Особенности строения генетического аппарата и передачи наследственной информации у бактерий и вирусов

У прокариот ДНК представляет со­бой более или менее компактное образование, занимающее опре­деленную область в цитоплазме и не отделенное от нее мембра­ной.

Нуклеоид прокариот, несмотря на отсутствие ядерной мембраны, довольно четко отграничен от цитоплазмы, занимает в ней центральную обл. и заполнен нитями ДНК диамет­ром около 2 нм Вся ген. информация прокариот содержится в одной молекуле ДНК, имеющей форму ковалентно замкнутого кольца и получившей название бактериальной хромосомы¹-. Дли­на молекулы в развернутом виде может составлять более 1 мм, т.е. почти в 1000 раз превышать длину бактериальной клетки. ДНК в этой структуре представлена системой из 20— 100 независимо суперспирализованных петель. В обеспечении суперспирализованной организации хромосом участвуют молекулы РНК. В прокариотной клетке ДНК м. находиться и вне бактериальной хромо­сомы — в плазмидах, но последние не являются обязательными клеточными компонентами.

Рекомбинационный процесс им свои особенности это в первую очередь определ-ся спос. их размн-я и закон ми их передачи ген материала. Известны 3 способа, приводящих к ре­комбинации генетического мате­риала прокариот (конъюгация, трансформация и трансдукция), различающихся механизмами передачи хромосомной ДНК.

При конъюгации, для которой необходим непосред­ственный контакт между бакте­риальными кл, осущ направленный пере­нос генетического материала от клетки-донора в клетку-реципи­ент. Как правило, в клетку-ре­ципиент переносится только часть генетического материала от клетки-донора, в результате чего образуется неполная зигота, или мерозигота, содержащая часть генома донора и полный геном клетки-реципиента. Участки перенесенной от донора ДНК нахо­дят гомологичные участки в молекуле ДНК реципиента, между которыми происходит генетический обмен В результа­те часть донорной ДНК встраивается в геном реципиента, а соответствующая часть реципиентной ДНК из него исключается.

Трансформация бактерий заключается в переносе ДНК, выделенной из одних клеток, в другие. Для трансформации не требуется непосредственного контакта между двумя клетками. Способность ДНК проникать в клетку-реципиент зависит как от природы самой ДНК, так и от физиологического состояния клетки-реципиента. Трансформирующей ДНК могут быть только высоко­молекулярные двухцепочечные фрагменты, при этом проникать в бактериальную клетку может ДНК, выделенная из разных биоло­гических источников, но включаться в геном — только ДНК с определенной степенью гомологичности. После того как экзогенный фрагмент ДНК, проникший в клетку, нашел гомологичный фрагмент ДНК клетки-реципиента, между ними происходит генетический обмен

Гены могут переноситься из одной бактериальной клетки в другую с помощью умеренных фагов. Такой перенос бактериальных генов получил название трансдукции. Трансдукция оказывается возможной, если в процессе размножения фага одна из частиц случайно захватит фрагмент бактериальной хромосомы, как правило, содержащий очень не­большое число генов. Когда такая фаговая частица заражает бак­терию-реципиент, бактериальная ДНК проникает в клетку таким же путем, как фаговая. Между трансдуцированной бактериальной ДНК и гомологичным участком бактериальной хромосомы может произойти обмен, и как следствие его возникают рекомбинанты, несущие небольшую часть генетического материала клетки-доно­ра.

Еще один путь переноса генетического материала у прокариот осуществляется с помощью плазмид определенного типа, обладающих генами, обеспечивающими эту возможность. Такие плазмиды помимо переноса собственного генетического материала могут обеспечивать перенос хромосомных генов, плаз­мид, не обладающих способностью к самостоятельному перено­су, а также осуществлять передачу транспозонов из плазмиды в хромосому или другую плазмиду.