10. Особенности генетического аппарата бактерий.

Бактерии обладают рядом важных преимуществ перед другими организмами:

- имеют короткий период генерации;

- многие из них легко культивируются в лабораторных условиях на сравнительно простых питательных средах;

- малые размеры микроорганизмов позволяют получать в одной пробирке или чашке и исследовать массовые популяции, выявлять такие редкие события, как мутация или передача приобретенного признака;

- они гаплоидны, что исключает доминантность признаков;

- обладают высокой частотой рекомбинаций и мутаций;

- генетический обмен выходит за пределы вида;

- имеют различные интегрированные в хромосомы и обособленные фрагменты ДНК.

Основу наследственного аппарата бактерий, как и всех других организмов, составляет ДНК. Исключение составляют только РНК-содержащие вирусы.

ДНК выполняет в бактериальной клетке наследственную функцию. Молекула ДНК построена из двух полинуклеотидных цепочек. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара дезоксирибозы и фосфатной группы. Каждый нуклеотид обладает полярностью. У него имеется дезоксирибозный 3'-конец и фосфатный 5'-конец. Нуклеотиды соединяются в полинуклеотидную цепочку посредством фосфодиэфирных связей между 5'-концом одного нуклеотида и 3'-концом другого. Сцепление обеспечивается комплементарностью азотистых оснований: аденина с тимином, гуанина с цитозином. Нуклеотидные цепи антипараллельны: на каждом из концов линейной молекулы ДНК расположен 5'-конец одной цепи и 3'-конец другой цепи. Процентное содержание количества гуанин-цитозин (ГЦ) — пар в ДНК определяет степень родства между бактериями и используется при определении таксономического положения бактерий.

В бактериальной клетке присутствуют все типы РНК: иРНК, тРНК, рРНК.

Гены — это сегменты ДНК, которые кодируют белки.

Транскрипция — синтез мРНК на одной из цепей ДНК, начиная с 5'-конца.

Трансляция — перевод нуклеотидной последовательности мРНК в последовательность аминокислот. Аминокислоты затем собираются в полипептидную цепь.

Совокупность генов бактериальной клетки — геном — определяет ее свойства и признаки (генотип). Фенотип бактериальной клетки — результат взаимодействий между бактерией и окружающей средой, контролируемый геномом. Генотип (геном) бактерий представлен хромосомными (нуклеоид) и внехромосомными структурами (плазмиды, вставочные последовательности и транспозоны).

Нуклеоид — эквивалент ядра у бактерий. Он расположен в центральной зоне бактерий в виде одной непарной хромосомы, состоящей из двунитевой ДНК, замкнутой в кольцо и плотно уложенной наподобие клубка. Длина этой молекулы достигает 1,0 мм и, чтобы "уместиться" в бактериальной клетке, она не линейная, как у эукариотов, а суперспирализована в петли и свернута в кольцо. Это кольцо в одной точке прикреплено к цитоплазматической мембране. Ядро бактерий, в отличие от эукариот, не имеет ядерной оболочки, ядрышка и основных белков (гистонов). Нуклеоид выявляется в световом микроскопе после окраски специфическими для ДНК методами: по Романовскому-Гимзе.

В бактериальной клетке может быть дополнительное наследственное вещество – плазмида, молекула ДНК хромосомы и плазмиды прикрепляются к ЦПМ.