Упрощенная HTML-версия
Молекулярная биология, изучающая фундаментальные основы жизни, является в
значительной степени детищем микробиологии. В качестве основных объектов изучения в
ней используют вирусы и бактерии, а основное направление – молекулярная генетика
основана на генетике бактерий и фагов.
Бактерии – удобный материал для генетики. Их отличает:
– относительная простота
генома
(совокупности нуклеотидов хромосом);
–
гаплоидность
(один набор генов), исключающая доминантность признаков;
–
различные интегрированные в хромосомы и обособленные
фрагменты ДНК
;
– половая дифференциация в виде донорских и реципиентных клеток;
– легкость культивирования, быстрота накопления биомасс.
Общие представления о генетике.
Ген –
структурная единица наследственности, носитель и хранитель жизни. Он имеет
три фундаментальные функции
.
1.
Непрерывность наследственности
– обеспечивается механизмом
репликации
ДНК.
2.
Управление структурами и функциями организма
– обеспечивается с помощью
единого
генетического кода
из четырех азотистых оснований (А – аденин, Т – тимин, Г –
гуанин, Ц – цитозин). Код триплетный, поскольку
кодон
– функциональная единица,
кодирующая аминокислоту, состоит из трех оснований (букв).
3.
Эволюция организмов –
благодаря
мутациям и генетическим рекомбинациям.
В узкоспециальном плане ген чаще всего представляет структурную единицу ДНК,
расположение кодонов в которой детерминирует первичную структуру соответствующей
полипептидной цепи (белка). Хромосома состоит из особых функциональных единиц –
оперонов.
Основные этапы развития (усложнения) генетической системы можно представить в
виде следующей схемы:
Генетический материал бактерий.
1.
Ядерные структуры бактерий
– хроматиновые тельца или нуклеоиды
(хромосомная ДНК). У бактерий одна замкнутая кольцевидная хромосома (до 4 тысяч
отдельных генов). Бактериальная клетка гаплоидна, а удвоение хромосомы (репликация
ДНК) сопровождается делением клетки. Вегетативная репликация хромосомной (и
плазмидной) ДНК обусловливает передачу генетической информации
по вертикали
– от
родительской клетки – дочерней. Передача генетической информации
по горизонтали
осуществляется различными механизмами – в результате
конъюгации, трансдукции,
трансформации, сексдукции.
2. Внехромосомные молекулы ДНК
представлены
плазмидами, мигрирующими
генетическими элементами – транспозонами, инсервационными (вставочными) или IS-
последовательностями, островами патогенности.
Плазмиды – экстрахромосомный генетический материал (ДНК), более просто
устроенные по сравнению с вирусами организмы, наделяющие бактерии
дополнительными
полезными свойствами.
По молекулярной массе плазмиды значительно меньше хромосомной
ДНК, содержат от 40 до 50 генов.
Их
объединение в одно царство жизни с вирусами связано с наличием ряда общих
свойств – отсутствием собственных систем мобилизации энергии и синтеза белка,
саморепликацией генома, абсолютным внутриклеточным паразитизмом.
Их
выделение в отдельный класс
определяется существенными отличиями от вирусов.