента далее прерывается, и новый синтез начинается со следующего РНК-праймера. Индивидуальные фрагменты Оказаки первоначально не связаны друг с другом и все еще имеют РНК на 5'-концах (3). На некотором расстоянии от репликативной вилки ДНК-полимераза I начинает замещать РНК-праймер последовательностью ДНК. В завершение остающиеся одноцепочечные разрывы репарируются ДНК-лигазой. В образованной таким образом двойной спирали ДНК только одна из цепей синтезирована заново. Поэтому говорят, что репликация ДНК происходит по полуконсервативному механизму.
|
|
|
Плазмиды бактерий: виды, функции
Плазмиды - это линейные или кольцевые ковалентно замкнутые молекулы ДНК, содержащие от 1500 до 90000 пар нуклеотидов.
Их возможные состояния:
1. автономное (в цитоплазме);
2. интегрированное (в нуклеоиде).
Большинство плазмид состоит из трех групп генов: участка ДНК, ответственного за автономную репликацию плазмиды в клетке; системы генов, обеспечивающих возможность переноса плазмид из одной клетки в другую; генов, определяющих свойства, полезные для клетки-хозяина.
Итак, плазмиды содержат: 1) точку ori (есть у всех репликонов; это последовательность нуклеотидов, с которой начинается репликация); 2) ген, кодирующий Repбелок, участвующий в инициации репликации плазмиды; 3) гены, кодирующие регуляторные белки репликации.
|
|
|
Плазмиды подразделяются на различные категории в зависимости от свойств, которые они кодируют у бактерий:
| Категории плазмид | Кодируемое свойство |
| F-плазмида (половой фактор или фактор фертильности) | Способность к переносу плазмидных и хромосомных генов при конъюгации бактерий через половые ворсинки |
| R-плазмида (фактор множественной лекарственной устойчивости) | Придает бактериям устойчивость к нескольким антибиотикам и другим лекарственным веществам |
| Плазмиды бактериоциногении | Кодируют синтез бактериоцинов (особых белков), вызывающих гибель близкородственных бактерий. Например, бактериоцины E.coli вызывают гибель патогенных энтеробактерий. |
| Ent-плазмида | Синтез энтеротоксинов |
| Hly-плазмида | Синтез гемолизинов |
| К-88, К-99 | Кодируют синтез поверхностных антигенов у бактерий |
| Биодеградативные плазмиды | Разрушение различных органических и неорганических соединений |
Функции плазмид:
– регуляторная— компенсирует нарушение функции ДНК нуклеоида (напр., при интеграции плазмиды в состав поврежденного бактериального генома, неспособного к репликации, его функция восстанавливается за счет плазмидного репликона);
– кодирующая — вносит в бактериальную клетку новую информацию:
· индуцирует деление,
· контролирует синтез факторов патогенности,
· совершенствует защиту бактерий (синтез бактериоцинов, резистентность к антибиотикам);
Механизмы передачи генетического материала при конъюгации
Конъюгация бактерий состоит в переходе генетического материала (ДНК) из клетки-донора («мужской») в клетку-реципиент («женскую») при контакте клеток между собой. Мужская клетка содержит F-фактор, или половой фактор, который контролирует синтез так называемых половых пилей, или Fпилей. Клетки, не содержащие F-фактора, являются женскими; при получении F-фактора они превращаются в «мужские» и сами становятся донорами. F-фактор располагается в цитоплазме в виде кольцевой двунитчатой молекулы ДНК, т. е. является плазмидой. Молекула F-фактора значительно меньше хромосомы и содержит гены, контролирующие процесс конъюгации, в том числе синтез F-пилей. При конъюгации F-пили соединяют «мужскую» и «женскую» клетки, обеспечивая переход ДНК через конъюгационный мостик или F-пили. Клетки, содержащие F-фактор в цитоплазме, обозначаются F +; они передают Fфактор клеткам, обозначаемым F" («женским»), не утрачивая донорской способности, так как оставляют копии F-фактора. Если F-фактор включается в хромосому, то бактерии приобретают способность передавать фрагменты хромосомной ДНК и называются Hfr-клетками, т.е. бактериями с высокой частотой рекомбинаций. При конъюгации клеток Hfr и клеток F" хромосома разрывается и передается с определенного участка (начальной точки) в клетку F", продолжая реплицироваться. Перенос всей хромосомы может длиться до 100 мин. Переносимая ДНК взаимодействует с ДНК реципиента — происходит гомологичная рекомбинация. Прерывая процесс конъюгации бактерий, можно определять последовательность расположения генов в хромосоме. Иногда F-фактор может при выходе из хромосомы захватывать небольшую ее часть, образуя так называемый замещенный фактор — F'. При конъюгации происходит только частичный перенос генетического материала, поэтому ее не следует отождествлять полностью с половым процессом у других организмов.
БИЛЕТ 2
