 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
МАТЕРИАЛЬНАЯ ОСНОВА НАСЛЕДСТВЕННОСТИ. ГЕНОТИП И ФЕНОТИПГенетическим материалом бактерий, как и других организмов, являются нуклеиновые кислоты - ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Нуклеиновые кислоты - это высокомолекулярные вещества, биополимеры, хранящие и передающие у всех организмов наследственную информацию. Состоят из нуклеотидов, последовательность расположения которых определяет синтез специфических белков. Первичным генетическим материалом, или материальной основой наследственности, является ДНК, которая служит носителем генетической информации, из ДНК построены непосредственно генетические структуры - хромосомы и гены, бактериальные плазмиды и бактериальные вирусы (бактериофаги). Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей (двунитчатая структура), свернутых в спираль. В состав отдельных нуклеотидов ДНК входят четыре азотистых основания: аденин (А), гуанин (Г) - пуриновые основания; цитозин (Ц), тимин (Т) -пиримидиновые основания, а также сахар дезоксирибоза и остаток фосфорной кислоты. ДНК бактерий локализуется в ядерной зоне, где ее молекула часто прикрепляется к мезосомам и цитоплазматической мембране. Если бактерии имеют плазмиды, то ДНК располагается и в цитоплазме клетки. Плазмидами называют внехромосомные, внеядерные молекулы ДНК, способные к самостоятельной репликации и передающиеся в дочерние клетки при делении бактерии. Под репликацией ДНК понимают удвоение молекул ДНК. Двойная цепь ее сначала разделяется на две, и на каждой из образовавшейся цепей под действием фермента ДНК - полимеразы достраиваются новые комплементарные (недостающие) дочерние цепи нуклеотидов. В каждой нити ДНК закодирована генетическая (наследственная) информация. Отдельные участки молекулы ДНК представляют собой функциональные генетические единицы - гены, которые являются.основным материальным элементом наследственности. Специфическая информация, содержащаяся в гене, определяется последовательностью оснований в цепи ДНК. «Алфавит», с помощью которого записана эта информация ДНК, включает четыре «буквы» -основания аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц). В и-РНК тимин заменен урацилом (У). Специфичность ферментных белков, синтез которых контролируют гены, определяется последовательностью аминокислот в полипептидных цепях. Эта же последовательность определяет и пространственную структуру белка, так называемую конформацию. Гены входят в состав хромосом и контролируют определенную ступень обмена веществ в организме, тем самым оказывают специфическое действие на развитие одного или нескольких признаков, т.е. обладают элементарной биохимической функцией, например, определяют структуру одного фермента. Хромосомами называют элементы клеточного ядра, состоящие из ДНК и белков. Они являются основными носителями наследственной информации организма. Участок хромосомы, в котором локализован ген, называется локусом хромосомы, а хромосомный аппарат ядра или аналогичной ему структуры составляет геном клетки. Гены подразделяются на структурные, гены-регуляторы и гены-операторы. Различают также модификаторные гены, самостоятельно не проявляющиеся и активизирующиеся под действием регуляторных генов. Наиболее важными являются структурные гены, в которых кодируется информация о первичной структуре контролируемого геном белка, т.е. о последовательности расположения аминокислот, входящих в состав белка.. Гены-регуляторы, ответственные за синтез специфических продуктов белковой или небелковой природы, выполняющих роль регуляторов биохимической активности других генов, контролируют синтез белков-репрессоров, подавляющих функцию структурных генов. Гены-операторы выполняют роль посредников между генами-регуляторами и структурными генами. Генетический код обусловливает последовательность расположения азотистых оснований в ДНК, что определяет и последовательность расположения аминокислот в синтезируемом белке. Полный набор генов, которым обладает клетка, представляет собой генотип, определяющий развитие признаков и свойств микроорганизмов. Гены принято обозначать строчными начальными буквами, соответствующими названию синтезируемого под их контролем соединения. Например, arg+ - аргининовый ген, his+ - гистидиновый ген и т.д. Аналогичным образом обозначают гены, контролирующие другие генетические признаки. Так, гены, контролирующие расщепление углеводов, обозначают по названию того или иного вещества (lac+, mal+ -гены контролирующие расщепление соответственно лактозы и мальтозы). Совокупность наблюдаемых признаков и свойств микроорганизмов, сформировавшихся на основе генотипа и проявляющихся в тех или иных условиях их существования, принято называть фенотипом. Например, при выращивании эшерихий в среде, лишенной лактозы, не вырабатывается фермент лактаза, а при культивировании их в лактозной среде этот фермент синтезируется; патогенные стафилококки синтезируют фермент пенициллиназу при длительном их выращивании на средах с пенициллином. Фенотип бактерий обозначается теми же символами, что и генотип, но первая буква пишется прописная (Arg+, His+, Lac+, Mal+). РНК является вторичным генетическим материалом и участвует в разных этапах генетической информации, так как существуют различные типы этой нуклеиновой кислоты: информационная или матричная (и-РНК), транспортная (т-РНК) и рибосомная (р-РНК). У РНК-содержащих бактериофагов РНК является первичным генетическим материалом. Рибонуклеиновая кислота представляет собой биологический полимер, участвующий в биосинтезе белка. Состоит из нуклеотидов, соединенных в виде спиралевидной цепочки. В состав каждого из них входят: азотистые основания (аденин, гуанин, цитозин, урацил), сахар рибоза и фосфорная кислота, т.е. состав оснований аналогичен ДНК, только вместо тимина содержится урацил и вместо дезоксирибозы ‑ рибоза. Информационная РНК (и-РНК) играет роль переносчика информации от кода ДНК к рибосомам. На и-РНК, как на матрице, происходит синтез белка из аминокислот. При этом каждый белок клетки кодируется специфической и-РНК. Транспортная РНК (т-РНК) играет роль переносчика аминокислот к рибосомам, где они связываются в полипептидную цепь. Она присоединяет только одну определенную кислоту (например, лизин) к рибосомам - месту синтеза белка. Следовательно, существует немного больше двадцати т-РНК, которые различаются по своей первичной структуре (имеют различную последовательность нуклеотидов). Рибосомная РНК (р-РНК) входит в состав рибосом, выполняя тем самым структурную функцию. Кроме того, р-РНК участвует в формировании активного центра рибосомы, где происходит образование пептидных связей между молекулами аминокислот в Процессе биосинтеза белка. Таким образом, все типы РНК представляют собой функционально объединенную систему, направленную на осуществление синтеза специфических для клетки белков.
Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 1170 | Нарушение авторских прав |