Bakteerien DNA: n rakenne. Bakteerisolun geneettisen materiaalin organisointi. Nukleiinihapporakenne

Nimellinen sanasto.

Perusniminatiiviset merkitykset

Nimityskielellä on seuraavat merkitykset:

nimellinen subjektiivinen;

substantiivi tässä merkityksessä tarkoittaa puheen kohdetta, toiminnan kohdetta (tuottajaa), ominaisuuden haltijaa, lauseessa on aihe: Äiti pesee kehyksen. Talo rakennetaan työläisten toimesta.

nominatiivinen predikatiivinen;

substantiivi tässä merkityksessä merkitsee puheen aiheen merkkiä, lauseessa se on predikaatti: Moskova - iso alkukirjain Venäjän federaatio. Veljeni - pankkiiri.

nimellinen esine;

substantiivi merkitsee toiminnan kohdetta, toiminnan kohde ilmaistaan ​​instrumentaalitapauksessa, ilmoitettu merkitys löytyy passiivisesta rakenteesta: Talo rakennetaan työläisten toimesta. Kirja kustantamon julkaisema.

nimellinen soveltuvuus;

substantiivi toimii epäjohdonmukaisena määritelmänä (sovellus): On ilves metsästäjä harmaatukkainen, juokseva, putoamassa tassilleen.

Substantiivi on osoite, ei suorita syntaktista toimintoa: Ihmiset, olla tarkkaavaisia ​​toisiaan kohtaan.

Paradigmaa pidetään täydellisenä, jos substantiivissa on 12 tapausmuotoa: 6 yksikkö- ja 6 monikkomuotoa; koska vain tietyillä substantiivilla on taipumus muuttua numeroissa, muilla LGR: llä on epätäydellinen lukumalli.

Peritrichs. Flagellat sijaitsevat koko soluseinän pinnalla (Enterobacteriaceae- ja Bacillaceae -perheiden bakteerit).

Monotrichs. Yksi paksu flagellum toisessa päässä (vibrios).

Politrichs. Nippu 2-50 lippua, jotka näkyvät yhtenä.

Polaariset liput ovat kiinnittyneet bakteerin toiseen tai molempiin päihin. Lofotrich- nippu flagellaa bakteerien (Pseudomonas) toisessa päässä. Amphitrix- kaksisuuntaiset säteet (Spirillum).

Microvilli(juonut, fimbria) nämä ovat proteiinikarvoja (10-useita tuhansia), joiden paksuus on 3-25 nm ja pituus jopa 12 mikronia.

A. Tavallinen juoma. Monilla gramnegatiivisilla bakteereilla on pitkät, ohuet pilit (fimbriat), jotka alkavat solukalvosta ja tunkeutuvat soluseinään. Ne muodostuvat samantyyppisistä proteiineista, joiden molekyylit muodostavat kierrelangan. Heidän päätehtävänä on bakteerien kiinnittyminen substraatteihin esim. limakalvopinnat, mikä on tärkeä tekijä kolonisaatiossa ja infektiossa. Lisäksi bakteerisolun lisääntynyt pinta -ala antaa sille lisäetuja ympäristön ravinteiden hyödyntämisessä.

B. F-joi(hedelmällisyystekijä) - erityiset muodostumat, jotka osallistuvat bakteerien konjugointiin. Ne näyttävät onttoilta proteiiniputkilta, joiden pituus on 0,5-10 mikronia. Niiden muodostumista koodaavat plasmidit.

Solukalvo Useimmat bakteerit koostuvat soluseinämästä ja taustalla olevasta sytoplasmakalvosta.

Bakteerisoluseinä on ohut, joustava ja jäykkä, ja se voi puuttua kokonaan joissakin bakteereissa (esimerkiksi L-muodoissa ja mykoplasmoissa). Soluseinä suojaa bakteereja ulkoisilta vaikutuksilta, antaa niille ominaisen muodon, jonka kautta ravinteita kuljetetaan ja metaboliitteja vapautuu. Sen pinnalla on erilaisia ​​reseptoreita bakteriofageille, bakteriosiineille ja erilaisille kemikaaleille. CS ylläpitää sisäisen ympäristön pysyvyyttä ja kestää merkittävää sisäistä painetta (esimerkiksi grampositiivisten bakteerien solunsisäisten aineiden osapaine voi saavuttaa 30 ilmakehää). CS -elementtien rakenne ja koostumus määrää kyvyn havaita väriaineita, ts. heidän tinctoriaaliset ominaisuudet... Yksi bakteerien erilaistumisen perusperiaatteista perustuu kykyyn havaita ja säilyttää gentianvioletin ja jodin värikompleksi solun sisällä tai menettää se alkoholilla käsittelyn jälkeen (Gram -tahra). Näin ollen erotetaan gram-positiiviset (väriltään violetti-violetti) ja gram-negatiiviset (punainen).

Bakteeri -CS: n pääkomponentti on peptidoglykaani (mureiini). Peptidoglykaani on suhteellisesti korkeampi grampositiivisissa bakteereissa: noin 40 kerroksen paksun mureiiniverkoston osuus on 30-70% CW: n kuivamassasta. Gramnegatiiviset bakteerit sisältävät vain 1-2 kerrosta mureiinia, mikä on noin 10% CW: n kuivamassasta.

Peptidoglykaania edustavat polymeerimolekyylit, jotka koostuvat toistuvista disakkaridiryhmistä, joiden muodostumisessa N-asetyyliglukosamiini ja N-asetyylimuraamiinihappo, jälkimmäinen sitoo disakkarideja oligopeptideihin (20 tunnetusta bakteerien CW -aminohaposta löydettiin vain 4 - glutamiinihappo, glysiini, lysiini ja alaniini). Bakteerin KS-koostumus sisältää myös ainutlaatuisia aminohappoja, esimerkiksi glutamiinihapon ja alaniinin diaminopimeliini- ja D-isomeerejä. Lysotsyymi hydrolysoi peptidoglykaanin katkaisemalla glykosidisidokset N-asetyyliglukosamiinin ja N-asetyylimuraamihapon välillä.

Peptidoglykaanin ristisilloitus muodostuu peptidisidoksen muodostamisesta sivupeptiidiketjun terminaalijäännöksen (tavallisesti D-alaniini) ja viereisen sivuketjun toiseksi viimeisen jäännöksen (L-lysiini tai diaminopimelihappo) välille.

Gram-positiivisilla bakteereilla on helposti organisoitu, mutta tehokas CS, joka koostuu pääasiassa useista peptidoglykaanikerroksista, mukaan lukien ainutlaatuinen teichoic happopolymeerit- ketjut, joissa on 8-50 glyseroli- tai ribitolitähdettä fosfaattisiltojen välityksellä.

Gramnegatiivisilla bakteereilla on ohuempi (verrattuna grampositiivisiin bakteereihin) CS, joka sisältää bimolekulaarisen peptidoglykaanikerroksen eikä sisällä teikohappoa.

Peptidoglykaanikerroksen päällä on ylimääräinen tai ulompi kalvo. Sen paksuus ylittää peptidoglykaanikerroksen koon.

Ulkokalvon komponentit: kaksoiskerros fosfolipidejä, proteiineja, polysakkarideja ja LPS, järjestetty mosaiikkikuvioon.

Kaksikerroksinen fosfolipidi kiinnittynyt peptidoglykaaniin lipoproteiineilla, jotka ylittävät periplasmisen tilan.

Proteiini, mukaan lukien porins kalvon muodostavat kanavat ovat mukana ionien ja hydrofiilisten yhdisteiden kuljettamisessa ulkoisesta ympäristöstä periplasmaan.

LPS muodostuu ydinpolysakkarideilla ja sivupolysakkaridiketjuilla kyllästetystä lipidiosasta (lipidi A). LPS: n polysakkaridiosalla on immunogeenisiä ominaisuuksia ja sitä kutsutaan O-Ar: ksi. Lipidiosa on lämpöstabiili ja vastaa endotoksiinin biologisista vaikutuksista.

Autolysiinit... Bakteeri -KS sisältää autolysiinejä - entsyymejä, jotka liuottavat peptidoglykaanikerroksen. Niiden toiminta on välttämätöntä CW -kasvuprosesseille, solujen jakautumiselle, itiöille ja pätevyyden saavuttamiselle muutoksen aikana.

Sytoplasminen kalvo(muuten solu tai plasmakalvo) on fyysinen, osmoottinen ja metabolinen este bakteerisolun sisäisen sisällön ja ulkoisen ympäristön välillä. CPM: llä on monimutkainen kolmikerroksinen rakenne, jolle on ominaista voimakas selektiivinen läpäisevyys. Joissakin bakteereissa periplasminen tila sijaitsee CPM: n ja CS: n välissä - ontelo, joka on täynnä entsyymejä (ribonukleaasi, fosfataasi, penisillinaasi jne.); Gramnegatiivisissa bakteereissa entsyymit kaadetaan vapaasti ympäristöön. Bakteerien CPM koostuu proteiineista, lipideistä, hiilihydraateista ja RNA: sta.

Proteiini Tuhannen näyttökerran hinta on jaettu osiin rakenteellinen ja toimiva. Jälkimmäiset sisältävät entsyymejä, jotka osallistuvat synteettisiin reaktioihin kalvon pinnalla, redoksiprosesseja sekä joitain erityisiä entsyymejä (esim. läpäisee).

MTC sijaitsee elektroninen bakteerien kuljetusjärjestelmä, energian tarpeiden täyttäminen.

Mesosomit - CPM: n monimutkaiset käyttöönotot, joiden toimintoja ei ole vielä täysin selvitetty. Niiden tiedetään liittyvän nukleoidiin ja liittyvät solunjakautumiseen ja itiöintiin.

Viereistä CPM: ää suojaavan CS: n poistaminen johtaa bakteerien hajoamiseen tai protoplastien ja sferoplastien muodostumiseen, jotka eroavat alkuperästä (vastaavasti grampositiivisista tai gramnegatiivisista bakteereista) sekä osmoottisesta resistenssistä. Isotonisessa ympäristössä pysyvät bakteerit, joista puuttuu KS, kykenevät absorboimaan O 2: ta ja emittoimaan CO 2: ta sekä lisääntymään.

L-muodot. Joidenkin ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta bakteerit voivat menettää CW: n muodostaen L-muotoja (nimetty D. Lister -instituutin mukaan, jossa ne eristettiin ensimmäisen kerran). Tällainen muutos voi olla spontaania (esimerkiksi klamydiassa) tai indusoitua (esimerkiksi antibioottien vaikutuksesta). Allokoida vakaa ja epävakaa L-muoto. Ensimmäiset eivät kykene kääntymään, kun taas jälkimmäiset palautetaan alkuperäiseen muotoonsa syy -tekijän poistamisen jälkeen.

Mykoplasmaryhmän edustajilla (luokka Mollicutes) ei ole soluseiniä.

Sytoplasma bakteerit - matriisi elintärkeiden reaktioiden toteuttamiseksi - erotetaan CS: stä sytoplasmakalvolla. Useimpien bakteerien sytoplasma sisältää DNA: ta, ribosomeja ja säilytysrakeita; loput tilasta on kolloidifaasin käytössä, sen pääkomponentit ovat liukoiset entsyymit ja RNA (templaatti ja kuljetus -RNA). Bakteereista puuttuu erilaisia ​​eukaryoottisoluille ominaisia ​​organelleja, ja niiden toiminnot suorittaa bakteeri -CPM.

DNA... Bakteerisolussa ei ole ydinkalvoa. DNA keskittyy sytoplasmaan kelassa, jota kutsutaan nukleoidiksi tai genoforiksi.

Genofor bakteereja edustaa kaksoiskierukkainen pyöreä pyöreä kovalenttisesti suljettu superkelattu DNA-molekyyli, joka vastaa 2-3% solun kuivasta massasta (yli 10 tilavuusprosenttia). Molekyyliviivan pituus vaihtelee 0,25 - 3 mm. Bakteerin DNA: n superkela ei sisällä histoneja. Genoforiin koodatun geneettisen tiedon määrä vaihtelee lajien välillä (esimerkiksi Escherichia coli -geeni koodaa noin 4000 erilaista polypeptidiä).

Plasmidit... Bakteereilla voi olla ylimääräinen DNA -molekyyli kromosomin ulkopuolisten elementtien muodossa tai integroituna genoforiin. Tällaisia ​​sulkeumia kutsutaan plasmideiksi (vastaavasti episomaalinen tai integroitu). Episomin DNA: lle on myös ominaista pyöreä muoto, mutta episomi on kooltaan pienempi kuin bakteerikromosomi. Plasmidit kantavat useita erilaisia ​​geenejä ja määrittävät usein bakteerien virulenssin, mutta plasmidien sisältämät tiedot eivät ole ehdottoman välttämättömiä bakteerisolulle.

Ribosomit bakteerit ovat monimutkaisia ​​pallomaisia ​​muodostelmia, jotka koostuvat erilaisista RNA -molekyyleistä ja monista niihin liittyvistä proteiineista. Kaikki koulutus toimii proteiinisynteesin paikana.

70S ribosomi... Bakteerien ribosomien halkaisija on noin 20 nm. Sedimentaatiokerroin - 70S (Swedberg -yksiköt). Bakteeriset ribosomit koostuvat kahdesta alayksiköstä, joiden sedimentaatiokerroin on 50S toiselle ja 30S toiselle. Alayksiköiden liitto tapahtuu ennen proteiinisynteesin alkua. Kasvun voimakkuudesta riippuen bakteerisolu voi sisältää 5 000 - 50 000 ribosomia.

Bakteriostaattiset antibiootit (streptomysiini, tetrasykliini, kloramfenikoli) estävät proteiinisynteesiä estämällä joitain metabolisia prosesseja bakteerien ribosomeissa.

Varapelletit sisältävät väliaikaisen ylimäärän metaboliitteja. Rakeiden läsnäolo ja lukumäärä vaihtelevat bakteerityypin ja niiden metabolisen aktiivisuuden mukaan. Rakeina voidaan varastoida polysakkarideja (tärkkelys, glykogeeni, granuloosi), rasvoja (korkeampien eläinten rasvojen kaltaisia ​​triglyseridejä säilytetään Candida -suvun hiivassa; vaha - mykobakteereissa ja nocardiassa; β -hydroksivoihappopolymeerit - esimerkiksi Bacillus megaterium -soluissa), polyfosfaatteja (esimerkiksi volutiini, joka löydettiin ensimmäisen kerran Spirillum volutansista), rikkiä (bakteereissa, jotka hapettavat sulfidia sulfaatiksi), proteiineja - esimerkiksi protoksiinia (Bacillus thuringiensisissa ja siihen liittyvissä lajeissa).

DNA: ta sisältävillä viruksilla on joko omat replikaatioentsyymit (kapsidissa) tai niiden genomi koodaa tietoa virusentsyymien synteesistä, jotka varmistavat viruksen nukleiinihapon replikaation. Näiden entsyymien määrä on erilainen, kun niitä käytetään eri viruksiin. Esimerkiksi bakteeri -T4 -viruksen genomi koodaa tietoa noin 30 virusentsyymin synteesistä. Lisäksi suurten virusten genomi koodaa nukleaaseja, jotka tuhoavat isäntäsolun DNA: n, sekä proteiineja, joiden vaikutukseen solun RNA -polymeraasiin liittyy se tosiasia, että "tällä tavalla käsitelty RNA -polymeraasi kopioi erilaisia ​​virusgeenejä virusinfektion eri vaiheissa. Sitä vastoin pienet DNA -virukset ovat enemmän riippuvaisia ​​isäntäsolujen entsyymeistä. Esimerkiksi adenovirusten DNA: n synteesistä huolehtivat soluentsyymit. [...]

Bakteeri -DNA on korkeapolymeerinen yhdiste, joka koostuu suuresta määrästä nukleotidejä - polynukleotideja, joiden molekyylipaino on noin 4 miljoonaa. DNA -molekyyli on nukleotidiketju, jossa niiden sijainnilla on tietty sekvenssi. Typpipohjaisten järjestelyjen järjestyksessä kunkin lajin geneettinen informaatio koodataan. Tämän sekvenssin rikkominen on mahdollista luonnollisilla mutaatioilla tai mutageenisten tekijöiden vaikutuksesta. Tässä tapauksessa mikro -organismi hankkii tai menettää omaisuuden. Hänen perinnölliset piirteensä muuttuvat, eli uusi mikro -organismin muoto ilmestyy. Kaikissa mikro -organismeissa - prokaryooteissa ja eukaryooteissa - geneettisen tiedon kantajat ovat nukleiinihapot - DNA ja RNA. Vain harvat virukset ovat poikkeus: niillä ei ole DNA: ta, ja perinnölliset tiedot tallennetaan tai heijastuvat vain RNA: han. [...]

Bakteerisoluissa DNA-emästen kokonaismäärä on 32-65 mooliprosenttia guaniinia ja sytosiinia. [...]

Bakteerisolun ydin. Noin 1-2% mikro-organismien kuivasta massasta on DNA: ta, joka sisältää organismin geneettiset tiedot. Useimmilla mikro -organismeilla on alueita (tai useita alueita), joihin suurin osa DNA: sta on keskittynyt ja joilla on erityinen rakenne (tai organelli) ja joita kutsutaan ytimeksi. Ydin (tai ydinaine) liittyy sytoplasmaiseen kalvoon riippumatta siitä, ympäröikö sitä alkeiskalvot (kuten amoebassa) vai ei (kuten bakteereissa ja sinilevissä). Ydinaine aktivoituu lisääntymisaikana ja solun ikääntymiseen liittyvien ikään liittyvien muutosten alkaessa. [...]

DNA -segmentin (geenin), joka on tarkoitettu molekyylikloonaukseen, on kyettävä replikoitumaan, kun se siirretään bakteerisoluun, eli sen on oltava replikoni. Hänellä ei kuitenkaan ole tätä kykyä. Siksi kloonattujen geenien siirtymisen ja havaitsemisen varmistamiseksi soluissa ne yhdistetään niin kutsuttuihin geneettisiin vektoreihin. Jälkimmäisellä on oltava vähintään kaksi ominaisuutta. Ensinnäkin vektoreiden on kyettävä replikoitumaan soluissa ja useissa kopioissa. Toiseksi niiden on tarjottava mahdollisuus valita vektoria sisältäviä soluja, eli niillä on oltava markkeri, jolle on mahdollista valita vasta -aiheisesti solut, jotka sisältävät vektorin yhdessä kloonattavan geenin kanssa (yhdistelmä -DNA -molekyylit). Plasmidit ja faagit täyttävät nämä vaatimukset. Plasmidit ovat hyviä vektoreita, koska ne ovat replikoneja ja voivat sisältää geenejä, jotka kestävät mitä tahansa antibiootteja, mikä mahdollistaa bakteerien valinnan tämän antibiootin vastustuskyvylle ja siten helpon yhdistelmä -DNA -molekyylien havaitsemisen. [...]

Bakteereissa DNA on vähemmän tiheästi pakattu kuin todellisissa ytimissä; nukleoidilla ei ole kalvoa, ydintä ja joukkoa kromosomeja. Bakteeri -DNA ei ole sitoutunut pääproteiineihin - histoneihin - ja nukleoideessä sijaitsee fibrillikimpun muodossa. [...]

Yhdistelmä -DNA -tekniikoiden käyttö biologisten aineiden tuottamiseksi pilaantumisen torjumiseksi on alkuvaiheessa, mutta on olemassa menetelmä, joka voi osoittautua hyödylliseksi lähitulevaisuudessa - tämä on geneettinen koettelu. Uuden yhdisteen muuntamiseen kykenevien organismien valinta perustuu usein kykyyn käyttää ainetta kasvualustana. Jos kasvu on heikkoa tai substraatti on vain komeetoitu, valintamenetelmät eivät sovellu huonontavan kyvyn tunnistamiseen. Siksi olisi hyödyllistä kehittää geneettinen koetin spesifisten sekvenssien määrittämiseksi plasmideissa ja kromosomeissa, tämä on välttämätöntä katabolisen potentiaalin määrittämiseksi, vaikka tätä potentiaalia ei ekspressoita. Tällaiset koettimet on suunniteltu TOL -plasmideille. Menetelmällä voidaan tunnistaa yksi bakteeripesäke, joka sisältää TOL -plasmidin 106 Escherichia coli -pesäkkeen joukosta. Tällainen tehokas työkalu auttaisi pitkälle piilevien katabolisten toimintojen eristämiseen. [...]

Tyylikkään tekniikan kehittäminen DNA: n "kloonaamiseksi", jotta saadaan suuri määrä tarkkoja kopioita tietyistä DNA -fragmentteista (kuva 13.4), on äskettäin avannut uusia näköaloja genomin rakenteen, organisaation ja toiminnan tutkimuksessa. Jos kaksijuosteinen DIC katkaistaan ​​jollakin "restriktio" -entsyymillä (yksi nukleaaseista), joka tunnistaa ja katkaisee spesifisesti lyhyet nukleotidisekvenssit (4-6 paria), syntyy hyvin toistettavia DNA-fragmentteja. Kahden DNA-juosteen päät ovat yleensä siirtyneet toisiinsa nähden kaksijuosteisen molekyylin leikkauskohtien spesifisyyden vuoksi, joiden ketjut ovat toisiaan täydentäviä emäskoostumuksessa. DNA lisätään tavallisesti plasmin geeniin, joka on tärkeä valinnan kannalta, kuten antibioottiresistenssigeeniin, joka sallii tällaista plasmidia sisältävät bakteerit kasvamaan antibiootin läsnä ollessa. [...]

Bakteereissa monistumisen aikana muodostuu monia plasmidien kopioita, ja siten on mahdollista "kasvattaa" suuria määriä insertoituja DNA -fragmentteja ja sitten yksinkertaisesti eristää ne uudelleen digestoimalla samalla restriktioentsyymillä erottamalla syntyneet tuotteet geelillä elektroforeesi. Tämän DNA -yhdistelmämenetelmän käyttö on mullistanut geenien tutkimuksen. [...]

Äskettäin havaittiin, että mutageeninen vaikutus bakteeri-DNA-viruksiin kohdistuu säteisiin, joiden aallonpituus on 320-400 nm (alue lähellä näkyvän valon vyöhykettä), joilla on alhainen intensiteetti. Tämän aallonpituusalueen säteilyn mahdollista vaikutusta kasvien viruksiin ei ole vielä havaittu. [...]

Bakteerien DNA: lle saadut uudelleen assosiaatio -riippuvuuden käyrät SOT: sta eivät ole taivutettuja, ja eukaryoottien DIC yhdistyy uudelleen eri tyypin mukaan (kuva 13.2). Pienillä DNA-pitoisuuksilla ja lyhyellä inkubaatioajalla havaitaan huomattava osa yksijuosteisesta DNA: sta, ja kun COT kasvaa, muodostuu lisämäärä kaksijuosteisia molekyylejä, jolloin saadaan kaksivaiheinen käyrä. Nopea uudelleen kyllästyminen alhaisilla COT -arvoilla osoittaa, että jotkin eukaryoottien sekvenssit toistuvat monta kertaa, eli jopa 10 000 kertaa tai enemmän. [...]

CXS: n puuttumista voidaan jäljitellä myös tapauksissa, joissa testifaagien DNA ei sisällä tutkittavan kannan restriktioendonukleaasin tunnistamia kohtia. Tämä ilmiö on yksi bakteerivirusten evoluution mukautuvista muutoksista, joiden tarkoituksena on auttaa heitä voittamaan CXS -este. Valintapaineen vaikutus tässä nimenomaisessa tapauksessa ilmaistaan ​​tilastollisesti merkitsevässä vähenemisessä tai jopa täydellisessä eliminoinnissa nukleotidisekvensseissä faagi -DNA: ssa, jotka ovat bakteeriviruksen isäntäsoluille ominaisten restriktioendonukleaasien substraatti. [...]

Lindegren kuvasi mahdollisia vaiheita bakteriofagin muodostumisessa profaagin DNA: sta, mikä viittaa siihen, että profagi syntyy vahingossa soluun saapuneen vieraan bakteeri -DNA: n fragmenttina, joka jakautuu synkronisesti bakteeri -DNA: n kanssa alkuvaiheessa. Seuraava tärkeä vaihe viruksen kehityksessä olisi sellainen muutos profaagissa, jonka seurauksena sen lisääntyminen isäntäsolun DNA: sta riippumatta olisi mahdollista; seurauksena profaasi käyttäisi. kaikki saatavilla olevat nukleotidit, mikä häiritsee isäntäsolun kasvua. Lopuksi jossain myöhemmässä vaiheessa voitaisiin muodostaa suojaava proteiinipäällyste ja syntyä muita proteiineja, joiden olisi pitänyt varmistaa DNA: n selviytyminen isäntäorganismin ulkopuolella ja uusien solujen tehokas tartunta. Irrotettu pala bakteeri -DNA: ta ilmeisesti koodaa ensin proteiineja, jotka on mukautettu bakteeritoimintoihin. Hyvin merkittäviä muutoksia DNA: ssa tarvitaan niin monimutkaisille ja erikoistuneille kohteille kuin esimerkiksi E. coli T2 -faagi, joka lisäksi sisältää emäksiä, joita ei ole bakteeri -DIC: ssä. [...]

Bakteerien geneettiset tiedot eivät rajoitu bakteerisolun nukleoidissa olevaan DNA: han. Kuten jo kirjan aiemmissa osissa todettiin, kromosomin ulkopuoliset elementit, jotka ovat saaneet plasmidien yleisen nimen, toimivat myös perinnöllisten ominaisuuksien kantajina. Toisin kuin ydinekvivalenttien DNA, nukleoidit, jotka ovat bakteerisolun organelleja, plasmidit ovat itsenäisiä geneettisiä elementtejä. Plasmidien häviäminen tai niiden hankkiminen ei vaikuta solun biologiaan (plasmidien hankinnalla on positiivinen vaikutus vain koko populaatioon, mikä lisää lajin elinkelpoisuutta). Läpäisevät plasmidit ovat niitä, jotka aloittavat luovuttajaominaisuudet isäntäsoluissa. Samaan aikaan jälkimmäiset saavat uuden laadun - kyvyn konjugoitua vastaanottajasolujen kanssa ja antaa niille plasmidit. Vastaanottavat solut, jotka hankkivat plasmideja konjugaation aikana, muuttuvat itse luovuttajiksi. [...]

Adsorption puuttuminen ei tyhjennä bakteerivirusten ja mikrobisolujen välisen vuorovaikutuksen erilaisia ​​vaihtoehtoja. Ne havainnollistavat vain yhtä ilmiön puolta, nimittäin solujen puolustusmekanismien ilmenemistä, jotka fenotyyppisesti (kasvun puutteen kriteerin mukaan) jäljittelevät rajoitusta. Kuitenkin on olemassa toinen variantti solu-bakteriofagin vuorovaikutuksesta, joka voi jäljitellä CXS: n puuttumista. Esimerkkejä tällaisista mekanismeista ovat faagigeenien koodaamien estäjien ja metylaasien synteesi, jotka suojaavat virus -DNA: ta tyypin II restriktioendonukleaasien vaikutukselta. [...]

Kloorin desinfioiva vaikutusmekanismi liittyy bakteerisolun aineenvaihduntahäiriöön veden desinfiointiprosessissa. Samalla paljastettiin vaikutus bakteerien entsymaattiseen aktiivisuuteen, erityisesti dehydrogenaaseihin, jotka katalysoivat bakteerisolun redoksireaktioita. AM Skidalskaya (1969) tutki kloorin vaikutusta bakteerien aminohappojen dekarboksylaatioprosessiin tarkasti spesifisten entsyymien, dekarboksylaasien läsnä ollessa, ja määritteli myös E. coli DNA: n nukleotidikoostumuksen desinfiointiprosessin päätyttyä eri tasoilla bakterisidinen vaikutus. [...]

T-ryhmän bakteriofagit ovat 100 x 25 nm: n koivet. Heidän genominsa on DNA. Ne ovat virulentteja faageja, koska bakteerisolujen tartuttamisen jälkeen jälkimmäiset hajotetaan vapauttamalla suuri määrä vasta syntetisoituja faagihiukkasia. [...]

Bakteeriplasmidit ovat sytoplasmasta löytyviä geneettisiä rakenteita ja ne ovat DNA -molekyylejä, joiden koko on 2 250 - 400 000 emäsparia. Niitä esiintyy kromosomeja lukuun ottamatta yhdestä useisiin kymmeniin kopioihin yhtä bakteerisolua kohti. [...]

Kanta Pseu.dom.onas vug1 aeri. pkaSeoIcolalla on 150 kbp pitkä plasmidi, joka voi replikoitua itsenäisesti tai integroitua bakteerikromosomiin. Myöhempi epätarkka poistaminen mahdollisti 35 - 270 kbp: n pituisten plasmidiperheiden saamisen, joista osa sisälsi suuria kromosomaalisen DNA: n segmenttejä. [...]

Evoluution aikana bakteerit ovat kehittäneet kyvyn syntetisoida niin sanottuja restriktioentsyymejä (endonukleaaseja), joista on tullut osa solun (bakteerien) restriktio-modifikaatiojärjestelmää. Bakteereissa restriktiomodifiointijärjestelmät ovat solunsisäinen immuunipuolustusjärjestelmä vieraita DNA: ta vastaan. Toisin kuin korkeammat organismit, joissa virusten, bakteerien ja muiden taudinaiheuttajien tunnistaminen ja tuhoaminen tapahtuu solunulkoisesti, bakteereissa suojaa vieraalta DNA: lta (kasvien ja eläinten DNA, jossa he elävät) tapahtuu solunulkoisesti, eli kun vieras DNA tunkeutuu bakteerien sytoplasmaan . Bakteerien suojelemiseksi evoluution aikana he ovat myös kehittäneet kyvyn "leimata" oma DNA metyloivilla emäksillä tietyissä sekvensseissä. Tästä syystä vieraat DNA: t, koska niissä ei ole metyyliryhmiä samoissa sekvensseissä, sulatetaan (leikataan) fragmenteiksi eri bakteerirestriktioentsyymeillä ja hajotetaan sitten bakteerien eksonukleaaseilla nukleotideiksi. Voimme sanoa, että tällä tavalla bakteerit suojautuvat kasvien ja eläinten DNA: lta, joiden kehossa ne elävät tilapäisesti (patogeeneinä) tai pysyvästi (saprofyyteinä). [...]

Bakteerien perinnölliset ominaisuudet tai yksittäiset piirteet on koodattu perinnöllisyysyksiköihin - geeneihin, jotka sijaitsevat lineaarisesti kromosomissa DNA -juosteen varrella. Näin ollen geeni on DNA -juosteen fragmentti, ja jokainen ominaisuus vastaa tiettyä geeniä, ja usein vielä pienempi pala DNA: ta on kodoni. Toisin sanoen tiedot kaikista bakteerien ominaisuuksista sijaitsevat lineaarisessa järjestyksessä DNA -juosteessa. Samaan aikaan bakteereilla on vielä yksi ominaisuus. Eukaryoottien ytimet sisältävät yleensä useita kromosomeja, niiden lukumäärä ytimessä on vakio jokaisessa lajissa. Bakteerinukleoidi sisältää vain yhden DNA -juosteen renkaan eli yhden kromosomin. Bakteerisolun perinnöllisten ominaisuuksien määrää ei kuitenkaan käytetä yhteen kromosomiin tai renkaan muotoiseen kaksijuosteiseen DNA-kierukkaan sisältyvän tiedon määrällä. Plasmidit sisältävät DNA: ta, joka sisältää myös geneettistä tietoa, joka välitetään emosolusta tyttärelle. [...]

Mutaatiot ovat muutoksia solun geneettisessä laitteistossa, johon liittyy muutoksia näiden geenien hallitsemissa ominaisuuksissa. Erota DNA: n makro- ja mikrovauriot, mikä muuttaa solun ominaisuuksia. Makromuutoksia, nimittäin: DNA-osan (jakautumisen) menettäminen, erillisen osan liike (translokaatio) tai tietyn molekyyliosan kääntyminen 180 ° (inversio), havaitaan suhteellisen harvoin bakteereissa. mutaatiot ovat niille paljon luonteenomaisempia, eli yksittäisten geenien laadulliset muutokset, esimerkiksi typpipohjaisen parin korvaaminen. Mutaatiot ovat suoria ja käänteisiä tai käänteisiä. Suorat ovat villityyppisten organismien mutaatioita, esimerkiksi menetys kyvystä syntetisoida itsenäisesti kasvutekijöitä, eli siirtyminen prototoksiasta auksotrofiaan. Käänteiset mutaatiot edustavat paluuta tai palautumista villityyppiin. Kyky kääntää on ominaista pistemutaatioille. Mutaatioiden seurauksena muut tärkeät piirteet, kuten kyky itsenäisesti syntetisoida aminohappoja ja vitamiineja (auksotrofiset mutantit), ja kyky muodostaa entsyymejä muuttuvat. Näitä mutaatioita kutsutaan biokemiallisiksi mutaatioiksi. Myös mutaatiot, jotka johtavat muutoksiin herkkyydessä antibiooteille ja muille mikrobilääkkeille, ovat hyvin tunnettuja. Alkuperän mukaan mutaatiot jaetaan spontaaneihin ja indusoituihin. Spontaani syntyy spontaanisti ilman ihmisen väliintuloa ja ovat luonteeltaan satunnaisia. Tällaisten mutaatioiden esiintymistiheys on hyvin alhainen ja vaihtelee välillä 1 X 10 ”4-1 X 10–10. Indusoituja syntyy, kun mikro -organismit altistuvat fysikaalisille tai kemiallisille mutageenisille tekijöille. Fysikaalisia tekijöitä, joilla on mutageenisia vaikutuksia, ovat ultravioletti- ja ionisoiva säteily sekä lämpötila. Monet yhdisteet ovat kemiallisia mutageeneja, ja niistä aktiivisimpia ovat ns. Supermutageenit. Luonnollisissa olosuhteissa ja kokeellisesti bakteeripopulaatioiden koostumuksessa voi tapahtua muutoksia kahden tekijän - mutaatioiden ja automaattisen valinnan - seurauksena, joka johtuu joidenkin mutanttien sopeutumisesta ympäristöolosuhteisiin. Tällaista prosessia havaitaan ilmeisesti ympäristössä, jossa vallitseva elintarvikkeiden lähde on synteettinen aine, esimerkiksi pinta -aktiivinen aine tai kaprolaktaami. [...]

Yksittäistä E. coli -solua ympäröi noin 40 nm paksuinen kolmikerroksinen soluseinä, joka on "pussi" tai "kirjekuori", joka sisältää solupitoisuuden noin 2 x 10 1 N g proteiinia, 6 x 10 16 g DNA: ta ja 2 x 10 14 g RNA: ta (pääasiassa ribosomaalinen RNA). Bakteerisolussa syntetisoidaan noin 2000 erilaista proteiinia, joista suurin osa on sytoplasmassa. Joidenkin proteiinien pitoisuus on 10 "® M, kun taas toisten luokkaa on 2 x 10" 4 M (10-200 000 molekyyliä solua kohti). [...]

Yksisoluisissa organismeissa seksuaalinen lisääntyminen tapahtuu useissa muodoissa. Konjugaatiota löytyy myös siliaateista, joissa tämän prosessin aikana ytimet siirtyvät yksilöltä toiselle, minkä jälkeen jälkimmäinen jakautuu. [...]

Bakteerit: prokaryootit ("esisoluiset") yksisoluiset organismit. Niiden soluissa ei ole sytoplasmasta erotettua ydintä. Kuitenkin geneettinen ohjelma, kuten kaikissa elävissä organismeissa, on koodattu DNA: n nukleotidisekvenssiksi ja sisältää tietoa proteiinien rakenteesta. Bakteerisolut eivät sisällä organelleja, kuten kloroplasteja (erikoistuneet fotosynteesiin) ja mitokondrioita (erikoistuneet soluhengitykseen ja ATP -synteesiin). Nämä biokemialliset prosessit tapahtuvat sytoplasman bakteereissa. [...]

Erittäin pieni solukoko on bakteereille ominainen, mutta ei tärkein ominaisuus. Kaikkia bakteereja edustavat erityiset solutyypit, joilla ei ole todellista ydintä ja joita ympäröi ydinkalvo. Bakteerien ytimen analogi on nukleoidi - DNA: ta sisältävä plasma, jota ei ole rajattu sytoplasmasta kalvolla. Lisäksi bakteerisoluille on ominaista mitokondrioiden, kloroplastien puuttuminen sekä kalvorakenteiden ja soluseinien erityinen rakenne ja koostumus. Organismeja, joiden soluista puuttuu todellinen ydin, kutsutaan prokaryooteiksi (esiydin) tai protosyyteiksi (eli organismeiksi, joilla on primitiivinen solujärjestys). [...]

Mykoplasmasolut ovat muodoltaan soikeita ja niiden koko on halkaisijaltaan noin 0,1-0,25 nm (kuva 43). Niille on tunnusomaista ohut ulompi plasmamembraani (paksuus - noin 8 nm), joka ympäröi sytoplasmaa, joka sisältää DNA -molekyylin, joka riittää koodaamaan noin 800 erilaista proteiinia, erityyppistä RNA: ta, ribosomeja, joiden halkaisija on noin 20 nm. Niiden sytoplasma sisältää erilaisia ​​sulkeumia proteiinien, lipidirakeiden ja muiden yhdisteiden muodossa. Riittämättömän solujäykkyyden vuoksi mykoplasmakalvot kulkevat bakteerisuodattimien läpi. [...]

Havaittiin, että aktivoidut aminohapot sitoutuvat ribosomeihin ja taitetaan polypeptidiketjuun ytimestä saatujen geneettisten tietojen mukaisesti informaatioteknologisen (matriisi) RNA: n (mRNA) kautta, joka ikään kuin lukee vastaavat tiedot DNA: sta ja lähettää se ribosomeihin. Useita proteiineja on syntetisoitu eristetyillä ribosomeilla, ja merkittyjen aminohappojen sisällyttäminen niihin on havaittu. Matriisin rooli proteiinisynteesissä on mRNA: lla, joka on kiinnittynyt ribosomiin. Jälkimmäisen pinnalla tapahtuu vuorovaikutus aminohappokompleksin, seuraavaa aminohappoa kuljettavan kuljetus -RNA: n ja lähetti -RNA: n nukleotidisekvenssin välillä, joka toimii kerran ribosomissa ja polypeptidiketjun synteesin jälkeen hajoaa, ja juuri syntetisoitu proteiini kerääntyy ribosomeihin. Bakteerisolussa, jonka regenerointiaika on 90 minuuttia, mRNA: n kiertonopeus saavuttaa 4-6 sekuntia. [...]

Sytoplasma on kolloidinen liuos, jonka dispergoitunut faasi on monimutkaisia ​​proteiiniyhdisteitä ja rasvoja lähellä olevia aineita ja dispersioväliaine on vesi. Jotkut bakteerien muodot sytoplasmassa sisältävät sulkeumia - rasva-, rikki-, glykogeenipisaroita jne. Bakteerisolujen vakio -osat ovat sytoplasmisen kalvon erityisiä kasvuja - mesosomeja, jotka sisältävät entsymaattisia redoksijärjestelmiä. Näissä muodostelmissa on pääasiassa prosesseja, jotka liittyvät bakteerien hengitykseen. Pienissä sulkeumissa - ribonukleiinihappoa sisältävissä ribosomeissa suoritetaan proteiinien biosynteesi. Useimmilla bakteerityypeillä ei ole erillistä ydintä. Ydinaine, jota edustaa DNA, ei ole erotettu sytoplasmasta ja muodostaa nukleoidin. Solun elintärkeään toimintaan tarvittavien aineiden kuljetus ja aineenvaihduntatuotteiden poistaminen suoritetaan erityisten kanavien ja ontelojen kautta, jotka on erotettu sytoplasmasta kalvolla, jolla on sama rakenne kuin sytoplasmalla. Tätä rakenteellista muodostumista kutsutaan endoplasmisen retikulumiksi (reticulum). [...]

Ajatusta bakteerien vaihtelevuudesta ja perinnöllisyydestä ei voida muodostaa tietämättä joitakin prokaryoottisolun molekyyligenetiikan määräyksiä. Mikrobiviljelmien sopeutumisprosessit muuttuviin ympäristöolosuhteisiin perustuvat vaihtelevuuteen ja perinnöllisyyteen, jotka ovat osa bakteerigeneettiä. Kun esitetään bakteerisolun sytologiaa, DNA: n ja RNA: n rakenne ja niiden rooli solun elämässä on jo otettu huomioon. DNA: n ominaisrakenne säilyy jokaisessa lajissa ja siirtyy jälkeläisille sukupolvelta toiselle, kuten muutkin piirteet. Bakteeri-DNA on kaksijuosteinen kierre, joka sulkeutuu renkaaseen. Nukleoidissa sijaitseva bakteeri -DNA: n rengasketju ei sisällä proteiinia. Tällainen DNA -rengas vastaa eukaryoottisolun kromosomia. Tiedetään, että eukaryoottisolujen kromosomi sisältää DNA: n lisäksi aina proteiinikomponentin. Tästä seuraa, että käsite kromosomista eukaryooteissa on jonkin verran erilainen kuin käsite bakteerien kromosomista. DNA -juoste, joka on bakteerien kromosomi, vaihtelee tietysti lajeittain. DNA: n sokeri-fosfaattikomponentti on sama kaikille bakteerityypeille; typpiemästen järjestely ja niiden yhdistelmä päinvastoin vaihtelevat eri lajeilla. [...]

Kasvava valikoimaton antibioottien käyttö karjassa, joita käytetään pieninä annoksina kasvunedistäjinä ja ennaltaehkäisevänä toimenpiteenä stressin aiheuttamaa ruoansulatuskanavan häiriötä vastaan ​​kotieläimissä, johtaa antibioottiresistenssin R-tekijän yleistymiseen mikrobipopulaatioissa. yhdestä bakteerisolusta toiseen konjugaation aikana. Lähetys tapahtuu plasmidin kautta, joka on pyöreä kromosomin ulkopuolinen DNA, joka kykenee replikoitumaan. [...]

Toisin kuin virulentit faagit, tunnetaan niin sanottuja lievästi vaikuttavia faageja tai yksinkertaisesti lieviä faageja. Tyypillinen tällaisten faagien edustaja on X -faagi, jota on myös käytetty ja jota käytetään kokeellisena mallina monien molekyyligeneetin kysymysten selvittämiseksi. Phage X: llä on kaksi tärkeää ominaisuutta. Virulenttisten faagien tavoin se voi tartuttaa bakteerisoluja, lisääntyä vegetatiivisesti, tuottaa satoja kopioita soluissa ja hajottaa soluja vapauttamalla kypsät faagihiukkaset. Tämän faagin DNA voidaan kuitenkin sisällyttää bakteerikromosomiin ja muuttua profaagiksi. Tässä tapauksessa tapahtuu niin kutsuttu bakteerien lysogenisaatio, ja profaagia sisältäviä bakteereja kutsutaan lysogeenisiksi. Lysogeeniset bakteerisolut voivat omistaa profaagin äärettömän pitkään ilman lyysiä. Hajoaminen uusien faagipartikkeleiden vapautumisen kanssa havaitaan sen jälkeen, kun lysogeeniset bakteerit ovat altistuneet mille tahansa tekijälle, esimerkiksi UV -säteilylle, joka saa aikaan profaagin kehittymisen faagiksi. Lysogeenisten bakteerien tutkimus mahdollisti useita uusia tietoja eri proteiinien roolista faagigeenien toiminnassa. [...]

Useiden korkeampien kasvien kloroplastien genomi koostuu 120 geenistä. Kloroplastien genomi on hyvin samanlainen kuin bakteerien genomi sekä organisaatiossa että toiminnassa. Intronit luultavasti puuttuvat ihmisen mitokondrioiden genomista, mutta intronit löytyvät joidenkin korkeampien kasvien kloroplastien DNA: sta sekä sieni -mitokondrioiden DNA: sta. Uskotaan, että ylempien kasvien kloroplastien genomit pysyvät muuttumattomina noin useita miljoonia vuosia. On mahdollista, että tällainen muinaisuus on ominaista myös nisäkkäiden, myös ihmisten, mitokondrioiden genomeille. [...]

Nykyaikaiset geenien työtä kuvaavat kaavat perustuvat biokemiallisilla ja geneettisillä menetelmillä saatujen kokeellisten tietojen loogiseen analyysiin. Hienoelektronimikroskooppisten menetelmien avulla voit kirjaimellisesti nähdä solun perinnöllisen laitteen työn. Äskettäin on saatu elektronimikroskooppisia kuvia, jotka osoittavat, kuinka bakteeri-DNA: n matriisilla niillä alueilla, joilla RNA-polymeraasimolekyylit (entsyymi, joka katalysoi DNA: n transkription RNA: ksi) on kiinnitetty DNA: han, tapahtuu i-RNA-molekyylien synteesi . Lineaariseen DNA-molekyyliin nähden kohtisuorassa olevat m-RNA-säikeet liikkuvat matriisia pitkin ja kasvavat. Kun RNA -juosteet pidentyvät, niihin kiinnittyvät ribosomit, jotka puolestaan ​​liikkuvat RNA -juosetta pitkin kohti DNA: ta ja suorittavat proteiinisynteesiä. [...]

Transduktiolla tarkoitetaan geneettisen materiaalin siirtämistä luovuttajabakteerista vastaanottajabakteeriksi faagia käyttäen. Lederberg ja hänen kollegansa Salmonella typhimuriumista löysivät ensimmäisen kerran transduktiotapahtuman vuonna 1951. Erota nyt epäspesifinen ja spesifinen transduktio. Epäspesifisellä transduktiolla minkä tahansa ominaisuuden faagisiirto luovuttajabakteerista vastaanottajabakteeriin on mahdollista. Siirto suoritetaan vain kohtalaisilla (ei-virulenteilla) faageilla. Kohtalaiset faagit voivat tartuttaa bakteereja, mutta ne eivät lisäänty niissä eivätkä aiheuta hajoamista, vaan ne sisältyvät bakteerisolun DNA: han ja tässä ei-tarttuvassa tilassa ns. solusta soluun lisääntymisen aikana. Profagia sisältäviä bakteeriviljelmiä kutsutaan lysogeenisiksi. Näissä viljelmissä, joilla on pieni esiintymistiheys (yhdessä 102 - 105 solusta), havaitaan spontaania faagien lisääntymistä ja solujen hajoaminen tapahtuu, kun vapautuu faagipartikkeleita, jotka havaitaan käyttämällä indikaattoribakteereja, joille tällainen faagi on virulentti. [. ..]

Kokeet suoritettiin kolmikammioisella kennolla, joka koostui keskitetystä työkammiosta ja kahdesta elektrodikammiosta. Työkammioon, jonka koko oli 25 x 7 x 37 mm (pituus x leveys x korkeus), joka oli erotettu elektrodista sellofaanikalvoilla, asetettiin 750 mg puuvillaa. Testiaineiden alkuperäinen liuos syötettiin sen läpi alhaalta ylös tasaisella nopeudella. Yhdisteiden pitoisuutta työkammioon (C0) syötetyissä lähtöliuoksissa ja kammiosta poistuvissa liuoksissa (Ci) seurattiin proteiinien ja nukleiinihappojen absorptiomaksimilla aaltojen lukumäärällä (35,5-38) X 103 cm-1 käyttäen Specord UV-VIS UV-spektrofotometriä. Elektrodikammiot täytettiin rakeisella aktiivihiilellä ja tislattua vettä johdettiin niiden läpi erillisellä virtauksella.

Bakteerisolujen geneettisen tiedon kantaja on DNA. Se on kaksoiskierre, joka koostuu kahdesta polynukleotidiketjusta. DNA: ta on verrattu kierreportaisiin ja kaksinkertaiseen sähkökaapeliin. DNA -selkäranka koostuu fosfaattiryhmistä ja deoksiriboosista. Polypeptidiketjut on kytketty toisiinsa vetysidoksilla, jotka pitävät toisiaan täydentäviä typpiemäksiä. Bakteeri -DNA: n rakenne on samanlainen kuin eukaryoottisolujen (kasvit, eläimet, sienet). Toisin kuin bakteerit, viruksia viruksissa edustaa yksi nukleiinihappo - DNA tai RNA. Bakteerisoluilla voi DNA: n lisäksi olla geneettisesti täydellisiä muodostelmia, jotka toimivat itsenäisesti. On korostettava, että DNA: n lisäksi bakteeriperinnöllisyyden kantajat ovat plasmideja ja episomeja. Tässä suhteessa mitä tahansa bakteerisolun rakennetta, joka kykenee replikoitumaan, kutsutaan replikoniksi, eli bakteerien replikonit ovat nukleotideja, plasmideja, episomeja. Plasmidit eivät ole sitoutuneet nukleotidiin, ne sijaitsevat solun sytoplasmassa itsenäisesti, episomit voivat olla vapaassa tilassa, mutta useimmiten ne replikoituvat yhdessä DNA: n kanssa.

Bakteerikromosomia edustaa yksi kaksisäikeinen, pyöreä DNA-molekyyli, ja sitä kutsutaan nukleotidiksi. Venytetty nukleotidi on noin 1 mm pitkä. Nukleotidi vastaa ydintä. Se sijaitsee bakteerien keskellä. Toisin kuin eukaryooteilla, bakteerien ytimessä ei ole ydinkalvoa, nukleolia eikä emäksisiä proteiineja (histoneja). Nukleotidi voidaan havaita valomikroskoopilla. Tätä varten solu on värjättävä erityisillä menetelmillä: Fehlgenin tai Romanovsky-Giemsan mukaan. Elektronimikroskooppinen tutkimus osoitti, että DNA: n toinen pää on kiinnittynyt solukalvoon. Ilmeisesti tämä on välttämätöntä DNA: n replikaatioprosessille.

Kasvavat bakteerit koeputkessa. Kuva: Tess Watson

Toisin kuin eukaryoottisoluissa, prokaryooteista puuttuvat mitokondriot, Golgi -laite ja endoplasminen verkkokalvo.

Jokainen DNA -juoste koostuu linkkeistä - nukleotideista. Nukleotidi sisältää yhden typpiemäksistä (adeniini, guaniini, tymiini tai sytosiini) deoksiriboosi ja fosforihappo. Noin 1500 nukleotidia muodostaa keskikokoisen geenin. Siten geeni on tietty DNA -osa, joka vastaa tietyn ominaisuuden ilmentymisestä ja kehittymisestä. Geenit DNA: ssa sijaitsevat lineaarisesti, ne ovat erillisiä, kykeneviä replikoitumaan. Synteettisen proteiinin aminohapposekvenssi määräytyy geenin nukleotidisekvenssin perusteella.

Toiminnalliselta kannalta geenit on jaettu rakenne-, säätely-, promoottori- ja operaattorigeeneihin.

Rakennegeenit ovat geenejä, jotka määrittävät biologisiin reaktioihin ja solurakenteiden muodostumiseen liittyvien entsyymien synteesin.

Säätelygeenit ovat vastuussa aineenvaihduntaa säätelevien proteiinien synteesistä. Nämä geenit voivat vaikuttaa rakennegeenien aktiivisuuteen.

Promoottorigeenit määrittävät transkription alkamisen. Ne ovat pala DNA: ta, joka tunnistaa DNA-riippuvaisen RNA-polymeraasin.

Operaattorigeenit välittävät rakennegeenejä, promoottorialuetta ja säätelygeenejä.

Geenien säätelijöiden, promoottoreiden, operaattoreiden ja rakennegeenien kokoelmaa kutsutaan operoniksi. Näin ollen operoni on toiminnallinen geneettinen yksikkö, joka on vastuussa tietyn mikro -organismin piirteen ilmentymisestä.

Erota indusoituvat ja tukahduttavat operonit. Esimerkiksi indusoitavissa oleva operoni on Lac -operoni, jonka geenit ohjaavat laktoosia hyödyntävien entsyymien synteesiä mikrobisolussa. Jos solu ei tarvitse laktoosia, operoni pidetään inaktiivisena ja päinvastoin.

Esimerkki tukahduttavasta operonista on tryptofaani -operoni, joka tuottaa tryptofaanituotantoa. Tämä operoni toimii yleensä jatkuvasti, ja sen repressoriproteiini on passiivisessa tilassa. Jos tryptofaanipitoisuus kasvaa solussa, aminohappo sitoutuu repressoriin ja aktivoi sen. Repressori estää toimivan operonin ja keskeyttää tryptofaanisynteesin.

DNA: n tärkein ominaisuus on kyky replikoitua. Replikointi voi olla teeta- ja sigmatyyppinen. Teeta-tyyppinen DNA: n replikaatio alkaa tietystä pisteestä "pullistuman" muodossa ja leviää pitkin molekyyliä kahteen suuntaan kulkiessaan välirakenteen läpi, joka muistuttaa kreikkalaista teeta-kirjainta. Tämän tyyppisellä replikaatiolla yksi alkuperäisen DNA -molekyylin säikeistä säilyy ja toinen syntetisoidaan nukleotideista.

Sigma-tyyppinen DNA: n replikaatio tapahtuu välirakenteen kautta, joka muistuttaa kreikkalaista kirjainta sigma, joten tämän tyyppinen nimi. Tämän tyyppistä replikaatiota havaitaan bakteerien ja joidenkin faagien konjugaation aikana. Tämän tyyppisellä replikaatiolla molemmat DNA-juosteet valmistuvat kaksijuosteiseksi DNA: ksi.

Bakteerien genomi suorittaa seuraavat toiminnot:

· Varmistaa biologisten ominaisuuksien siirron perintönä;

· Ohjelmoi erityisominaisuuksien sisältävän bakteeriproteiinin synteesin;

· Osallistuu bakteerien vaihtelun prosesseihin;

· Varmistaa lajin yksilöllisyyden säilymisen;

· Määrittää moninkertaisen resistenssin useille lääkeaineille.

BAKTERIEN MORFOLOGIA

Bakteerit- mikroskooppiset, yleensä yksisoluiset kasvit, jotka ovat luonteeltaan kasveja (mikrofloora); tietyille bakteerityypeille on ominaista tietty morfologia, jolla on riittävä pysyvyys. Bakteereja on kolme päämuotoa - pallomainen tai soikea (cocci), tikut (basillit) ja spiraali.

Cocci jaettu pariksi - diplokokit(neisseria); tetrakokit, järjestetty neljään neliön muotoon; pussia muodostavat kokit, tai sarkiinit sijaitsevat "lattiat"; streptokokit ketjuissa; stafylokokit muodostaen muodottomia klustereita, jotka muistuttavat hieman rypäleistä.

Sauvat... Sauvojen joukossa on yksittäinen, satunnaisesti sijoitetut bakteerit (enterobakteerit), diplobacilli, sijaitsevat pareittain (yhtä viivaa pitkin) ja streptobacilli, muodostavat ketjut (pernarutotikut).

Spiraalibakteerit jaettu kahteen ryhmään - vibrit ja muodoltaan samankaltaisia ​​bakteereja, joiden kaarevuus on enintään neljännes kierroskierrosta (kampylobakteeri), ja spirochetes ja spirillae, joilla on mutkia, jotka ovat yhtä tai useampaa kierukan kierrosta (kuppauksen aiheuttaja).

Mikä tahansa bakteeri koostuu kolmesta komponentista: pintarakenteista, solukalvoista ja sytoplasmasta.

Bakteerien pintarakenteet ovat kapseleita, flagella ja microvilli.

Kapselit ympäröivät monien bakteerien, myös patogeenisten, soluseinää. Kapseleista puuttuu järjestetty organisointi, joka on ominaista bakteerisoluseinälle. Mikrokapseleita eristetään, jotka havaitaan vain elektronimikroskoopilla mukopolmuodossa) ja makrokapseleita (havaitaan valomikroskopialla).

Useimmat bakteerikapselit koostuvat monimutkaisista polysakkarideista. Poi-värjäys Burri-Ginsin mukaan tai käyttämällä Neufeldin mukaista turpoamisreaktiota havaitaan. Kapselit voivat sisältää typpeä sisältäviä yhdisteitä, esimerkiksi pneumokokkeja (koostuvat polysakkarideista, glukosamiinista ja glukuronihaposta), mutta ne eivät saa sisältää typpeä, esimerkiksi leukonostok-kapseleita (jotka koostuvat dekstriinistä, levulaanista, fruktaanista ja muista polymeroiduista monosakkarideista).

Joidenkin bakteerien (Bacillus anthracis) kapselit koostuvat polysakkarideista ja polypeptideistä, jotka on muodostettu D-glutamiinihapon monomeereistä, jotka suojaavat bakteeria fagosyyttien proteolyyttisiltä entsyymeiltä.

Flagella ovat läsnä monissa bakteereissa ja tarjoavat liikkuvuutta. Flagellum on kierrekaareva filamentti, jonka "moottori" ajaa pyörimään sen kiinnityskohdassa kalvoon. Eri bakteereissa flagellan paksuus vaihtelee 12-18 nm, pituus voi olla 20 mikronia.

Bakteeriliput koostuvat proteiinista (flagelliini) ja ne on rakennettu sen alayksiköistä, joilla on suhteellisen pieni molekyylipaino. Flagellan säikeet saavat liikkeelle kalvosaranan kaltaisen peruskoukun, joka on kiinnitetty peruskehään, joka grampositiivisissa bakteereissa koostuu yhdestä ja gramnegatiivisista bakteereista kahdesta rengasparista. Renkaat toimivat "käyttölevynä" ja "laakerina" peptidoglykaanikerroksen sisäpinnalla. Koko rakenne suorittaa kemomekaanisen muuntimen (flagelliinimoottori) tehtävän.

Sijainti.

Peritrichs. Flagellat sijaitsevat koko soluseinän pinnalla (Enterobacteriaceae- ja Bacillaceae -perheiden bakteerit).

Monotrichs. Yksi paksu flagellum toisessa päässä (vibrios).

Politrichs. Nippu 2-50 lippua, jotka näkyvät yhtenä.

Polaariset liput ovat kiinnittyneet bakteerin toiseen tai molempiin päihin. Lofotrich- nippu flagellaa bakteerien (Pseudomonas) toisessa päässä. Amphitrix- kaksisuuntaiset säteet (Spirillum).

Microvilli(juonut, fimbria) nämä ovat proteiinikarvoja (10-useita tuhansia), joiden paksuus on 3-25 nm ja pituus jopa 12 mikronia.

A. Tavallinen juoma. Monilla gramnegatiivisilla bakteereilla on pitkät, ohuet pilit (fimbriat), jotka alkavat solukalvosta ja tunkeutuvat soluseinään. Ne muodostuvat samantyyppisistä proteiineista, joiden molekyylit muodostavat kierrelangan. Heidän päätehtävänä on bakteerien kiinnittyminen substraatteihin esim. limakalvopinnat, mikä on tärkeä tekijä kolonisaatiossa ja infektiossa. Lisäksi bakteerisolun lisääntynyt pinta -ala antaa sille lisäetuja ympäristön ravinteiden hyödyntämisessä.

B. F-juonut(hedelmällisyystekijä) - erityiset muodostumat, jotka osallistuvat bakteerien konjugointiin. Ne näyttävät onttoilta proteiiniputkilta, joiden pituus on 0,5-10 mikronia. Niiden muodostumista koodaavat plasmidit.

Solukalvo Useimmat bakteerit koostuvat soluseinämästä ja taustalla olevasta sytoplasmakalvosta.

Bakteerisoluseinä on ohut, joustava ja jäykkä, ja se voi puuttua kokonaan joissakin bakteereissa (esimerkiksi L-muodoissa ja mykoplasmoissa). Soluseinä suojaa bakteereja ulkoisilta vaikutuksilta, antaa niille ominaisen muodon, jonka kautta ravinteita kuljetetaan ja metaboliitteja vapautuu. Sen pinnalla on erilaisia ​​reseptoreita bakteriofageille, bakteriosiineille ja erilaisille kemikaaleille. CS ylläpitää sisäisen ympäristön pysyvyyttä ja kestää merkittävää sisäistä painetta (esimerkiksi grampositiivisten bakteerien solunsisäisten aineiden osapaine voi saavuttaa 30 ilmakehää). CS -elementtien rakenne ja koostumus määrää kyvyn havaita väriaineita, ts. heidän tinctoriaaliset ominaisuudet... Yksi bakteerien erilaistumisen perusperiaatteista perustuu kykyyn havaita ja säilyttää gentianvioletin ja jodin värikompleksi solun sisällä tai menettää se alkoholilla käsittelyn jälkeen (Gram -tahra). Näin ollen erotetaan gram-positiiviset (väriltään violetti-violetti) ja gram-negatiiviset (punainen).

Bakteeri -CS: n pääkomponentti on peptidoglykaani (mureiini). Peptidoglykaani on suhteellisesti korkeampi grampositiivisissa bakteereissa: noin 40 kerroksen paksun mureiiniverkoston osuus on 30-70% CW: n kuivamassasta. Gramnegatiiviset bakteerit sisältävät vain 1-2 kerrosta mureiinia, mikä on noin 10% CW: n kuivamassasta.

Peptidoglykaania edustavat polymeerimolekyylit, jotka koostuvat toistuvista disakkaridiryhmistä, joiden muodostumisessa N-asetyyliglukosamiini jaN-asetyylimuraamihappo, jälkimmäinen sitoo disakkarideja oligopeptideihin (20 tunnetusta bakteerien CW -aminohaposta löydettiin vain 4 - glutamiinihappo, glysiini, lysiini ja alaniini). Bakteerin KS-koostumus sisältää myös ainutlaatuisia aminohappoja, esimerkiksi glutamiinihapon ja alaniinin diaminopimeliini- ja D-isomeerejä. Lysotsyymi hydrolysoi peptidoglykaanin katkaisemalla glykosidisidokset N-asetyyliglukosamiinin ja N-asetyylimuraamihapon välillä.

Peptidoglykaanin ristisilloitus muodostuu peptidisidoksen muodostamisesta sivupeptiidiketjun terminaalijäännöksen (tavallisesti D-alaniini) ja viereisen sivuketjun toiseksi viimeisen jäännöksen (L-lysiini tai diaminopimelihappo) välille.

Gram-positiivisilla bakteereilla on helposti organisoitu, mutta tehokas CS, joka koostuu pääasiassa useista peptidoglykaanikerroksista, mukaan lukien ainutlaatuinen teichoic happopolymeerit- ketjut, joissa on 8-50 glyseroli- tai ribitolitähdettä fosfaattisiltojen välityksellä.

Gramnegatiivisilla bakteereilla on ohuempi (verrattuna grampositiivisiin bakteereihin) CS, joka sisältää bimolekulaarisen peptidoglykaanikerroksen eikä sisällä teikohappoa.

Peptidoglykaanikerroksen päällä on ylimääräinen tai ulompi kalvo. Sen paksuus ylittää peptidoglykaanikerroksen koon.

Ulkokalvon komponentit: kaksoiskerros fosfolipidejä, proteiineja, polysakkarideja ja LPS, järjestetty mosaiikkikuvioon.

Kaksikerroksinen fosfolipidi kiinnittynyt peptidoglykaaniin lipoproteiineilla, jotka ylittävät periplasmisen tilan.

Proteiini, mukaan lukien porins kalvon muodostavat kanavat ovat mukana ionien ja hydrofiilisten yhdisteiden kuljettamisessa ulkoisesta ympäristöstä periplasmaan.

LPS muodostuu ydinpolysakkarideilla ja sivupolysakkaridiketjuilla kyllästetystä lipidiosasta (lipidi A). LPS: n polysakkaridiosalla on immunogeenisiä ominaisuuksia ja sitä kutsutaan O-Ar: ksi. Lipidiosa on lämpöstabiili ja vastaa endotoksiinin biologisista vaikutuksista.

Autolysiinit... Bakteeri -KS sisältää autolysiinejä - entsyymejä, jotka liuottavat peptidoglykaanikerroksen. Niiden toiminta on välttämätöntä CW -kasvuprosesseille, solujen jakautumiselle, itiöille ja pätevyyden saavuttamiselle muutoksen aikana.

Sytoplasminen kalvo(muuten solu tai plasmakalvo) on fyysinen, osmoottinen ja metabolinen este bakteerisolun sisäisen sisällön ja ulkoisen ympäristön välillä. CPM: llä on monimutkainen kolmikerroksinen rakenne, jolle on ominaista voimakas selektiivinen läpäisevyys. Joissakin bakteereissa periplasminen tila sijaitsee CPM: n ja CS: n välissä - ontelo, joka on täynnä entsyymejä (ribonukleaasi, fosfataasi, penisillinaasi jne.); Gramnegatiivisissa bakteereissa entsyymit kaadetaan vapaasti ympäristöön. Bakteerien CPM koostuu proteiineista, lipideistä, hiilihydraateista ja RNA: sta.

Proteiini Tuhannen näyttökerran hinta on jaettu osiin rakenteellinen ja toimiva. Jälkimmäiset sisältävät entsyymejä, jotka osallistuvat synteettisiin reaktioihin kalvon pinnalla, redoksiprosesseja sekä joitain erityisiä entsyymejä (esim. läpäisee).

MTC sijaitsee elektroninen bakteerien kuljetusjärjestelmä, energian tarpeiden täyttäminen.

Mesosomit - CPM: n monimutkaiset käyttöönotot, joiden toimintoja ei ole vielä täysin selvitetty. Niiden tiedetään liittyvän nukleoidiin ja liittyvät solunjakautumiseen ja itiöintiin.

Viereistä CPM: ää suojaavan CS: n poistaminen johtaa bakteerien hajoamiseen tai protoplastien ja sferoplastien muodostumiseen, jotka eroavat alkuperästä (vastaavasti grampositiivisista tai gramnegatiivisista bakteereista) sekä osmoottisesta resistenssistä. Isotonisessa ympäristössä pysyvät bakteerit, joista puuttuu KS, kykenevät absorboimaan O 2: ta ja emittoimaan CO 2: ta sekä lisääntymään.

L-muodot. Joidenkin ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta bakteerit voivat menettää CW: n muodostaen L-muotoja (nimetty D. Lister -instituutin mukaan, jossa ne eristettiin ensimmäisen kerran). Tällainen muutos voi olla spontaania (esimerkiksi klamydiassa) tai indusoitua (esimerkiksi antibioottien vaikutuksesta). Allokoida vakaa ja epävakaaL-muodot. Ensimmäiset eivät kykene kääntymään, kun taas jälkimmäiset palautetaan alkuperäiseen muotoonsa syy -tekijän poistamisen jälkeen.

Mykoplasmaryhmän edustajilla (luokka Mollicutes) ei ole soluseiniä.

Sytoplasma bakteerit - matriisi elintärkeiden reaktioiden toteuttamiseksi - erotetaan CS: stä sytoplasmakalvolla. Useimpien bakteerien sytoplasma sisältää DNA: ta, ribosomeja ja säilytysrakeita; loput tilasta on kolloidifaasin käytössä, sen pääkomponentit ovat liukoiset entsyymit ja RNA (templaatti ja kuljetus -RNA). Bakteereista puuttuu erilaisia ​​eukaryoottisoluille ominaisia ​​organelleja, ja niiden toiminnot suorittaa bakteeri -CPM.

DNA... Bakteerisolussa ei ole ydinkalvoa. DNA keskittyy sytoplasmaan kelassa, jota kutsutaan nukleoidiksi tai genoforiksi.

Genofor bakteereja edustaa kaksoiskierukkainen pyöreä pyöreä kovalenttisesti suljettu superkelattu DNA-molekyyli, joka vastaa 2-3% solun kuivasta massasta (yli 10 tilavuusprosenttia). Molekyyliviivan pituus vaihtelee 0,25 - 3 mm. Bakteerin DNA: n superkela ei sisällä histoneja. Genoforiin koodatun geneettisen tiedon määrä vaihtelee lajien välillä (esimerkiksi Escherichia coli -geeni koodaa noin 4000 erilaista polypeptidiä).

Plasmidit... Bakteereilla voi olla ylimääräinen DNA -molekyyli kromosomin ulkopuolisten elementtien muodossa tai integroituna genoforiin. Tällaisia ​​sulkeumia kutsutaan plasmideiksi (vastaavasti episomaalinen tai integroitu). Episomin DNA: lle on myös ominaista pyöreä muoto, mutta episomi on kooltaan pienempi kuin bakteerikromosomi. Plasmidit kantavat useita erilaisia ​​geenejä ja määrittävät usein bakteerien virulenssin, mutta plasmidien sisältämät tiedot eivät ole ehdottoman välttämättömiä bakteerisolulle.

Ribosomit bakteerit ovat monimutkaisia ​​pallomaisia ​​muodostelmia, jotka koostuvat erilaisista RNA -molekyyleistä ja monista niihin liittyvistä proteiineista. Kaikki koulutus toimii proteiinisynteesin paikana.

70 Sribosomit... Bakteerien ribosomien halkaisija on noin 20 nm. Sedimentaatiokerroin - 70S (Swedberg -yksiköt). Bakteeriset ribosomit koostuvat kahdesta alayksiköstä, joiden sedimentaatiokerroin on 50S toiselle ja 30S toiselle. Alayksiköiden liitto tapahtuu ennen proteiinisynteesin alkua. Kasvun voimakkuudesta riippuen bakteerisolu voi sisältää 5 000 - 50 000 ribosomia.

Bakteriostaattiset antibiootit (streptomysiini, tetrasykliini, kloramfenikoli) estävät proteiinisynteesiä estämällä joitain metabolisia prosesseja bakteerien ribosomeissa.

Varapelletit sisältävät väliaikaisen ylimäärän metaboliitteja. Rakeiden läsnäolo ja lukumäärä vaihtelevat bakteerityypin ja niiden metabolisen aktiivisuuden mukaan. Rakeina voidaan varastoida polysakkarideja (tärkkelys, glykogeeni, granuloosi), rasvoja (korkeampien eläinten rasvojen kaltaisia ​​triglyseridejä säilytetään Candida -suvun hiivassa; vaha - mykobakteereissa ja nocardiassa; β -hydroksivoihappopolymeerit - esimerkiksi Bacillus megaterium -soluissa), polyfosfaatteja (esimerkiksi volutiini, joka löydettiin ensimmäisen kerran Spirillum volutansista), rikkiä (bakteereissa, jotka hapettavat sulfidia sulfaatiksi), proteiineja - esimerkiksi protoksiinia (Bacillus thuringiensisissa ja siihen liittyvissä lajeissa).

DNA (deoksiribonukleiinihappo) on polymeeri, joka hoitaa, tallentaa ja välittää tietoa organismien elintärkeästä toiminnasta. Se toimii tiedonvälittäjänä erityyppisten RNA: iden ja proteiinien rakenteesta.

Prokaryoottisolun ydin sisältää pyöreän DNA: n - suljetun polymeerin, jolla ei ole terminaalisia geenejä. Näille molekyyleille (nukleotideille) on ominaista kiinnittyminen soluihin kalvoon sisältäpäin. Pyöreitä plasmideja on läsnä prokaryoottien ja alempien eukaryoottien soluissa. Lineaarinen DNA sisältää eläinten, kasvien ja sienien (eukaryootit) soluja.

Molekyylibiologian nopean kehityksen alku sai aikaan kaksijuosteisen rakenteen löytämisen vuonna 1953. Erinomaiset tutkijat, jotka tekivät ratkaisevan panoksen tähän läpimurtoon Francis Crick, James Watson, Maurice Wilkins, saivat Nobelin palkinnon vuonna 1962.

Kantajat

Jotkut virukset sisältävät pyöreän genomisen DNA: n. Ihmisillä pyöreä DNA löytyy mitokondrioiden sytoplasmasta. Rengasmaiset kantajat ovat esisoluisten organismien soluja - prokaryootteja: solujen organellit mitokondriot ja plastidit; yksinkertaisimmat yksisoluiset bakteerit. Prokaryootteja edustaa monia lajeja.

Pyöreä DNA

Edustavat valotrofit, klorofyllit ja karotenoidit käyttävät valoa energianlähteenä. Vetyä rinnastavat rikkibakteerit hapettavat rikkivetyä rikkiä ja sulfaatteja. Syanobakteerit, jakaessaan vettä, vapauttavat molekyylipitoista happea. Bakteerit - kemoautotrofit käyttävät epäorgaanisia aineita energiaksi. Nitriittejä saadaan ammoniakista absorboimalla hiiltä. Ne kykenevät hapettamaan rautaa rautaksi. Bakteerit ovat organotrofeja, jotka käyttävät fermentoinnin kemiallista reaktiota elämänlähteenä. Niitä kutsutaan myös anaerobisiksi.

On myös prokaryootteja, jotka ovat sopeutuneet elämään elävien olentojen ruumiissa. Niiden joukossa on lajeja, jotka hyödyttävät omistajiaan. Esimerkiksi bakteerit, jotka auttavat ruoansulatusta ja ravintoaineiden assimilaatiota. On lajeja, joista ei ole haittaa eikä hyötyä.

Toinen sinilevien prokaryoottien edustaja on sinilevät. Ne puhdistavat vettä, auttavat hajoamistuotteiden mineralisaatiota.

Replikointi

DNA: n pyöreä rakenne on tehokkain sen monistamiseen, toisin sanoen replikaatioon. Rengastyyppinen replikointi on melko yksinkertainen prosessi molekyylin kaksinkertaistamiseksi. Toisin sanoen täydentävyyden periaatteen mukaan toisessa ketjussa on jakautuminen ja kertyminen. Tämän seurauksena saamme kaksi tytär -DNA: ta, identtiset kopiot alkuperäisestä. Replikointi ei ole muuta kuin monisoluisen organismin kasvu tai yksisoluisen organismin lisääntyminen. Molekyylin rengasrakenteen tapauksessa kaksinkertaistamisprosessi etenee tarkimmin ilman virheitä terminaalisten geenien puuttumisen vuoksi.

Sovellus ja näkökulmat

Lääketieteen uusi aikakausi on rokotteiden keksiminen. Rokotteen kehittämisestä tehdään parhaillaan paljon tutkimusta. Tällaisen tutkimuksen tarkoituksena on estää ihmisten sairastuvuus.

DNA -rokotteet valmistetaan käyttämällä yhdistelmä -DNA -tekniikoita. Tarttuvat bakteerit heikentyvät keinotekoisilla geenimutaatioilla. Samanlaista periaatetta sovelletaan elävien yhdistelmärokotteiden valmistukseen. Ne saadaan lisäämällä geeni, joka koodaa solun immunogeenistä proteiinia, ja upotetaan sitten pyöreän DNA: n stabiilin polymeerin - plasmidin - sisälle. Lisäksi elementit lisätään plasmidiin, jotta geeni voidaan tehokkaasti lisätä eukaryoottisoluun ja proteiinisynteesi. Muunnettu plasmidi sijoitetaan bakteerien lisäysaineeseen. Tämän jälkeen plasmidi -DNA saadaan bakteereista puhdistamalla se epäpuhtauksista. Tämä on elävä rokote. Se edistää immuniteettia patogeeneille. Nämä plasmidit eivät pääse ihmisen kromosomeihin.

Elävien rokotteiden kyky kehittää immuniteettia taudinaiheuttajia vastaan ​​on osoitettu.

Geenitekniikka tarjoaa suuria mahdollisuuksia muuttaa eukaryoottisia ja prokaryoottisia soluja proteiinituotantoon. Tämän avulla voit analysoida proteiinien rakennetta ja toimintaa niiden käyttämiseksi lääkkeenä.

Geenit tuodaan sisään yksinkertaisimpiin organismeihin, jotka tuottavat tärkeitä proteiineja lääketieteellisiin tarkoituksiin. Tieteelliset laboratoriot käyttävät erikoislaitteita saadakseen lääkkeitä (antibiootteja, entsyymejä, hormoneja, vitamiineja ja muita aktiivisia yhdisteitä) erityisesti kasvatetuista mikro -organismeista.

Yksi esimerkki on Escherichia coli. Sen soluja käytetään tuottamaan ihmishormonin insuliinia. Tällä tavalla tuotetulla hormonilla ei ole epäpuhtauksia, se ei aiheuta haittavaikutuksia verrattuna eläininsuliiniin. E. coli pystyy tuottamaan kasvuhormonia. Aiemmin se oli valmistettu ruumismateriaalista, mutta tällainen hormoni voi sisältää viruksia. Antiviraalinen lääkeinterferoni syntyi laboratoriossa geenitekniikan ansiosta.

Genotrapian perusta on DNA: n rakenteen löytäminen. Olennaista on geneettisen materiaalin korjaaminen hallitun muutoksen avulla.

Nykyään kehitetään tehtävää toimittaa geneettisesti aktiivista materiaalia viallisen geenin sisältäville ongelmasoluille. Eli tärkeintä on järjestää tehokas toimitusmenetelmä ja varmistaa geneettisen materiaalin pitkäaikainen toiminta. Yksi tapa on käyttää plasmidiin insertoitua puhdasta DNA: ta. Itse korjaavan materiaalin toimittamista koskeva kysymys on käytännössä ratkaistu. Mutta sellaiset tehtävät kuin vakaus, hallittavuus ja materiaaliturvallisuus ovat viimeistelyvaiheessa.

Geeniterapia avaa suuria mahdollisuuksia perinnöllisten sairauksien, keskushermoston häiriöiden, tarttuvien ja onkologisten sairauksien hoidossa.

Huolimatta tieteen huomattavasta kehityksestä rakenteen tutkimisessa, monia kysymyksiä on edelleen. Kiireellisin kysymys on syy pyöreän DNA: n esiintymiseen yksinkertaisimmissa organismeissa ja lineaarinen - korkeammissa organismeissa.