Плазмиды бактерий и их 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);

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ 8 

Виды мутаций у бактерий

Мутации – изменения, возникающие в генетическом аппарате бактерий и передающиеся по наследству. Они бывают спонтанные и индуцированные.

Мутации, возникающие в популяции бактерий без целенаправленного экспериментального вмешательства, называют спонтанными. Как правило, спонтанные мутации можно объяснить случайными ошибками при репликации ДНК. Например, тимин, который обычно спаривается с аденином, может перейти в фенольную форму и образовать водородные связи с гуанином. В результате во вновь синтезированной молекуле ДНК вместо пары Т–А появляется пара Г–Ц. Возникают такие мутации довольно редко. В среднем частота спонтанных мутаций составляет 10–4–10–10, т. е. измененной оказывается одна клетка на 104 –1010 клеток.

Индуцированные мутации возникают с помощью воздействия тех или иных факторов – мутагенных агентов, которые существенно повышают частоту возникновения мутаций. Мутагенами могут быть химические, физические и биологические агенты, действующие на генетический аппарат бактерий. Мутагенные агенты характеризуются неспецифичностью действия, т. е. используя какой-то мутаген, нельзя надеяться на выделение клеток с определенным типом или характером мутаций: мутагены способны только повышать частоту возникновения мутаций.

По фенотипическим последствиям мутации подразделяют на прямые и обратные (или реверсии). Мутации, приводящие к утрате или изменению какой-то функции клетки, относятся к классу прямых, так как они вызывают появление у клеток другого фенотипа, который отличает их от бактерий дикого типа. Например, бактерии E. coli, способные в норме сбраживать лактозу (Lac+ -фенотип), могут утрачивать данный признак, и поэтому мутация Lac+ Lac–, будет считаться прямой. В результате обратной мутации у мутантного организма восстанавливается исходный (или дикий) фенотип: Lacъ– Lac+ – обратная мутация, или реверсия.

Обратные мутации бывают истинными (истинные реверсии) и вторичными. Об истинных обратных мутациях-когда измененный при первой мутации триплет нуклеотидов будет вновь восстановлен. Однако эффект первой мутации может быть компенсирован мутацией в другой части этого же или расположенного рядом гена. Такие мутации называют вторичными реверсиями.

Супрессорные мутации восстанавливают у мутантов только дикий фенотип, не восстанавливая первоначального состояния самого мутантного гена

Точковые мутации – мутации, затрагивающие только одну пару оснований и приводящие к замене одной пары оснований на другую. Например, пара А–Т может быть заменена Г–Ц или наоборот Мутации такого рода могут быть двух типов: • транзиции, в результате которых происходит замена пурина на другой пурин или же пиримидина на другой пиримидин (простая замена). • трансверсии, приводящие к замене пурина пиримидином, и наоборот (сложная замена), т. е. вместо пары А–Т появляется пара Т–А или Г–Ц.

миссенс-мутациями (мутациями с изменением смысла), в которых кодирующий триплет оснований после замены обеспечивает включение в белок уже другой аминокислоты. нонсенс-мутации (бессмысленные мутации), характеризующиеся тем, что кодирующий какую-либо аминокислоту триплет превращается в триплет, не кодирующий никакой аминокислоты, или стоп-кодон..

хромосомными. Дупликации – возникновение в данной нуклеотидной последовательности одного или, чаще, нескольких повторов. Делеции – утрата двух или нескольких пар оснований. Инверсии – изменение порядка нуклеотидов в ДНК на обратный по отношению к ориентации в штаммах дикого типа, возникающее обычно в результате рекомбинации с переворотом (flip-flop). Транслокации – перенос фрагмента ДНК в новое положение.

Мутанты, нуждающиеся в определенных аминокислотах, азотистых основаниях, ростовых факторах, называются ауксотрофными.