Кольцевая молекула днк у бактерий называется. Организация генетического материала бактериальной клетки
2015-09-11 09:16:41
Спрашивает Мария :
Здравствуйте! Беспокоят обильные белые выделения и периодический зуд, сдала анализ на скрытые инфекции, при заборе анализа врач сказала что выделения очень обильные и есть сильное воспаление. Результаты анализа: ДНК Gardnerella vaginalis1*10^9Не более ДНК Lactobacillus spp, ДНК Atopobium vaginae2*10^9Не более ДНК Lactobacillus spp, ДНК Lactobacillus spp.8*10^7Не менее ДНК Bacteria, ДНК Bacteria (общее количество бактерий)1*10^9Не менее 10^6. Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к Bacteria -1.2 более "-1.0". Все остальные инфекции не обнаружены. Что это значит? Заранее большое спасибо за ответ.
Отвечает Босяк Юлия Васильевна :
Здравствуйте, Мария! У Вас банальный бактериальный вагиноз, не более. Данное заболевание провоцирует обильные выделения, которые приводят к воспалительному процессу во влагалище. Обратитесь к гинекологу для назначения терапии.
2015-05-08 20:03:38
Спрашивает наталья :
Добрый вечер. Посмотрите, пожалуйста. . РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ мазка на ИППП -- ДНК Gardnerella vaginalis 2x10^8 Копии/мл норма-- Не более ДНК Lactobacillus spp ДНК Atopobium vaginae не обнаружено норма-- Не более ДНК Lactobacillus spp ДНК Lactobacillus spp. 2x10^7 Копии/мл норма-- Не менее ДНК Bacteria ДНК Bacteria(Общее количество бактерий) 6x10^8 Копии/мл норма-- Не менее 10^6 Состояние бактериального микроценоза --- Соотношения концентраций ДНК микроорганизмов соответствуют бактериальному вагинозу.Уреа,мико,хлам,трих,гонококк,кандида не обнаружена. .В мазке на флору есть лейкоциты во влаг.14-15 ед.,шейке 18-20,уретра 3-4.кл.плоского эпителия ---единичны.гр.палочки -неб.кол-во..кокки отсутствуют. Пожалуйста, назначте лечение, уже 2 недели ничего не лечу и опять праздники. А мужу тоже нужно лечиться?Можно ли теперь жить пол. жизнью.?Очень Вас прошу помогите. Благодарю ВАС. .
Отвечает Босяк Юлия Васильевна :
Здравствуйте, Наталья! Виртуально ни один врач назначать лечение не будет. Вам необходимо с результатом анализа обратиться к гинекологу. Ничего критичного у Вас нет, банальный бактериальный вагиноз. Жить открытой половой жизнью без лечения не рекомендую.
2014-10-09 12:40:16
Спрашивает Оксана :
Добрый день.
Результаты анализов:
ДНК Gardnerella vaginalis - 7*10^7
ДНК Lactobacillus spр. - 1*10^7
ДНК Bacteria (общее количество бактерий) - 3*10^7
ДНК Ureaplasma urealiticum - 5*10^6
ДНК Staphyloccus spp.- 2*10^3
ДНК Streptococcus spp.- 1*10^4
Нужно ли делать дополнительно посевы или можно сразу идти на приём к врачу, за назначением лечения?
Отвечает Дикая Надежда Ивановна :
Оксана, добрый день! Результат обследований - информативный, необходимо лечение. Пролечитесь, не жалейте денег, присутствует комбинорованая инфекция. Удачи Вам!
2014-06-27 07:13:58
Спрашивает Инга :
Добрый день! Помогите, пожалуйста, определиться с лечением.
Сдавала мазок на пцр, выявили:
уреаплазму уреалектикум в количестве 2*10^4 (референсное значение: не обнаружено)
и микоплазму хоминис в количестве 5*10^6 (референсное значение: не обналужено).
Так же был выявлен бактериальный вагиноз:
количество лактобактерий - 1*10^5 (референсеое значение: не менее общего количества бактерий),
общее количество бактерий - 3*10^8 (референсное значение: не менее 10^6),
гарданелла вагиналис - 1*10^7 (референсное значение: не больше количества лактобактерий)
и атопобиум вагинале - 2*10^7 (референсное значение: не больше количества лактобактерий)
У меня следующий вопрос. Если я сейчас начну лечить микоплазму с уреаплазмой антибиотиком, к примеру юнидоксом, вагиноз усугубится в разы, правильно? Как быть в таком случае?
И еще вопрос по поводу лечения вагиноза. Прочитала, что атопобиум вагинае практически не реагирует на метронидазол, которым обычно лечат бактериальный вагиноз и что именно он является причиной рецедивов данного заболевания. Что бы вы посоветовали для лечения? Может есть какой-то антибиотик влияющий сразу на все: и на уреаплазму с микоплазмой и на гарданеллу с атопобиумом?
Отвечает Медицинский консультант портала «сайт» :
Добрый день, Инга! Вы мыслите в верном направлении. Антибиотики Вам не нужны, даже противопоказаны. Дело в том, что Ваш основной диагноз - урогенитальный дисбактериоз. Именно потому, что нарушился баланс нормальной микрофлоры, на слизистых начала активно размножаться условнопатогенная и транзиторная микрофлора (уреаплазма, микоплазма). Вам нужно восстановить нормальную микрофлору (препараты лактобактерий, аутовакцины, бактериофаги и т.д.), тогда и уреаплазмы с микоплазмами исчезнут с Ваших слизистых оболочек. Если проведете антибиотикотерапию, получите временное улучшение состояния, а затем дисбактериоз усугубится (так как еще больше убьете нормальную микрофлору) и неизвестно, что осядет на слизистых в следующий раз. Будьте здоровы!
2014-03-07 15:59:00
Спрашивает мария :
Здравствуйте!помогите расшифровать результаты исследования;
днк bacteria-общее количество бактерий(копий/мл)6.7*10^5
днк lactobacillus spp.(копий/мл)4.6*10^4 (не менее концентрации днк bacteria
днк gardnerella vaginalis(копий/мл)не обнаружено (не превышает концентрацию днк lactobacillus
днк atopobium vaginae(копий/мл) не обнаружено(не превышает концентрацию днк lactobacillus
заключение:снижение степени бактериальной обсемененности.
Отвечает Пурпура Роксолана Йосиповна :
По результату анализа патогенной микрофлоры не найдено, однако количество полезной микрофлоры (лактобактерий) понижено. Это может свидетельствовать о бисбактериозе влагалища.
2013-03-02 22:30:55
Спрашивает Александра :
Здравствуйте. У меня такой вопрос? Была на приеме у гинеколога, шейка матки и стенки влагалища сильно воспалены(длительное время мучают выделения, зуд) доктор взял мазок на инфекции: В мазке
ДНК Ureaplasma parvum 2*10^5
ДНК Gardnerella vaginalis Не обнаружено
ДНК Atopobium vaginae Не обнаружено
ДНК Lactobacillus spp. 1*10^7
ДНК Bacteria (общее количество бактерий) 2*10^7
1 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к Bacteria -0,1
2 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к G.vaginalis и A.vaginae 7,1
Состояние бактериального микроценоза Дисбиоз не выявлен
Что означают эти анализы?? Большое ли кол-во уреаплазмы у меня в мазке?? Дальнейший ход моих действий?? Если нужно лечение, то какое?? Спасибо
Отвечает :
Добрый день, Александра.
Уреаплазм многовато, однако, т.к. лактобактерий больше чем уреаплазм, дисбиоза пока нет, и со временем, возможно, лактобактерии их вытеснят.
Уреаплазмы относятся к группе транзиторных микроорганизмов. Другими словами, они могут временно находиться в половых путях здоровой женщины, не вызывая никаких проблем. В таком случае никакого лечения не требуется. Если же они вызывают воспаление – уреаплазмоз, нужно проводить лечение этого воспалительного процесса. Наконец, если воспаления нет, но Вы планируете, беременность или смену полового партнера, то от уреаплазм стоит избавиться.
Т.к. у вас все же есть воспаление, то лучше все же пройти курс лечения, который вам назначит ваш врач на очном приеме.
Будьте здоровы!
2013-01-14 15:36:15
Спрашивает Анна :
Помогите пожалуйста расшифровать результаты анализа. Планируем малыша.
более 50 - для мужчин
ДНК Candida albicans/glabrata/crusei (количественное исследование) Готов.
Количество ДНК Candida albicans 2*10^7 Не обнаружено Копии/мл
Количество ДНК Candida glabrata Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
Количество ДНК Candida crusei Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК U.parvum/U.urealyticum (количественное исследование) Готов.
Количество ДНК Ureaplasma parvum 4*10^6 Не обнаружено Копии/мл
Количество ДНК Ureaplasma urealyticum Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
Бактериальный вагиноз Готов.
ДНК Gardnerella vaginalis 3*10^8 Не более ДНК Lactobacillus spp Копии/мл
ДНК Atopobium vaginae 1*10^7 Не более ДНК Lactobacillus spp Копии/мл
ДНК Lactobacillus spp. 3*10^8 Не менее ДНК Bacteria Копии/мл
ДНК Bacteria (общее количество бактерий) 7*10^8 Не менее 10^6 Копии/мл
1 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к Bacteria -0,3 Более " - 1.0"
2 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к G.vaginalis и A.vaginae 0,0 Более "1.0"
Состояние бактериального микроценоза Мезоценоз Дисбиоз не выявлен
Исследование выполнил: Егорова Е.А.
Отвечает Серпенинова Ирина Викторовна :
Мезоценоз - это состояние микрофлоры влагалища, при котором количество лактобактерий (Lactobacterium sp) несколько ниже количества других бактерий (Bacteria), а количество гарднерелл/анаэробных бактерий (Gardnerella/ Atopobium) повышено.Иногда восстановление нормально микрофлоры происходит самостоятельно,иногда требует назначения препаратов,содержащих лактобактерии.
2012-11-30 17:53:15
Спрашивает Ольга :
Добрый день! Можете помочь расшифровать результаты анализов. О чем начать беспокоится?
Параметр Результат Референсные значения Ед.Изм.
Количество клеток в образце (параметр используется для клинической интерпретации) более 500 Более 500 - для женщин;
более 50 - для мужчин
Урогенитальные инфекции у женщин Готов.
ДНК Neisseria gonorrhoeae Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Chlamydia trachomatis Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Mycoplasma genitalium Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Trichomonas vaginalis Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Ureaplasma parvum Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Ureaplasma urealyticum 1*10^4 Не обнаружено Копии/мл
ДНК Mycoplasma hominis 2*10^3 Не обнаружено Копии/мл
ДНК Candida albicans Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Candida glabrata Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Candida krusei Не обнаружено Не обнаружено Копии/мл
ДНК Gardnerella vaginalis 2*10^5 Не более ДНК Lactobacillus spp Копии/мл
ДНК Atopobium vaginae 1*10^4 Не более ДНК Lactobacillus spp Копии/мл
ДНК Lactobacillus spp. 2*10^7 Не менее ДНК Bacteria Копии/мл
ДНК Bacteria (общее количество бактерий) 4*10^7 Не менее 10^6 Копии/мл
1 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к Bacteria -0,2 Более " - 1.0"
2 - Коэффициент соотношения Lactobacillus spp. к G.vaginalis и A.vaginae 2,2 Более "1.0"
Состояние бактериального микроценоза Дисбиоз не выявлен Дисбиоз не выявлен
ДНК вируса простого герпеса I, II (HSV I/II), Цитомегаловируса (CMV) Готов.
Отвечает Консультант медицинской лаборатории «Синэво Украина» :
Добрый день, Ольга. В принципе, повода для беспокойства нет. Дисбиоз влагалища не выявлен. Выявленны условно-патогенные микроорганизмы, как уреаплазма, микоплазма и гарднерелла, однако их количество меньше полезной микрофлоры, поэтому дисбиоза нет. Но если вы планируете смену партнера или беременность от них все же лучше избавиться заранее. Будьте здоровы!
2012-04-27 10:28:25
Спрашивает марина :
Здравствуйте! недавно сдала анализы, получила результаты, а расшифровать не получается, помогите пожалуйста!
ДНК Gardnerella vaginalis 6*10*6,9% OKБ
ДНК Atopobium vaginae1*10*7 ,14 % OKБ
ДНК Lactobacillus sp. 2*10*7 ,менее 1% OKБ
ДНК Bacteria (общее количество бактерий) 7*10*7
ДНК Ureaplasma urealyticum ДНК не выявлена
ДНК Mycoplasma hominis 4,8*10*4
грибы рода Candida ДНК не выявлена
Результаты исследований:
ДНК N.gonorrhoeae. ДНК выявлена
ДНК C.trachomatis ДНК выявлена.
ДНК M.genitalium ДНК не выявлена
Огромное спасибо!
Отвечает Консультант медицинской лаборатории «Синэво Украина» :
Добрый день, Марина.
У Вас выявлены ДНК гонококков, хламидий, гарднерелл, микоплазм, Atopobium vaginae. А также лактобактерии – нормальная микрофлора влагалища. Так что Вам на очный прием к гинекологу для назначения курса лечения Вам и Вашему партнеру.
Будьте здоровы!
У Вас выявлены ДНК гонококков, хламидий, гарднерелл, микоплазм, Atopobium vaginae. А также лактобактерии – нормальная микрофлора влагалища. Так что Вам на очный прием к гинекологу для назначения курса лечения Вам и Вашему партнеру.
Будьте здоровы!
Популярные статьи на тему: общее количество бактерий
Среди общего числа лиц с патологией ЛОР-органов острый средний отит диагностируется примерно в 30% случаев. Течение острого среднего отита зависит от этиологии, совокупности предрасполагающих факторов, специфики морфологических проявлений.
Одним из наиболее обсуждаемых вопросов современной гастроэнтерологии (не только педиатрической) является дисбиоз кишечника, распространенность и клиническая значимость которого, по мнению отечественных педиатров, возводят это понятие в ранг серьезной...
12-13 февраля 2004 года г. Харьков принимал участников VII Международной конференции «Клиническая микробиология и антибактериальная терапия: проблемы и решения». Выступления ведущих специалистов из России, Белоруссии и Украины..
Неспецифические заболевания органов дыхания по таким показателям, как распространенность, смертность, экономические затраты занимают ведущее место в общей структуре заболеваемости населения большинства стран мира.В 2002 г. в Украине...
Новости на тему: общее количество бактерий
Здоровье человека во многом зависит от гигиены рта. Люди, у которых во рту находится большое количество микробов, чаще страдают от инфарктов, причем риск возрастает не из-за какой-то определенной бактерии, а от повышенного количества бактерий разных типов в целом. К такому выводу пришли ученые из США.
Генетический материал бактерий представлен нуклеоидом, плазмидами, транспозонами и вставками-последователь-ностями.
Нуклеоид, илибактериальная хромосома, представляет собой двухнитевую кольцевую ДНК, не отделённую мембраной от цитоплазмы. Нуклеоид фиксирован специальными рецепторами к цитоплазматической мембране вблизи мезосомы – инвагинации мембраны, участвующей в делении клетки. Молекулярная масса ДНК у бактерий сравнительно велика и составляет, в среднем, 10 10 Д (5 * 10 6 пар оснований; геном человека составляет 2,9 * 10 9 пар оснований). Молекула хромосомной ДНК находится в суперспирализованной форме и свёрнута в виде петель, число которых составляет 12-80 на хромосому. Петли в центре нуклеоида объединены за счёт молекулы 4,5S-РНК. Такая упаковка ДНК не препятствует её репликации и обеспечивает постоянную транскрипцию отдельных оперонов. Нуклеоид является жизненно необходимой генетической структурой, поскольку содержит информацию, нужную для обеспечения конструктивного и энергетического метаболизма бактерий. При благоприятных условиях количество копий ДНК в интерфазе может увеличиваться и достигать значений, эквивалентных по массе 2, 4, 6 и даже 8 нуклеоидам. Это уникальное свойство бактериального генома позволяет бактериям регулировать метаболизм и скорость собственного размножения.
Нуклеоид состоит из структурно-функциональных фрагментов ДНК – генов, каждый из которых контролирует синтез 1 белка (рис. 1). Гены в нуклеоиде бактерий расположены дискретно – последовательно один за другим. Число генов достигает 400-600 у хламидий, 1000 – у риккетсий, 2500-3000 – у кишечной палочки.
Рисунок 1
Структурно-функциональная организация бактериальной ДНК
Гены, несущие информацию о синтезируемых бактерией ферментах или структурных белках, называются структурными генами , или генами-цистронами . Гены-цистроны управляются функциональным геном – геном-оператором , с которым гены-цистроны образуют более сложную структурно-функциональную единицу ДНК – оперон . В пределах гена-оператора находятся следующие элементы: промотор (область, с которой взаимодействует РНК-полимераза), энхенсор (область, усиливающая транскрипцию оперона); аттенуатор (область, ослабляющая работу оперона), терминатор (область, блокирующая работу оперона). В свою очередь, оперон или группа оперонов находятся под управлением 1 гена-регулятора . Так образуется более сложная структурно-функциональная единица – регулон .
Гены, содержащие информацию о том или ином соединении, принято обозначать строчными начальными буквами латинского алфавита со знаком «+», соответствующими названию данного соединения. Например, arg + - аргининовый ген, his + - гистидиновый ген, lac + - лактозный ген и т.д. Отсутствие данного гена обозначают знаком «-» (arg - , his -). Гены, обусловливающие резистентность к лекарственным препаратам, фагам, обозначают буквой r (от англ. resistant –резистентный). Например, резистентность к пенициллину записывают pen r , а чувствительность – pen s (от англ. sensitive – чувствительный).
К внехромосомным факторам наследственности у бактерий относятся плазмиды, транспозоны, вставки-последовательности. В отличие от нуклеоида, все они не являются жизненно необходимыми для бактерий, поскольку не несут информации о синтезе ферментов, участвующих в энергетическом или конструктивном метаболизме. Вместе с тем, внехромосомные факторы наследственности способны наделять бактерии определёнными селективными преимуществами.
Плазмиды представляют собой кольцевые суперспирализованные молекулы двухнитевой ДНК, содержащие 1500-400000 пар нуклеоидов. Молекулярная масса бактериальных плазмид составляет 10 6 -10 8 Д. Плазмиды могут содержать до 90 генов, которые контролируют саморепликацию плазмид, их самоперенос или мобилизацию на перенос, специфические функции самой плазмиды, а также свойства, привносимые в бактериальную клетку. Плазмиды, свободно расположенные в цитоплазме, называются автономными . Они имеют кольцевую структуру, реплицируются независимо от нуклеоида и могут быть представлены несколькими копиями. Плазмиды, встроенные в нуклеоид, называются интегрированными . Такие плазмиды имеют линейную структуру, реплицируются синхронно с нуклеоидом и представлены 1 копией. Интеграция плазмид происходит только в гомологичные участки бактериальной хромосомы.
В зависимости от способности передаваться при конъюгации от одной бактерии к другой плазмиды разделяют на конъюгативные и неконъюгативные . Конъюгативные плазмиды способны к самопереносу, то есть не только могут переходить от клетки-донора к клетке-реципиенту, но и отвечают за образование конъюгативных пилей (F-плазмиды). Неконъюгативные плазмиды передаются дочерним бактериям при бинарном делении материнской клетки, при трансформации и трансдукции. Неконъюгативные плазмиды неспособны самостоятельно индуцировать конъюгацию, но могут быть перенесены при конъюгации из одной бактерии в другую в случае интеграции с конъюгативными плазмидами.
Плазмиды осуществляют 2 функции – регуляторную и кодирующую. Первая заключается в компенсации нарушений структуры ДНК нуклеоида посредством встраивания в повреждённый участок и восстановления его функций. Кодирующая функция плазмид состоит во внесении в бактериальную клетку новой генетической информации, что проявляется появлением у бактерий нового признака (например, устойчивости к антибиотикам).
Классификация плазмид основана на том, что родственные плазмиды неспособны стабильно сосуществовать в одной клетке, одна из них подвергается элиминации. Несовместимые плазмиды объединяют в одну inc-группу (от англ. incompatibility – несовместимость). Inc-группа соответствует биологическому виду. Например, плазмиды энтеробактерий разделены на 39 inc-групп (incB, incC, incD и т.д.). Плазмиды, относящиеся к одной и той же inc-группе, имеют сходную молекулярную массу, высокую степень гомологии ДНК, наделяют клетку подобными морфологическими и серологическими свойствами.
По функциональной направленности выделяют: конъюгативные (F-), резистентности (R-), бактериоциногенные (Col-), патогенности (Ent-, Hly-), биодеградативные и криптические плазмиды.
F-плазмиды (от англ. fertility – плодовитость) содержат гены, контролирующие образование конъюгативных пилей (F-пилей), необходимых при конъюгации бактерий-доноров (F +) с бактериями-реципиентами (F -). Перенос генетического материала у F-плазмиды детерминирует tra-оперон (от англ. transfer – перенос). F-плазмиды могут находиться как в автономном, так и в интегрированном состоянии. Автономные F-плазмиды реплицируются независимо от нуклеоида и способны передаваться клеткам-реципиентам при конъюгации. Интегративное состояние F-плазмиды обратимо.
R-плазмиды (от англ. resistance – устойчивость) содержат гены, обеспечивающие бактериям устойчивость к лекарственным препаратам. R-плазмиды относятся к конъюгативным плазмидам, поскольку, наряду с генами резистентности, содержат все гены, ответственные за перенос факторов устойчивости из клетки в клетку. За устойчивость к какому-либо антибиотику отвечает r-ген, в состав которого могут входить вставки-последовательности и транспозоны. Многие r-гены являются транспозонами. Tra-оперон R-плазмид обеспечивает их конъюгативность.
Бактериоциногенные плазмиды содержат гены, кодирующие белки бактериоцины , которые вызывают гибель бактерий того же вида или близких видов. Первые бактериоцины – колицины были обнаружены у Escherichia coli (отсюда Col-плазмиды). Подобные бактериоцины выявлены у бактерии чумы (пестицины), стафилококков (стафилоцины), холерных вибрионов (вибриоцины). Бактериоцины способствуют выживанию бактерий, их продуцирующих, подавляя жизнедеятельность конкурентных микроорганизмов. Бактериоциногенные плазмиды относительно крупные (молекулярная масса 25-150 * 10 6 Д), присутствуют в бактериальной клетке в количестве 1-2 копий, преимущественно в автономном состоянии; конъюгативны (имеют tra-оперон). Широко распространены среди грамотрицательных бактерий.
Плазмиды патогенности контролируют токсинообразование и вирулентные свойства бактерий. К ним относятся Ent-плазмиды (обусловливают синтез энтеротоксинов), Hly-плазмиды (кодирует синтез гемолизинов), CFA-плазмиды (контролируют адгезию, колонизацию и некоторые антигены), а также F-, R- и Col-плазмиды, содержащие tox-гены, отвечающие за токсинообразование.
Биодеградативные плазмиды содержат гены, кодирующие сахаролитические, протеолитические и другие ферменты, позволяющие разрушать органические и неорганические соединения, в том числе содержащие тяжёлые металлы. Наличие плазмид биодеградации у патогенных или условно-патогенных для человека бактерий придаёт им преимущество перед представителями аутохтонной микрофлоры. Например, кишечная палочка, содержащая плазмиду биодеградации с геном уреазы, способна ферментировать мочевину и выживать в мочеполовом тракте.
Криптические (скрытые) плазмиды не содержат генов, которые можно было бы выявить по их фенотипическому проявлению.
Таблица 2
Сравнительная характеристика плазмид и вирусов
| Признак | Плазмиды | Вирусы |
| Тип генома | Только двухнитевая ДНК (в автономном состоянии – кольцевая, в интегрированном – линейная) | Только РНК или ДНК. Более 10 вариантов РНК- и ДНК-геномов (линейные, кольцевые, одно-, двухнитевые, цельные, фрагментированные) |
| Наличие белковой оболочки | Отсутствует | Имеется |
| Синтез белков в процессе размножения | Отсутствует | Имеется |
| Среда обитания | Только бактерии | Бактерии, растения, животные |
| Наличие генов переноса или мобилизации на перенос из клетки в клетку | Имеются | Отсутствуют |
| Генетический контроль числа копий геном на хромосому клетки-хозяина | Имеется | Отсутствует |
| Генетический контроль равномерности распределения в дочерних клетках-хозяевах | Имеется | Отсутствует |
| Генетический контроль стабильного сохранения в клетке-хозяине | Имеется | Отсутствует |
| Последствия инфицирования клеток | Функции бактериального генома не подавляются, контролируемое размножение, отсутствие гибели клеток; наделение бактерий свойствами, обеспечивающими их размножение в неблагоприятных условиях | Подавление функционирования клеточного генома, бесконтрольное размножение, гибель клетки; персистирование, наделение умеренными фагами клеток дополнительными свойствами. |
Траспозоны или Тn-элементы (от англ. transposition – транспозиция, изменение своего местоположения) представляют собой линейные фрагменты ДНК, состоящие из 2000-25000 пар нуклеотидов (рис. 2).
В состав транспозона входят: (1) транспозируемые структурные и/или функциональные гены; (2) 2 вставки-последовательности (Is-элементы); (3) прямые повторяющиеся последовательности (ограничивающие транспозоны). Транспо
зоны находятся на нуклеоиде и плазмидах, способны перемещаться по их ДНК, переходить с нуклеоида на плазмиду и, наоборот, с плазмиды на плазмиду или умеренный фаг, а также интегрировать в них. Для интеграции транспозонов не требуется гомологии ДНК, вследствие чего Тn-элементы могут встраиваться в ДНК почти случайно, приобретая удивительное сходство с провирусами. Транспозоны, находящиеся в свободном состоянии (несвязанном с ДНК плазмид и нуклеоида), являются кольцевыми структурами, неспособными к саморепликации. Транспозоны реплицируются только в составе бактериальной хромосомы или плазмиды. Распространение транспозонов по вертикали происходит при бинарном делении бактериальной клетки, распространение по горизонтали осуществляется при рекомбинациях. Транспозоны несут 2 функции: кодирующую и регуляторную. Кодирующая функция состоит в несении генов устойчивости к антибиотикам, синтеза токсинов, ферментов метаболизма и др. Регуляторная функция транспозонов заключается в способности влиять на функциональную активность генов нуклеоида и плазмид (активировать или блокировать гены). При интеграции транспозонов в ДНК бактерий они вызывают в ней дупликации, при перемещении – делеции и инверсии. Наличие у транспозонов специфических концевых последовательностей позволяет обнаружить Tn-элементы в клетках растений, беспозвоночных и позвоночных животных, в том числе и у человека.
Вставки-последовательности или Is-элементы (от англ. insertion – вставка и sequence – последовательность) представляют собой линейные фрагменты ДНК, содержащие 800-1500 пар нуклеоидов. Структурная организация Is-элементов представлена на рис. 3.
 |
Вставки-последовательности в свободном состоянии не обнаруживаются. Is-элементы локализуются на нуклеоиде, плазмидах, умеренных фагах, входят в состав транспозонов. Is-элементы - простейший тип мигрирующих элементов, перемещающихся как единое целое вдоль ДНК репликонов (нуклеоид, плазмида). Самостоятельно реплицироваться не могут. Вставки-последовательности не содержат генов, кодирующих фенотипические признаки, что затрудняет выявление Is-элементов. В их состав входят гены, обеспечивающие транспозицию, контролирующие её частоту и сайт-специфическую рекомбинацию. Механизмы транспозиции реализуются редко – один раз каждые 10 5 -10 7 генераций. Is-элементы способны интегрировать в бактериальный геном путём репликативной рекомбинации. При этом происходит удвоение Is-элемента и встраивание 1 копии в ДНК в специфическом месте. Регулирующая функция Is-элементов включает: (1) изменение активности бактериальных генов (активацию или угнетение генов); (2) регуляцию взаимодействия нуклеоида, плазмид, траспозонов и умеренных фагов; (3) индукцию мутаций типа делеций или инверсий (при перемещении) и дупликаций (при интеграции в нуклеоид).
МОРФОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ
Бактерии – микроскопические, обычно одноклеточные организмы растительной природы (микрофлора); отдельным видам бактерий с достаточным постоянством присуща определенная морфология. Выделяют три основные формы бактерий – шаровидные или овальные (кокки), палочки (бациллы) и спиралевидные.
Кокки подразделяют на парные – диплококки (нейссерии); тетракокки, располагающиеся по 4 в форме квадратов; пакетообразующие кокки, или сарцины , располагающиеся «этажами»; стрептококки , располагающиеся цепочками; стафилококки , образующие бесформенные скопления, несколько напоминающие гроздья винограда.
Палочки . Среди палочек выделяют одиночные , беспорядочно расположенные бактерии (энтеробактерии), диплобациллы, располагающиеся попарно (по одной линии), и стрептобациллы, образующие цепочки (палочки сибирской язвы).
Спиралевидные бактерии разделяют на две группы – вибрионы и сходные по форме бактерии, изогнутость тела которых не превышает четверти оборота спирали (кампилобактеры), и спирохеты и спириллы, имеющие изгибы, равные одному или нескольким оборотам спирали (возбудитель сифилиса).
Любая бактерия составлена из трех компонентов: поверхностные структуры, клеточная оболочка, цитоплазма.
Поверхностные структуры бактерий – капсулы, жгутики и микроворсинки.
Капсулы окружают клеточную оболочку многих бактерий, в том числе патогенных. У капсул отсутствует упорядоченная организация, характерная для клеточной оболочки бактерий. Выделяют микрокапсулы, которые выявляют только при электронной микроскопии в виде слоя мукополисахаридных микрофибрилл) и макрокапсулы (обнаруживают при световой микроскопии).
Большинство бактериальных капсул состоит из сложных полисахаридов. Выявляются пои окраске по Бурри-Гинсу, либо с помощью реакции набухания по Нойфельду. Капсулы могут включать азотсодержащие соединения, например у пневмококков (состоят из полисахаридов, глюкозамина и глюкуроновой кислоты), но могут и не содержать азот, например капсулы лейконостоков (состоят из декстрина, левулана, фруктозана и других полимеризованных моносахаров).
Капсулы некоторых бактерий (Bacillus anthracis) состоят из полисахаридов и полипептидов, образованных мономерами D-глутаминовой кислоты, которая защищает бактерию от протеолитических ферментов фагоцитов.
Жгутики присутствуют у многих бактерий и обеспечивают подвижность. Жгутик – спирально изогнутая нить, приводимая во вращение «мотором», находящимся в месте ее прикрепления к мембране. У разных бактерий толщина жгутиков варьирует от 12 до 18 нм, длина может достигать 20 мкм.
Жгутики бактерий состоят из белка (флагеллина) и построены из его субъединиц с относительно малой молекулярной массой. Нити жгутиков приводит в движение мембранный шарнироподобный базальный крюк, закрепленный с помощью базального тельца, состоящего у грамположительных бактерий из одной, а у грамотрицательных бактерий из двух пар колец. Кольца выполняют роль «приводного диска» и «подшипника» на внутренней поверхности пептидогликанового слоя. Вся конструкция выполняет функцию хемомеханического преобразователя (флагеллиновый мотор).
Расположение.
Перитрихи. Жгутики расположены по всей поверхности клеточной стенки (бактерии семейств Enterobacteriaceae и Bacillaceae).
Монотрихи. Один толстый жгутик на одном конце (вибрионы).
Политрихи. Пучок из 2-50 жгутиков, видимый как одиночный.
Полярные жгутики прикреплены к одному или обеим концам бактерии. Лофотрихи – пучок жгутиков на одном конце бактерии (Pseudomonas). Амфитрихи – биполярно расположенные пучки (Spirillum).
Микроворсинки (пили, фимбрии) это белковые волоски (от 10 до нескольких тысяч) толщиной 3-25 нм и длиной до 12 мкм.
А. Обыкновенные пили. Многие грамотрицательные бактерии имеют длинные и тонкие пили (фимбрии), начинающиеся на цитоплазматической мембране и пронизывающие клеточную стенку. Они образованы белками одного типа, молекулы которых формируют спиральную нить. Их основная функция – прикрепление бактерий к субстратам , например поверхности слизистых оболочек, что является важным фактором колонизации и инфицирования. Кроме того, увеличение площади поверхности бактериальной клетки дает ей дополнительные преимущества в утилизации питательных веществ окружающей среды.
Б. F- пили (фактор фертильности) – специальные образования, участвующие в коньюгации бактерий. Имеют вид полых белковых трубочек длиной 0,5-10 мкм. Их образование кодируется плазмидами.
Клеточная оболочка большинства бактерий состоит из клеточной стенки и находящейся под ней цитоплазматической мембраны.
Клеточная стенка бактерий тонкая, эластичная и ригидная, может полностью отсутствовать у некоторых бактерий (например, L-форм и микоплазм). Клеточная стенка защищает бактерии от внешних воздействий, придает им характерную форму, через нее осуществляется транспорт питательных веществ и выделение метаболитов. На ее поверхности располагаются разнообразные рецепторы для бактериофагов, бактериоцинов и различных химических веществ. КС поддерживает постоянство внутренней среды и выдерживает значительное давление изнутри (например, парциальное давление внутриклеточных веществ грамположительных бактерий может достигать 30 атмосфер). Структура и состав элементов КС определяют способность воспринимать красители, т.е. их тинкториальные свойства . В основу одного из основных принципов дифференциации бактерий положена способность воспринимать и удерживать внутри клетки красящий комплекс генцианового фиолетового с йодом, либо терять его после обработки спиртом (окраска по Граму). Соответственно выделяют грамположительные (окрашиваются в фиолетово0пурпурный цвет) и грамотрицательные (красного цвета).
Основной компонент КС бактерий – пептидогликан (муреин). Пептидогликана относительно больше в грамположительных бактериях: доля муреиновой сети толщиной примерно в 40 слоев составляет 30-70% сухой массы КС. Грамотрицательные бактерии содержат всего 1-2 слоя муреина, составляющего около 10% сухой массы КС.
Пептидогликан представлен полимерными молекулами, состоящими из повторяющихся дисахаридных групп, в образовании которых участвуют N -ацетилглюкозамин и N -ацетилмурамовая кислота , последняя связывает дисахариды с олигопептидами (из 20 известных аминокислот в КС бактерий найдены лишь 4 – глутаминовая кислота, глицин, лизин и аланин). В состав КС бактерий также входят уникальные аминокислоты, например диаминопимелиновая и D-изомеры глутаминовой кислоты и аланина. Лизоцим гидролизует пептидогликан, расщепляя гликозидные связи между N-ацетилглюкозамином и N-ацетилмурамовой кислотой.
Перекрестное связывание пептидогликана заключается в образовании пептидной связи между терминальным остатком боковой пептидной цепи (обычно D-аланином) с предпоследним остатком примыкающей боковой цепи (L-лизином или диаминопимелиновой кислотой).
Грамположительные бактерии имеют несложно организованную, но мощную КС, состоящую преимущественно из множественных слоев пептидогликана, включающих уникальные полимеры тейхоевых кислот – цепи из 8-50 остатков глицерина или рибита, связанные между собой фосфатными мостиками.
Грамотрицательные бактерии имеют более тонкую (по сравнению с грамположительными бактериями) КС, включающую бимолекулярный слой пептидогликана и не содержащую тейхоевой кислоты.
Поверх пептидогликанового слоя расположена дополнительная, или внешняя мембрана. Её толщина превышает размеры монослоя пептидогликана.
Компоненты внешней мембраны: фосфолипидный бислой, белки, полисахариды и ЛПС, расположенные мозаично.
Фосфолипидный бислой прикреплен к пептидогликану липопротеинами, пересекающими периплазматическое пространство.
Белки , в том числе порины , образующие трансмембранные каналы, вовлечены в транспорт ионов и гидрофильных соединений из внешней среды в периплазму.
ЛПС образован из липидной части (липид А), насыщенной полисахаридами сердцевины и боковых полисахаридных цепей. Полисахаридная часть ЛПС обладает иммуногенными свойствами и называется О-Аг. Липидная часть термоустойчива и отвечает за биологические эффекты эндотоксина.
Аутолизины . КС бактерий содержат аутолизины – ферменты, растворяющие пептидогликановый слой. Их активность необходима для процессов роста КС, разделения клеток, споруляции и достижения состояния компетентности при трансформации.
Цитоплазматическая мембрана (иначе клеточная, или плазматическая мембрана) – физический, осмотический и метаболический барьер между внутренним содержимым бактериальной клетки и внешней средой. ЦПМ имеет сложную трехслойную структуру, для неё характерна выраженная избирательная проницаемость. У некоторых бактерий между ЦПМ и КС располагается периплазматическое пространство – полость, заполненная ферментами (рибонуклеазы, фосфатазы, пенициллиназы и др.), у грамотрицательных бактерий ферменты свободно изливаются в окружающую среду. ЦПМ бактерий состоит из белков, липидов, углеводов и РНК.
Белки ЦПМ разделяют на структурные и функциональные. Последние включают ферменты, участвующие в синтетических реакциях на поверхности мембраны, окислительно-восстановительных процессах, а также некоторые специальные энзимы (например, пермеазы ).
В ЦПМ расположена система электронного транспорта бактерий, обеспечивающая энергетические потребности.
Мезосомы – сложные инвагинации ЦПМ, функции которых до сих пор полностью не установлены. Известно, что они ассоциированы с нуклеоидом и имеют отношение к делению клеток и спорообразованию.
Удаление КС, защищающей прилежащую ЦПМ, приводит к лизису бактерий либо к образованию протопластов и сферопластов, различающихся по происхождению (из грамположительных или грамотрицательных бактерий соответственно), а также по осмотической устойчивости. Пребывая в изотонической среде, бактерии, лишенные КС, способны поглощать О 2 и выделять СО 2 , а также размножаться.
L -формы. Под влиянием некоторых внешних факторов бактерии способны терять КС, образуя L-формы (названы в честь Института им. Д.Листера, где были впервые выделены). Подобная трансформация может быть спонтанной (например, у хламидий) или индуцированной (например, под действием антибиотиков). Выделяют стабильные и нестабильные L -формы. Первые не способны к реверсии, а вторые реверсируют в исходные формы после удаления причинного фактора.
Представители группы микоплазм (класс Mollicutes) не имеют клеточных стенок.
Цитоплазма бактерий – матрикс для реализации жизненно важных реакций – отделена от КС цитоплпзматической мембраной. Цитоплазма большинства бактерий содержит ДНК, рибосомы и запасные гранулы; остальное пространство занимает коллоидная фаза, её основные составляющие – растворимые ферменты и РНК (матричные и транспортные РНК). Разнообразные органеллы, характерные для эукариотических клеток, у бактерий отсутствуют, а их функции выполняет бактериальная ЦПМ.
ДНК . В бактериальной клетке нет ядерной мембраны. ДНК сконцентрирована в цитоплазме в виде клубка, называемого нуклеоидом, или генофором.
Генофор бактерий представлен двойной спиральной кольцевой ковалентно замкнутой суперспирализованной молекулой ДНК, составляющей 2-3% сухой массы клетки (более 10% по объему). Длина контура молекулы варьирует от 0,25 до 3 мм. Суперспираль бактериальной ДНК не содержит гистонов. Объем генетической информации, кодируемой в генофоре, различается между видами (например, геном Escherichia coli кодирует примерно 4 000 различных полипептидов).
Плазмиды . У бактерий может присутствовать дополнительная молекула ДНК в виде внехромосомных элементов либо интегрированных в генофор. Подобные включения называют плазмидами (соответственно эписомальные или интегрированные ). Для ДНК эписом тоже характерна кольцевая форма, но по размеру эписомы меньше бактериальной хромосомы. Плазмиды несут ряд различных генов и часто определяют вирулентность бактерий, но информация, содержащаяся в плазмидах, не является абсолютно необходимой для бактериальной клетки.
Рибосомы бактерий – сложные глобулярные образования, состоящие из различных молекул РНК и многих связанных с ними белков. Всё образование функционирует как локус синтеза белков.
70 S рибосомы . Диаметр бактериальных рибосом около 20 нм. Коэффициент седиментации – 70S (единиц Сведберга). Рибосомы бактерий состоят из двух субъединиц с коэффициентом седиментации 50S для одной и 30S для другой. Объединение субъединиц происходит перед началом синтеза белка. В зависимости от интенсивности роста бактериальная клетка может содержать от 5 000 до 50 000 рибосом.
Бактериостатические антибиотики (стрептомицин, тетрациклин, левомицетин) ингибируют синтез белка, блокируя некоторые метаболические процессы, протекающие в рибосомах бактерий.
Запасные гранулы содержат временный избыток метаболитов. Наличие и количество гранул изменяются в зависимости от вида бактерий и их метаболической активности. В виде гранул могут запасаться полисахариды (крахмал, гликоген, гранулёза), жиры (триглицериды, сходные с жирами высших животных, запасаются у дрожжей рода Candida; воска – у микобактерий и нокардий; полимеры β-оксимасляной кислоты – например в клетках Bacillus megaterium), полифосфаты (например, волютин, впервые обнаруженный у Spirillum volutans), сера (у бактерий, окисляющих сульфид до сульфата), белки – например, протоксин (у Bacillus thuringiensis и родственных видов).
ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота) полимер, выполняющий функции хранения, передачи и реализации информации жизнедеятельности организмов. Она служит информационным носителем о структуре разнообразных видов РНК и белков.
Ядро клетки прокариотов содержит кольцевую ДНК – замкнутый полимер, не имеющий концевых генов. Для этих молекул (нуклеотиды), характерно прикрепление в клетках к мембране изнутри. В клетках прокариотов и низших эукариотов присутствуют кольцевые плазмиды. Линейную ДНК содержат клетки животных, растений и грибов (эукариот).
Начало бурного развития молекулярной биологии спровоцировало в 1953 г. открытие двухцепочной структуры. Выдающиеся ученые, внесшие решающий вклад в этот прорыв Фрэнсис Крик, Джеймс Уотсон, Морис Уилкинс в 1962 г. удостоились Нобелевской премии.
Носители
Некоторые вирусы содержат геномную ДНК кольцевой формы. У человека кольцевая ДНК находится в митохондриях цитоплазме. Носители кольцевой это клетки доядерных организмов – прокариотов: клеточные органоиды митохондрии и пластиды; простейшие одноклеточные бактерии. Прокариоты представлены множеством видов.
Кольцевая ДНК
Фототрофы представители - хлорофиллы и каротиноиды, используют свет в качестве источника энергии. Серные бактерии, усваивая водород, окисляют сероводород до серы и сульфатов. Цианобактерии расщепляя воду, выделяют молекулярный кислород. Бактерии – хемоавтотрофы для получения энергии используют неорганические вещества. Получают из аммиака нитриты, усваивая углерод. Они способны выполнять окисление двухвалентного железа до трехвалентного. Бактерии – органотрофы, использующие химическую реакцию брожения, как источник жизни. Их еще называют анаэробными.
Также существуют прокариоты, приспособившиеся жить в организме живых существ. Среди них встречаются виды, приносящие пользу своим хозяевам. Например, бактерии помогающие пищеварению и усвоению полезных веществ. Есть виды, не приносящие ни вреда, ни пользы.
Еще один представитель прокариотов цианеи — сине-зелёные водоросли. Они очищают воду, помогают минерализации продуктов гниения.
Репликация
Кольцевое строение ДНК наиболее эффективно для ее удвоения, то есть репликации. Репликация кольцевого типа достаточно простой процесс удвоения молекулы. То есть по принципу комплементарности происходит разделение и наращивание по еще одной цепочке. В результате получаем две дочерние ДНК, идентичные копии исходной. Репликация не что иное, как рост многоклеточного организма или размножение одноклеточного. В случае кольцевого строения молекулы процесс удвоения протекает наиболее точно без погрешности за счет отсутствия концевых генов.
Применение и перспективы
Новая эра в медицине это изобретение вакцин. Сейчас на разработку вакцин направлено много научных исследований. Целью подобных изысканий служит предупреждение заболеваемости человека.
Производство ДНК-вакцин происходит с помощью методики рекомбинантной ДНК. Заражающая бактерия ослабляется путем искусственных мутаций генов. Подобный принцип применяют для производства живых рекомбинантных вакцин. Их получают, вводя ген, кодирующий иммуногенный протеин клетки, а затем встраивают внутрь стабильного полимера кольцевой ДНК — плазмиду. Помимо того в плазмиду встраиваются элементы, для эффективной вставки гена в клетку эукариота и синтеза белка. Преобразованную плазмиду помещают в бактериальную среду для размножения. После из бактерий получают плазмидную ДНК, очищая от примесей. Это и есть живая вакцина. Она способствует невосприимчивости к возбудителям болезни. Эти плазмиды, не проникают в человеческие хромосомы.
Способность живых вакцин вырабатывать иммунитет по отношению к болезнетворным возбудителям доказана.
Генная инженерия предоставляет большие возможности преобразования клеток эукариотов и прокариотов для выработки белка. Что позволяет проанализировать строение и функции белков для применения их как лекарство.
Внутрь простейших организмов вводятся гены, продуцирующие важные белки для медицинских целей. Научные лаборатории применяют специализированное оборудование для получения лекарств (антибиотиков, ферментов, гормонов, витаминов, других активных соединений) из специально выведенных микроорганизмов.
Один из примеров кишечная палочка. Ее клетки служат для воспроизводства человеческого гормона инсулина. Выработанный таким образом гормон не имеет примесей, не дает нежелательных эффектов по сравнению с животным инсулином. Кишечная палочка способна продуцированию соматотропина. Раньше его производили из трупного материала, но такой гормон мог включать вирусы. Препарат интерферон противовирусного значения рожден в лаборатории благодаря генной инженерии.
Основа генотарапии — открытие структуры ДНК. Основополагающим является, исправление генетического материала посредством подконтрольного изменения.
Сегодня стадию разработки проходит задача доставки генетически активного материала к проблемным клеткам, содержащим дефектный ген. То есть, главное, организовать эффективный способ доставки и обеспечить длительное функционирование генетического материала. Как один из способов применение чистой ДНК, встраиваемой в плазмиду. Сам вопрос доставки корректирующего материала практически решен. Но такие задачи, как стабильность, регулируемость, безопасность материала проходят стадию доработки.
Генотерапия открывает большие перспективы в лечении наследственных заболеваний, нарушений центральной нервной системы, инфекционных и онкологических заболеваний.
Несмотря на существенное продвижение науки в изучении структуры остается много вопросов. Самый актуальный вопрос это причина наличия кольцевой ДНК у простейших организмов, а линейной — у высших организмов.
Бактерии – прокариотические микроорганизмы, генетический материал которых в основном представлен единственной кольцевой двухцепочечной ДНК, называемой генетиками хромосомой. В относительно редких случаях хромосома представлена линейной молекулой ДНК.
Размер этой ДНК намного превышает размер самой бактериальной клетки. Так, например, у E. coli протяженность хромосомной ДНК равна 1300 мкм (1,3 мм – 4,6 х 10 6 п.н.), а размер клетки 1,1-1,5 х 2,0-6,0 мкм. Причем ДНК не заполняет всю клетку, а содержится только в ограниченной области, составляющей, весьма приблизительно, одну треть объема клетки.
   |
Рис.1. Бактериальный геном и схема уровней его компактизации.
Отсюда следует, что ДНК существует в клетке в высокоупорядоченном (сконденсированном) состоянии в виде компактной структуры. Эта структура, отдаленно напоминая ядра эукариот, получила название нуклеоид и видна в микроскопе только после специфичных для ДНК окрасок (рис.1). В электронном микроскопе она выглядит как образование, состоящее из многочисленных петель, отходящих от плотной центральной области. Образование большого числа (до 140 на геном) петель, называемых доменами , является одним из уровней компактизации ДНК. Каждый домен закреплен у основания молекулой РНК и состоит примерно из 40 т.п.н. ДНК петель находится не в виде свободно вытянутого дуплекса, а имеет второй уровень компактизации за счет скручивания в сверхспиральные образования с помощью связи с белками HLP.
Эти белки имеют небольшой размер, обладают сильноосновными свойствами и прочно связываются с ДНК. По аминокислотному составу они напоминают гистоны эукариот.
Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной и прикреплен к мезосомам – специфическим впячиваниям цитоплазматической мембраны внутрь клетки. Связь ДНК со специфическим участком мембраны необходима для функционирования генома.
Кольцевая молекула ДНК бактерий (хромосома) представляет самореплицирующуюся генетическую молекулу – репликон . Репликация начинается с точки инициации репликации (ori – orign) , локализующейся, как правило, в участке прикрепления ДНК к мембране. От точки инициации репликация происходит последовательно, двунаправленно, по полуконсервативному механизму. Заканчивается репликация в районе терминации репликации (ter) , расположенном на участке кольцевой ДНК, противоположном точке начала репликации (рис.2).
Рис. 3. Распределение дочерних копий ДНК и деление клетки бактерий.
Число хромосом в одной клетке бактерий зависит от стадии развития и физиологических условий роста культуры. В логарифмической стадии роста у E. coli на 1 нуклеоид приходится 2,8 ДНК эквивалентов одного генома, вследствие замедленной сегрегации двух дочерних хромосом, или реинициации новых циклов репликации ДНК еще до деления клетки (рис.4).
 |
Рис.4. Число хромосом в клетке в стационарной (А) и логарифмической (Б) стадиях роста культуры.
У некоторых бактерий клетки в норме содержат не одну, а много хромосом. Они могут формировать один или несколько нуклеоидов. Также наблюдается зависимость содержания ДНК в клетке от ее размеров, хотя это не означает соответствующего изменения объема генетической информации.
Для бактериальной ДНК характерна высокая плотность генов (1 ген на 1тпн). ДНК, кодирующая белки, составляет около 85-90% всей ДНК. Средний размер ДНК-последовательностей между генами – только 110-125 п.н. Некодирующая бактериальная ДНК занимает менее 1%, и она обычно представлена в виде транспозонов. Так, в ДНК штамма Escherichia coli K12 линии MG 1655 найдена 41 копия различных транспозонов (IS), которые участвуют в процессах внедрения и исключения плазмид. Многие фаги, исключаясь из генома бактерии не полностью, оставляют там в качестве следа некоторые свои гены. Эти остатки, не способные к самостоятельному перемещению и развитию, называют "криптическими" фагами.
Интроны встречаются в бактериальных геномах крайне редко. Имеются случаи перекрывания генов, где один ген находится внутри другого на той же нити ДНК. Для бактериальных геномов характерны опероны: у Е. coli 27% предсказанных транскрипционных единиц являются оперонами.
В клетке бактерий могут содержаться и другие репликоны, способные существовать отдельно от бактериальной хромосомы. Их называют плазмидами . Плазмиды представляют собой кольцевые (у некоторых видов линейные) молекулы двухцепочечной ДНК различных размеров от 1000 п.н. до почти трети величины самой бактериальной хромосомы. Количество и спектр плазмид в клетках бактерий может варьировать. Часто наблюдаются различия по спектру плазмид даже между клетками разных штаммов одного и того же вида бактерий. Некоторые плазмиды могут встраиваться в бактериальную хромосому, составляя при этом часть репликона бактерии, и могут вновь исключаться из нее, восстанавливая форму автономного репликона. Такие плазмиды называют эписомами .
В генетический материал бактерий могут быть включены и профаги.