Nucleotidele procariotelor: informații generale
Structura aparatului genetic al procariotelor a fost de multă vreme obiectul unei dezbateri aprinse, a cărei esență se rezumă la faptul dacă au același nucleu ca eucariotele sau nu. S-a stabilit că materialul genetic al organismelor procariote, precum cele eucariote, este reprezentat de ADN, dar există diferențe semnificative în organizarea sa structurală. La procariote, ADN-ul este o formațiune mai mult sau mai puțin compactă care ocupă o anumită zonă din citoplasmă și nu este separată de aceasta printr-o membrană, așa cum este cazul la eucariote.
Pentru a sublinia diferențele structurale în aparatul genetic al celulelor procariote și eucariote, se propune să-l numim nucleoid în primul, spre deosebire de nucleul din cel din urmă.
Observația microscopică electronică arată că nucleoidul procariotelor, în ciuda absenței unei membrane nucleare, este destul de clar demarcat de citoplasmă, ocupă de obicei regiunea centrală în ea și este umplut cu fire de ADN cu un diametru de aproximativ 2 nm. Este posibil ca organizarea cromozomului procariot dezvăluit la microscopul electronic să fie foarte influențată de condițiile de fixare a medicamentului. Conform observațiilor disponibile, într-o celulă vie nucleoidul ocupă mai mult spațiu în citoplasmă.
Toată informația genetică a procariotelor este conținută într-o moleculă de ADN, care are forma unui inel închis covalent și se numește cromozom bacterian. (Într-o celulă procariotă, ADN-ul poate fi localizat și în afara cromozomului bacterian - în plasmide, dar acestea din urmă nu sunt componente celulare obligatorii).
Lungimea unei molecule de ADN desfășurate poate fi mai mare de 1 mm, adică de aproape 1000 de ori lungimea unei celule bacteriene. Multă vreme s-a crezut că nu există niciun model în distribuția catenelor de ADN pe cromozomul bacterian. Cu toate acestea, dacă presupunem că molecula de ADN formează o încurcătură aleatorie, este dificil de explicat procesul de replicare și distribuția ulterioară a cromozomilor rezultați între celulele fiice. Studiile speciale au arătat că cromozomii procarioți sunt o structură foarte ordonată, cu o constantă de sedimentare de 1300-2000S pentru forma liberă și 3200-7000S pentru forma legată de membrană. În ambele cazuri, o parte a ADN-ului din această structură este reprezentată de un sistem de 20-100 de bucle supercoilate independent. Moleculele de ARN sunt implicate în asigurarea organizării supercoilate a cromozomilor.
Cromozomii majorității procariotelor au o greutate moleculară în intervalul de (1-3) ori 10 până la puterea de 9 Da. În grupul micoplasmelor material genetic este reprezentat de molecule care au cea mai mică cantitate de ADN pentru organismele celulare: (0,4-0,8) înmulțit cu 10 la puterea lui 9, iar cel mai mare conținut de ADN se găsește în cianobacteriile filamentoase (8,5, înmulțit cu 10 la puterea lui 9). ). Deși fiecare celulă procariotă conține 1 cromozom, adesea într-o cultură cu creștere exponențială cantitatea de ADN per celulă poate atinge o masă de 3, 4, 8 sau mai mulți cromozomi. Adesea în celule, sub influența anumitor factori (temperatura, pH-ul mediului, radiațiile ionizante, sărurile metalelor grele, unele antibiotice etc.), are loc formarea multor copii ale unui cromozom. La eliminarea influenței acestor factori, precum și după trecerea la faza staționarăÎn celule, de regulă, se găsește o copie a cromozomului. În consecință, termenii „nucleoid” și „cromozom” nu sunt întotdeauna aceiași. În funcție de condiții, nucleoidul unei celule procariote poate consta dintr-una sau un anumit număr de copii ale unui cromozom
Nucleu: o structură care conține genomul nuclear și este înconjurată de o membrană la organismele eucariote.
Nucleul este cel mai mare organel al unei celule eucariote, de obicei variind de la 3 la 10 microni în diametru. Nucleul conține molecule de ADN, care stochează informații pentru marea majoritate a caracteristicilor celulei și ale organismului în ansamblu. ADN-ul formează complexe cu proteinele histonice care conțin cantități mari de lizină și arginină. Astfel de complexe - cromozomi - sunt vizibile la microscop cu lumină în timpul diviziunii celulare. Într-o celulă care nu se divide, cromozomii nu sunt vizibili - firele de ADN sunt alungite și foarte subțiri.
Conținutul nucleului este separat de citoplasmă prin învelișul nuclear, format din două membrane situate aproape una de alta. Fiecare membrană are 8 nm grosime, distanța dintre ele este de ~30 nm. La anumite intervale, ambele membrane se contopesc una cu cealaltă, formând găuri cu un diametru de 70 nm - pori nucleari (Fig. 24). Numărul de pori nu este constant, depinde de mărimea nucleelor și de activitatea lor funcțională. De exemplu, în nucleele mari de celule germinale pot exista până la 10#6 pori. Prin pori se fac schimb de substante intre nucleu si citoplasma. Din nucleu ies molecule de ARNm și ARNt, implicate în sinteza diferitelor proteine. Proteinele trec în nucleu și interacționează cu moleculele de ADN. În nucleu, ribozomii sunt asamblați din ARN-uri ribozomale produse în nucleu și proteine ribozomale sintetizate în citoplasmă. Locul de asamblare a ribozomului la microscop arată ca un corp rotund cu un diametru de aproximativ 1 micron. Se numește nucleol. Nucleul poate avea unul sau mai mulți nucleoli. Seva nucleară sau carioplasmă (greacă karyon - nucă, miez de nucă), sub forma unei mase fără structură, înconjoară cromozomii și nucleolii. Vâscozitatea carioplasmei este aproximativ aceeași cu cea a hialoplasmei, iar aciditatea este mai mare. Seva nucleară conține proteine și diverși ARN. La microscopul electronic, un număr mare de granule sunt vizibile - acestea sunt ribozomi de tranzit care merg de la nucleu la citoplasmă.
Nucleoid nucleoid
1) Zona celulei care conține ADN procariotă, nedelimitat membranelor(nucleoplasmă). Detectat prin colorare specială după îndepărtarea ARN-ului din celule (vezi. colorarea Feulgen); 2) „nucleul” bacterian, care la procariote este o catenă de ADN scufundată în citoplasmă, închisă într-un inel și neasociată cu histonele. Inelul ADN este fixat într-un punct din interior membrana celulara. Diviziunea lui N. are loc după replicarea catenei de ADN; divergenţa fiicei N. este asigurată de creşterea membranei celulare. Această formație se mai numește cromozom bacterian. Din punct de vedere funcțional, nucleul este similar cu nucleul celular al eucariotelor. Vezi de asemenea procariote.
(Sursa: „Microbiologie: un dicționar de termeni”, Firsov N.N., M: Drofa, 2006)
Nucleoid(zonă nucleară, corp de cromatină) - 1) nucleu procariot. Materialul nuclear de N. constă dintr-o catenă dublu catenară închisă de ADN. Lungimea firului este de aproximativ 1 mm, m.m este de aproximativ 3x10 9. Este considerată o bacterie solitară. cromozom sau genofor. N. mai conţine ARN polimerază şi proteine bazice (dar nu histone). Bacter. cromozomul are formă de mărgele și similar cu ADN-ul cromatinei celulelor eucariote. Un capăt al acestuia este adesea legat de mezosomul N. nu are un aparat mitotic sau o membrană nucleară. Poate fi izolat prin liza celulară ușoară și centrifugarea ulterioară a lizatului. Bacter. cromozomul este replicat în mod semiconservator: se separă catenele complementare de ADN, iar apoi se asambla câte o catenă complementară pe fiecare dintre ele, ca pe o matrice; 2) aparatul genetic al virusurilor. Reprezentat de o moleculă întreagă sau fragmentată de ARN sau ADN monocatenar sau dublu catenar. Unii virusuri au 2 genomi identici. NA este adesea legat covalent de proteina mijlocie. Structura și principiul de funcționare a virusurilor N. sunt apropiate de bacteriile N. și de nucleul eucariotelor. În virologie este adesea înlocuit cu termenul „genom”, care este inexact în raport cu virusurile poliploide. (Cm. Genetica virusurilor).
(Sursa: Dicționarul de termeni de microbiologie)
Sinonime:
Vedeți ce este „nucleoid” în alte dicționare:
Într-o celulă procariotă, nucleoid (înseamnă similar cu nucleul, cunoscut și sub numele de regiune nucleară) este un compartiment cu formă neregulată din celule procariote, care conține materialul genetic. ADN-ul nucleoidului este închis... Wikipedia
- (din latină nucleus nucleus și greacă eidos species), zonă care conține ADN a unei celule procariote. De obicei situat în centrul celulei, nedelimitat de membrane. N. corespunde unei molecule de ADN circulare complexe, neconectate la histone și ancorate în... ... Dicționar enciclopedic biologic
Substantiv, număr de sinonime: 1 ribonucleoproteină (1) Dicționar de sinonime ASIS. V.N. Trishin. 2013… Dicţionar de sinonime
nucleoid- Moleculă circulară de ADN a celulelor procariote și organele autonome ale eucariotelor Subiecte de biotehnologie EN nucleoid ... Ghidul tehnic al traducătorului
Nucleoid, nucleoid procarionic. Un analog al nucleului în bacterii, lipsit de o membrană ADN și care conține o secțiune a unei celule procariote (unele procariote pot avea mai mult de un N. pe celulă), diviziunea N. are loc după replicarea ADN-ului cu participarea celulei.. . Biologie moleculară și genetică. Dicționar explicativ.
- (nucleoidum; nucleo + specia grecească eidos; sinonim nucleu bacterian) acumulare de materie nucleară. celula bacteriana... Mare dictionar medical
Primele informații despre nucleul bacteriilor ca structură complet organizată au fost obținute în 1897 datorită lucrării lui M. Meyer. Cu toate acestea, dimensiunea mică a celulei bacteriene și conținutul ridicat de ARN, care este colorat cu coloranți nucleari în același mod ca ADN-ul, au făcut dificilă identificarea clară a structurilor nucleare. Prin urmare, întrebarea privind prezența unui nucleu în bacterii, morfologică a acestuia
structura și funcțiile fiziologice au fost rezolvate de multe decenii. Nu exista nicio îndoială cu privire la prezența unui aparat ereditar în bacterii. Acest lucru a fost confirmat de faptul că celulele unui tip de bacterii, atunci când sunt înmulțite, produc descendenți cu proprietăți similare, adică produc o cultură a speciei originale. Problema nucleului din bacterii și a structurii sale a primit o soluție finală numai odată cu dezvoltarea microscopiei electronice și a cercetării genetice. S-a stabilit acum că bacteriile au structuri constând din ADN care sunt identice din punct de vedere funcțional cu nucleele celulare ale organismelor superioare. Prin analogie, se numesc nuclei bacterieni sau nucleoizi.
Natură chimică iar organizarea materialului nuclear al bacteriilor au fost stabilite de omul de știință australian J. Cairns în 1963 folosind metoda autoradiografică. El a contribuit la mediu nutritiv H3-timidină marcată cu tritiu (precursorul timinei) și E. coli au fost cultivate pe acest mediu. ADN-ul a fost apoi extras din celulele bacteriene și plasat pe film fotografic. După expunerea corespunzătoare, a fost obținut un radioautograf pe film. Autoradiografia (rezultatul conținutului de timină marcat) a confirmat că substanța studiată a fost acidul dezoxiribonucleic, deoarece ADN-ul este singura substanță din celulă care conține timină.
Autoradiografia (Fig. 3.18) arată că ADN-ul E. coli are o structură filamentoasă, asemănătoare unui inel, care se reproduce ca o singură unitate. Kerns a înregistrat etapele succesive de replicare circulară a ADN-ului, arătând că ambele sunt complementare
Aceste catene de ADN sunt duplicate la punctul de replicare simultan.
Lungimea moleculei de ADN de E. coli este de 1-1,4 mm. În ceea ce privește funcțiile sale genetice, este identic cu un cromozom.
Astfel, nucleoidul procariotelor este un cromozom circular, care este o moleculă gigantică de ADN cu greutate moleculară 1,4-3 x 109 Da. În ciuda ei relativ dimensiuni mari Cromozomul bacterian este o structură compactă foarte ordonată. Compactitatea este asigurată de formarea multor (20-100) bucle super-răsucite, care sunt situate în diverse zone cromozomii. Cromozomul bacterian interacționează în celulă cu proteinele poliaminice (spermină și spermidină), care îndeplinesc o funcție similară histonelor procariotelor - neutralizează sarcinile negative ale ADN-ului cauzate de acesta. structura chimicași anume prezența grupărilor hidroxil ionizate în resturile de fosfat. Nucleoidul bacterian diferă de nucleul celulelor eucariote prin absența unei membrane nucleare, a unui nucleol și a unui mod mitotic de diviziune. Este în contact direct cu citoplasma celulei.
Replicarea ADN-ului. Una dintre funcțiile ADN-ului bacterian este replicarea (auto-duplicarea) sau reproducerea unei structuri similare. ADN-ul circular dublu catenar se caracterizează prin replicare bidirecțională. ÎN schiță generală acest proces poate fi reprezentat astfel. Există puncte fixe pe ADN (cromozom) - loci care determină începutul și sfârșitul replicării. Aceste puncte sunt desemnate prin literele „O” (de la origine - început) și, respectiv, „T” (terminare - sfârșit). Replicarea precede întotdeauna diviziunea celulară. Cromozomul este atașat de membrana citoplasmatică în una sau mai multe secțiuni. Inițierea replicării are loc în punctul „U” și se exprimă în aspectul furcăturilor de replicare. Catenele de ADN se desfășoară treptat și fiecare dintre ele servește ca șablon pentru formarea unei a doua catene complementare. Furcile de replicare se deplasează în direcții opuse: una se mișcă în sensul acelor de ceasornic, cealaltă în sens invers acelor de ceasornic. Pe măsură ce acestea progresează, catenele complementare de ADN sunt sintetizate. Ambele furci se întâlnesc la punctul de terminare a reproducerii ("T"),
care este situat diametral opus punctului „O” - începutul replicării. Replicarea se termină cu formarea a două molecule de ADN identice, sau a doi cromozomi echivalenti genetic, purtând aceeași informație genetică, identice cu cromozomul matern (Fig. 3.19). Acest
asigurate gratie unui mecanism semi-conservator
replicare, în care fiecare dintre moleculele de ADN rezultate conține o catenă părinte și o catenă nou sintetizată. 
Orez. 3.19. Schema de replicare bidirecțională a ADN-ului: a - moleculă părinte; b - forme replicative intermediare; c - molecule fiice; O - punctul de origine al replicării; T - punctul final de replicare
Replicarea ADN-ului este un proces complex. La ea iau parte multe proteine diferite, inclusiv enzime. Ele asigură recunoașterea originii replicării, desfășurarea catenului dublu - duplex, stabilizarea catenelor simple, formarea catenei de semințe de ARN (amors) pentru inițierea activității ADN polimerazei, asamblarea catenelor intacte, recunoașterea situsului de terminare, supraînfăşurarea două noi duplexuri de ADN și formarea conformației native.
ADN polimeraza joacă un rol principal în replicarea ADN-ului. Leagă nucleotidele împreună pentru a forma un lanț de polinucleotide. Mai mult, se leagă doar în direcția de la 5" la capătul de 3". Dar așa
cum ADN-ul constă din lanțuri de polaritate opusă (5" gt; U
și 3" gt; 5"), atunci poate avea loc sinteza unui lanț (5" > 3")
continuu în direcţia replicării în avans
furci, iar sinteza celui de-al doilea lanț opus (3" gt; 5") ar trebui
du-te la sens invers. Dar ADN polimeraza nu este capabilă să inițieze sinteza unei noi catene de ADN. Pentru a face acest lucru, necesită prezența unei „sămânțe” - un lanț de polinucleotide cu un capăt liber 3-OH. Prin urmare, sinteza ADN-ului începe cu formarea unei bucăți scurte de ARN (10-60 de perechi de baze), care servește drept „sămânță” sau primer. Acest proces este asigurat de enzima primaza ADN, care păstrează în cache o parte a lanțului șablon de ADN. ADN-polimeraza ataseaza apoi nucleotidele libere la capatul 3-OH al primerului, formand intinderi scurte de ADN, asa-numitele fragmente Okazaki, lungi de 1000-2000 de nucleotide. După terminarea formării tuturor fragmentelor, primerul este îndepărtat de exonuclează, iar golurile dintre fragmente sunt umplute cu ADN polimerază în conformitate cu secțiunile matriței ADN. Fragmentele Okazaki sunt reticulate prin ligază, adică sunt conectate secvenţial prin legături fosfodiester. Ca rezultat, se formează două molecule identice de ADN dublu catenar (Fig. 3.20).
Sunt cunoscute și alte mecanisme de replicare. Astfel, duplicarea ADN-ului circular a multor virusuri, a unor fagi și plasmide se realizează prin mecanismul inelului de rulare. Replicarea ADN-ului în bacterii în timpul conjugării are loc, de asemenea, într-un mod similar. Acesta este un proces unidirecțional care funcționează după cum urmează. Se formează o rupere într-una dintre catenele de ADN și sinteza unei noi catene începe de la capătul de 3" al acestei catene părinte rupte folosind a doua ca șablon. Aceasta duce la deplasarea capătului de 5" al catenei rupte. , care servește ulterior ca șablon pentru sinteza unei noi catene complementare.
Replicarea ADN-ului este strâns legată de diviziunea celulară. Divergența cromozomilor rezultați apare ca urmare a creșterii membranei celulare între punctele de atașare a cromozomilor.
Nucleoidul bacterian, ca și nucleul celulelor vegetale și animale, este un purtător de informații ereditare, reglează direcția sintezei proteinelor, specificitatea proteinei și, în plus, asigură funcționarea tuturor proceselor intracelulare. 
Orez. 3.20. Mecanismul de replicare a ADN-ului dublu catenar:
I - furca de replicare; II - natura semiconservativă a replicării; A - lanț vechi; a - lanț nou sintetizat, b - primer ARN, c - proteine de desfășurare, d - ADN polimerază, e - fragmente Okazaki
Nucleoidul este aparatul nuclear al bacteriilor. Reprezentat de o moleculă de ADN corespunzătoare unui cromozom. Este închis circular, situat într-o vacuolă nucleară, nu are membrană care să-l limiteze de citoplasmă și nu are aparat mitotic.
O cantitate mică de ARN și ARN polimerază sunt asociate cu ADN. ADN-ul este pliat în jurul unui nucleu central format din ARN și este o structură compactă foarte ordonată. Cromozomii majorității procariotelor au o greutate moleculară în intervalul 1-3x10 9 și o constantă de sedimentare de 1300-2000 S. O moleculă de ADN include 1,6x10 7 perechi de nucleotide. Diferențele în aparatul genetic al celulelor procariote și eucariote sunt determinate de numele său: primele au un nucleoid (o structură similară cu un nucleu), spre deosebire de nucleul din cele din urmă.
Nucleoidul bacteriilor conține informațiile ereditare de bază, care se realizează în sinteza unor molecule proteice specifice. Sistemele de replicare, reparare, transcriere și traducere sunt asociate cu ADN-ul unei celule bacteriene.
Nucleoidul dintr-o celulă procariotă poate fi identificat în preparate colorate folosind un microscop cu lumină sau cu contrast de fază. Pentru a colora materia nucleară, se folosește colorantul Feulgen, care colorează în mod specific ADN-ul.
Metoda de colorare a ADN-ului Feulgen
Un frotiu dintr-o cultură bacteriană se fixează cu alcool metilic timp de 2-3 minute și se pune la rece 1% HCI timp de 1 minut.
Se supune hidrolizei la 60 0 C în HCI 1% timp de 5-10 minute și se clătește cu apă distilată.
Puneți frotiu în reactiv Schiff timp de 40-60 de minute, clătiți cu apă de la robinet timp de 2 minute.
Ca rezultat al interacțiunii grupărilor aldehide libere cu acidul fuchsinos incolor, apare o culoare violet caracteristică fuchsinului bazic.
În multe bacterii, elemente genetice extracromozomiale - plasmide - se găsesc în citoplasmă. Sunt ADN dublu catenar închis în inele, constând din 1500-40.000 de perechi de nucleotide și care conțin până la 100 de gene.
Plasmidele pot exista într-o celulă și într-o stare integrată cu cromozomul bacterian, păstrând în același timp capacitatea de a trece la autonomie.
12 Structura peptidoglicanului în bacteriile gram-pozitive și gram-negative. Proprietățile sale biologice și semnificația pentru celulele bacteriene.
Peretele celular
Peretele celular este structura exterioară a bacteriilor, cu o grosime de 30-35 nm, a cărei componentă principală este peptidoglicanul (mureina). Peptidoglicanul este un polimer structural format din subunități alternante de α-acetilglucozamină și acid α-acetilmuramic conectate prin legături glicozidice (Fig. 2).
Lanțurile polizaharide (glicane) localizate în paralel sunt conectate între ele prin punți peptidice încrucișate (Fig. 3).
Cadrul polizaharidic este ușor distrus de lizozimă, un antibiotic de origine animală. Legăturile peptidice sunt ținte pentru penicilină, care inhibă sinteza acestora și previne formarea peretelui celular. Conținutul cantitativ de peptidoglican afectează capacitatea bacteriilor de a colora Gram. Bacteriile cu o grosime semnificativă a stratului de mureină (90-95%) sunt colorate în mod persistent albastru-violet cu violet de gențiană și se numesc bacterii gram-pozitive. Bacteriile Gram-negative cu un strat subțire de peptidoglican (5-10%) în peretele celular își pierd culoarea violet de gențiană după expunerea la alcool și se colorează suplimentar în roz magenta. Pereții celulari ai procariotelor gram-pozitive și gram-negative diferă puternic atât în compoziția chimică (Tabelul 1), cât și în ultrastructură (Fig. 4).
Pe lângă peptidoglican, peretele celular al bacteriilor gram-pozitive conține acizi teicoici (TA) și, în cantități mai mici, lipide, polizaharide și proteine.
MEMBRANA CITOPLASMICĂ (CPM)
CPM are o grosime de 7-10 nm, înconjoară citoplasma celulei bacteriene și constă dintr-un strat dublu de fosfolipide, lipide neutre, glicolipide etc., a cărui funcție este de a menține stabilitatea mecanică a CPM și de a-i conferi hidrofob. proprietăți.
Proteinele membranare (integrale și periferice ) sunt incluse asimetric în bistratul fosfolipidic sunt împărțite în structurale și funcționale (enzime).
Funcții CPM:
1) o barieră osmotică internă care reglează intrarea selectivă în celulă și eliberarea diverse substanțe,
2) funcția de transport;
3) activitate de biosinteză;
4) funcţiile energetice şi respiratorii;
5) atașarea cromozomilor și plasmidelor.
În timpul invaginării CPM, intracelular formațiuni membranare - mezosomi:
– lamelar (lamelar),
– tubular (tubular),
- veziculoasă,
– amestecat.
După locațieîn celula mezosomului:
1) periferice,
2) nucleare (nucleoidozomi),
3) emergente.
STRUCTURILE INTRACELULARE ALE BACTERIILOR
Ribozomi(70 S constă din ARN (60-65%) și proteine (35-40%) și este locul sintezei proteinelor.
Cromatoforiîn bacteriile fotosintetice sub formă de tuburi, vezicule, plăci cu membrană dublă - tilacoizi.
clorozomi - structuri de formă alungită care conțin bacterioclorofile.
Ficobilizomi– granule semisferice sau în formă de tijă situate pe membranele fotosintetice conţin pigmenţi solubili în apă – ficobiliproteine.
Carboxizomii(sau corpuri poliedrice) - incluziunile tetraedrice sau hexagonale conțin enzima ribuloză difosfat carboxilază.
Vacuole gazoase (sau aerozomi) constau din bule de gaz și sunt regulatori ai plutirii bacteriilor acvatice.
Magnetozomi ubacterii cu magnetotaxie.
INCLUZII INTRACITOPLASMICE ALE BACTERIILOR
Citoplasma - mediu care conectează structurile intracelulare în sistem unificat. Citosol– masa coloidală semi-lichidă de apă (70-80%), ARN, enzime.
Substanțe de rezervă se formează în celulă ca urmare a metabolismului. Pe baza consistenței lor, ele sunt împărțite în lichide (poli-β-hidroxibutirat), semi-lichid (sulf) și solide (glicogen):
1. Substanțe organice de rezervă fără azot
2. Granulosa
3. Glicogen
4. Granule de hidrocarburi
5. Acidul poli-β-hidroxibutiric (poli-β-hidroxibutirat) se găsește numai la procariote
6. Polifosfați (volutină sau granule metacromatice)
7. Incluziuni de sulf
8. Incluziuni de carbonat de calciu
9. Incluziuni parasporale
APARATUL GENETIC AL BACTERIILOR
Nucleoid
Caracteristicile aparatului genetic al procariotelor:
1) nucleii bacteriilor nu au membrană nucleară iar ADN-ul este în contact cu citoplasma;
2) nu există nicio diviziune în cromozomi, iar catena de ADN se numește cromozom bacterian;
3) nu există mitoză și meioză.
Aparatul nuclear al bacteriilor se numește nucleu bacterian sau nucleoid.
Un cromozom bacterian sub forma unui inel închis este o moleculă gigantică de ADN supercoiled, care nu este asociată cu histonele. Replicarea ADN-ului are loc semi-conservator.
În citoplasmă - molecule liniare sau circulare de ADN extracromozomial – plasmide (determinanți extracromozomiali), deschis - relaxat, inchis - superspirală.
Proprietățile de bază ale plasmidelor bacteriene:
– capacitatea de replicare autonomă. Plasmide cu control strict al replicăriiŞi slăbit,
– conjugativitate (transmisibilitate) – capacitatea de a se autotransmite,
- integrabilitate,
- incompatibilitate,
- excluderea superficială,
- infectiozitate,
– caracteristici fenotipice pe care le conferă bacteriilor: rezistență la antibiotice, cationi, anioni, mutageni, bacteriocine. Celulele cu plasmide sunt capabile să provoace biodegradarea substanțelor, sintetizând bacteriocine, hemolizină, fibrinolizină, toxine, antigene, antibiotice, insecticide, pigmenți, antigeni de suprafață; dobândește capacitatea de a conjuga; induce tumori la plante; efectuează restricții și modificări ale ADN-ului.
Plasmidele se pot combina între ele sau cu ADN-ul fag, formând cointegrează. O celulă poate conține mai multe tipuri de plasmide. Dacă plasmidele nu pot coexista în aceeași celulă, ele sunt numite incompatibil.
După locație:
1) autonom,
2) cei integrati se reproduc simultan cu cromozomul bacterian – epizomi.
Plasmide:
1) transmisibile (plasmide F- și R), transmise în timpul conjugării;
2) netransmisibil.
Funcții plasmidă:
1. Cele de reglementare compensează defectele metabolice prin integrarea în genomul deteriorat.
2. Cei codificatori introduc informații genetice noi în celulă.
Tipuri de plasmide:
1. F-plasmidele controlează sinteza F-pili în timpul conjugării.
2. R-plasmidele sunt un factor de rezistență la mai multe medicamente.
3. Plasmide neconjugative.
4. Plasmide de bacteriocinogeneză - capacitatea bacteriilor de a produce substanțe specifice ( colicine sau bacteriocine), provocând moartea bacterii din specii înrudite filogenetic.
5. Plasmidele de patogenitate controlează proprietățile de virulență.
6. Plasmide ascunse (criptice).
7. Plasmide de biodegradare.
Plasmidele bacteriene sunt obiecte pentru studierea replicării și transcripției ADN-ului în care sunt utilizate inginerie geneticăși selecția microbiană.
Elementele genetice migratoare sunt secțiuni individuale de ADN care își efectuează propriul transfer (transpoziție) în genom. Tipurile lor:
1. Secvente de inserare (elemente IS).
2. Transpozoni (elementele Tn).
3. Bacteriofagi moderati sau defecte.
