В клетках бактерий днк

1. Дайте определения понятий.
Нуклеоид – это компартмент неправильной формы внутри клетки прокариот, в котором находится генетический материал.
Плазмида – небольшая молекула ДНК, физически отдельная от геномных хромосом и способная реплицироваться автономно.
Бацилла – бактерия палочковидной формы.
Вибрион – бактерия, имеющая форму запятой.

2. Нарисуйте схематично прокариотическую клетку и подпишите ее основные части.

3. Заполните таблицу.

КЛАССИФИКАЦИИ ПРОКАРИОТ

4. Опишите процесс размножения прокариотической клетки на примере бактерий.
Бактерии размножаются простым делением надвое. После репликации кольцевой ДНК клетка удлиняется, в ней образуется поперечная перегородка. В дальнейшем дочерние клетки расходятся или остаются связанными в группы.

5. Обоснуйте утверждение Л. Пастера: «Бактерии – великие могильщики природы».
Бактерии превращают органические вещества отмерших организмов в неорганические, обеспечивая круговорот веществ в природе.

6. Какие особенности строения и жизнедеятельности бактерий позволяют им переживать неблагоприятные условия?
В неблагоприятных условиях бактерии образуют споры – клетки со сниженным уровнем метаболизма, покрытые защитной оболочкой.

7. Заполните таблицу.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЕТОК ПРОКАРИОТ И ЭУКАРИОТ

8. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
К эукариотам не относится:
3) Bacillus anthracis;

Тест 2.
Споры растений отличаются от спор бактерий тем, что:
3) образуются в результате мейоза;

Тест 3.
В клетках бактерий ДНК:
2) кольцевая;

Тест 4.
Органоиды клетки, которые являются общими для всех живых организмов, независимо от их уровня организации:
3) рибосомы;

9. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.

10. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Выбранный термин – прокариоты.
Соответствие – термин «прокариоты» буквально означает «доядерные». Их клетки не имеют ядра. Термин соответствует значению.

11. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.9.
Клетки бактерий – прокариотические. Они не имеют четко оформленного ядра. ДНК у бактерий находится в виде кольцевой молекулы и плазмид. У бактерий отсутствует большинство органелл. Есть рибосомы, включения, клеточная стенка и ДНК. При неблагоприятных условиях бактерии образуют споры.
По форме выделяют бациллы, спириллы, кокки и вибрионы.
По типу питания – сапротрофы, паразиты и симбионты.

Основной секрет органической жизни кроется в способности к размножению и передаче наследственной информации от предыдущих поколений потомкам через довольно простой механизм самокопирования макромолекулы ДНК каждой живой клетки. Каждой, независимо от того, состоит организм из большого количества клеток или же речь идет о тех ДНК, которые находятся в клетках бактерий, этих одноклеточных простейших организмов, не всегда способных даже в большую колонию собраться.

Хранение клеточного генетического материала

Как у всех представителей органической жизни, наследственная (генетическая) информация бактерий хранится в их ДНК. Что такое генетическая информация? Какая структура хранит наследственную информацию?

1. Генетическая информация – это определенная последовательность нуклеотидов. Другого секрета в ядре нет. Копируя эту последовательность, клетка синтезирует самые разнообразные белки. Они же решают все остальные вопросы организма, начиная с организационных, заканчивая снабжением клетки строительным материалом.
2. Макромолекула ДНК – четыре нуклеиновых основания (аденин, гуанин, тимин и цитозин), объединенные в двойную спираль сахаром дезоксирибозой и остатками фосфорной кислоты. Именно нуклеиновые основания кодируют последовательность сборки белков независимо от того, есть оформленное ядро в клетке или нет.

Дезоксирибонуклеиновая кислота бактерий имеет такое же строение, как молекулы – хранители наследственной информации всех остальных живых существ на планете. Так же, как все другие органические клетки, бактерия образует из ДНК хромосомы. Но это не значит, что других отличий нет.

Фундаментальным отличием бактерии является то, что у нее нет клеточного ядра, наследственная информация бактерии не собрана в клеточное ядро, это просто кольцевая молекула, которая прилеплена к одной из стенок цитоплазматической мембраны.

Однако то обстоятельство, что ядра нет, не препятствует активным процессам репликации и трансляции с использованием этого хранителя наследственной информации. Чтобы понять, как происходит передача информации, нужно понимать, что такое хромосомы, гены и клеточное ядро.

1. Ген – участок макромолекулы, на котором записана последовательность нуклеотидов, позволяющая собирать один определенный вид белка. Другой информации в генах нет.
2. Хромосома – комбинация цепи ДНК с белками гистонами, которые ее структурируют и придают ей определенную форму перед тем, как клетка начинает делиться. В фазе, когда деление не происходит, в клетке (или в ядре, если речь идет о ядерных эукариотах) как таковых хромосом нет.
3. Клеточное ядро – это клеточная структура, которая содержит наследственную информацию, структурированную в хромосому, когда клетка готовится к делению. В ней инициируется сам процесс деления. Важно помнить, что у бактерий клеточного ядра нет.

Если в эукариотической клетке при делении используются обособленные, специально формирующиеся для удобства деления структуры, то как же происходит размножение бактерий в условиях неоформленного кажущегося сумбура в отсутствие клеточного ядра?

Дезоксирибонуклеиновая кислота бактериальной клетки

Бактериальная молекула ДНК хоть изображается как кольцевая довольно объемная структура, которая располагается в центре клетки, на самом деле представляет собой довольно компактное образование, локализованное на ограниченных участках цитоплазмы.

Ввиду отсутствия ядерной мембраны, которая бы отгораживала скомпонованную бактериальную макромолекулу от других клеточных структур, генетический аппарат безъядерных организмов нельзя ассоциировать с генетическим аппаратом эукариотов, поэтому генетический аппарат прокариотов назвали нуклеоид.

Характерные черты нуклеоида:

1. ДНК, в которой содержится нескольких тысяч генов.
2. Гены расположены линейно и называются хромосомой. Хромосома бактерии – это линейная совокупность ее генов.
3. Макромолекула также сворачивается белками, похожими на эукариотические гистоны.

Нуклеоид крепится к цитоплазматической мембране в тех точках, где начинается и заканчивается репликация (самокопирование).

Экспериментальным путем установлено, что нуклеоид и хромосома – это не одно и то же. Увеличение количества хромосом (линейных генов) – свидетельство того, что бактерии активно делятся. Один нуклеоид может состоять из одной хромосомы или нескольких ее копий. Так, в период деления азотобактерия реплицируется до 20-25 хромосом (копий нуклеоида).

Процесс копирования

В теоретических конструкциях, разработанных микробиологами в те годы, когда изучать сложные молекулярные процессы экспериментальным путем было очень сложно или практически невозможно, копирование дезоксирибонуклеиновой кислоты может осуществляться тремя способами:

1. Консервативный, при котором двойная родительская спираль не раскручивается, а двойная дочерняя спираль полностью образовывается из нового материала.
2. Дисперсивный, при котором родительская макромолекула распадается на фрагменты, а дочерние формируются на нуклеотидных последовательностях этих фрагментов как на матрицах.
3. Полуконсервативный. Согласно этой модели, двойная спираль раскручивается, и каждая цепь спирали служит матрицей для дочерних ДНК. Формируется так называемый гибрид старой макромолекулы и цепи, созданной из новых компонентов.

Когда в 1957 году был найден способ отслеживания процессов, происходящих в бактериальной ДНК при ее репликации, было установлено, что дезоксирибонуклеиновая кислота реплицируется полуконсервативным путем, то есть через раскручивание и использование раскрученных участков в качестве матриц для синтеза новых макромолекул.

Сам процесс репликации бактериальной ДНК очень схож с репликацией ДНК остальных органических механизмов. Происходит он по следующей схеме:

1. ДНК-хеликазы раскручивают и разрывают двойную спираль, двигаясь вдоль сахарофосфатного остова дезоксирибонуклеиновой кислоты.
2. Ферменты полимеразы катализируют реакции присоединения к однонитевым фрагментам дезоксирибонуклеиновой кислоты комплиментарных нуклеиновых оснований.

После репликации происходит удвоение всех основных частей клетки: органелл, цитоплазматической мембраны, клеточной стенки, и бактериальная клетка распадается надвое.

Проблематика

Помимо исключительно научного интереса в изучении ДНК бактерий, механизм репликации и передачи наследственной информации от одной клетки к другой также имеют исключительную практическую важность.

Широко известный факт, что бактерии очень быстро адаптируются при воздействии на них антибиотиков и начинают выработку определенных белков-антител, которые блокируют разрушительное действие антибиотических средств на клетку бактерии. В следующих поколениях бактерий эта устойчивость к конкретной группе антибактериальных препаратов сохраняется.

Более того, благодаря горизонтальному переносу генов (не в процессе деления, а в процессе простого контакта одной бактерии с другой) такая генетическая информация также передается, делая устойчивыми к антибиотикам все большее количество видов бактерий.

Изучением этих свойств бактерий, определением того, как посторонний ген включается в общую структуру дезоксирибонуклеиновой кислоты, и занимается современная микробиология.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Одна из важнейших задач генной инженерии – создание штаммов бактерий или дрожжей, линий клеток тканей животных или растений, а также трансгенных растений и животных, которые обеспечивали бы эффективную экспрессию клонируемых в них генов. Высокий уровень продукции белков достигается в том случае, если гены клонируются в многокопийных векторах, т.к. при этом целевой ген будет находиться в клетке в большом количестве. Важно, чтобы кодирующая последовательность ДНК находилась под контролем промотора, который эффективно узнаётся РНК-полимеразой клетки, а образующаяся мРНК была бы относительно стабильной и эффективно транслировалась. Кроме того, чужеродный белок, синтезируемый в реципиентных клетках, не должен подвергаться быстрой деградации внутриклеточными протеазами. При создании трансгенных животных и растений часто добиваются тканеспецифичной экспрессии вводимых целевых генов. Любой полноценный ген состоит из двух основных частей – регуляторной и структурной. Регуляторная часть распознается соответствующими ферментными системами организма и обеспечивает упорядоченную экспрессию его структурной части. Она высокоспецифична в отношении своих природных эффекторов (РНК-полимераз, рибосом, факторов транскрипции и трансляции, факторов сплайсинга и т.д.). Чаще всего регуляторная часть не может функционировать в другом генетическом окружении.

Генетическая информация передается по схеме ДНК → (транскрипция) РНК → (трансляция) белок. Это необходимые этапы для экспрессии рекДНК.

Экспрессия эукариотических генов в бактериальной клетке является фундаментальным вопросом биологии. Так как генетический код универсален, то возможность такой экспрессии определяется:

1) наличием в изучаемом гене сигналов инициации и терминации транскрипции и трансляции

2) правильное узнавание их прокариотической клеткой

Основные отличия систем экспрессии про- и эукариот:

1) большинство генов высших эукариот имеет прерывистую экзон-интронную структуру, в результате транскрипции таких генов образуется матричная РНК–предшественник (пре-мРНК), из которой при последующем сплайсинге выщепляются некодирующие последовательности – интроны, и образуется зрелая мРНК. Такие гены не могут экспрессироваться в клетках бактерий, где отсутствует система сплайсинга. Эукариотические гены, имеющие непрерывную кодирующую последовательность, иногда способны правильно экспрессироваться в клетках бактерий.

2) У прокариот существует одна РНК-полимераза, синтезирующая все типы РНК. У эукариот существуют три типа РНК-полимераз:

РНК-полимераза I (синтезирует рибосомные РНК)

РНК-полимераза II (матричные РНК)

РНК-полимераза III (транспортные РНК)

3) Различия по использованию кодонов, терминирующих трансляцию: в эукариотических мРНК используются все три терминирующих кодона, а в прокариотических – только один.

4) Различия в последовательностях мРНК, необходимых для инициации трансляции

5) Различные последовательности, ответственные за связывание транскриптов с рибосомальными РНК

Автономная экспрессия клонированного гена возможна только в случае, если инициация и терминация транскрипции происходит полностью на клонируемом фрагменте. В таком случае экспрессия гена не зависит от типа вектора и ориентации в нем встроенного фрагмента ДНК.

При инициации транскрипции на промоторе вектора синтез полноценного белка, детерминируемого клонированной последовательностью, возможен только при наличии в транскрипте участка связывания бактериальной рибосомы.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8791 – | 7512 – или читать все.

78.85.4.207 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно