У многих видов Гр(-) бактерий существует особое приспособительное, генетически регулируемое состояние, эквивалентное цистам, в которое они могут переходить под влиянием неблагоприятных условий и сохранять свою жизнеспособность до нескольких лет. Главная особенность такого состояния в том, что бактерии в нем не размножаются и не образуют колоний на питательной среде. Такие не размножающиеся, но жизнеспособные бактерии и называются некульвируемыми формами бактерий (НФБ). Клетки этих бактерий находятся в метаболически активном состоянии, они высокоустойчивы к воздействию условиям внешней среды. Для их обнаружения используют методы молекулярногенетического анализа (ДНК-гибридизацию, ПЦР).
Оказалось, что бактериальная клетка в процессе жизнедеятельности продуцирует во внешнюю среду белковые молекулы и ферменты секреции.
Секреция – это активный транспорт белков из цитоплазмы во внешнюю среду.
Это необходимо:
1.Для построения клеточной стенки, жгутиков, ворсинок.
2.Прикрепления бактерий к клетки за счет ворсинок.
3.Патогенные бактерии выделяют в окружающую среду, либо в пространство клетки - эффекторные молекулы.
У Гр(+) бактерий выделение идет в один этап.
У Гр(-) – обнаружены системы секреции. 5 систем – они отличаются по строению и конечной локализации белка.
1 тип секреции – транспорт образовавшихся эффекторных молекул во внешнюю среду. В этой системе участвуют три белка:
А. делают порины в ЦПМ
Б. протягивают молекулу белка через периплазматическое пространство.
В. делают поры в клеточной стенке – через которые белок выделяется во внешнюю среду.
2 тип секреции:
Транспортировка осуществляется в два этапа:
1 этап – белок проникает в периплазматическое пространство и там остаются;
2 этап – некоторые белки через пору в клеточной стенки поступает во внешнюю среду.
3тип секреции:
Принимают участие 20 белков.
Белки первой группы образуют структуру напоминающую шприц.
2 группа белков протягивает эффекторную молекулу по этому каналу в клетку макроорганизма.
4 группа секреторные белки попадают непосредственно в цитозоль эукариотической клетки. Таким образом, секреция 3 типа доставляет факторы вирулентности непосредственно в клетку человека, вызывая нарушения ее жизнедеятельности.
4 система секреции – осуществляется особыми белками - автотранспортерами. Во внешнюю среду.
ЛЕКЦИЯ4 – Генетика бактерий
Бактериям как и всем живым существам присуща наследственность и изменчивость.
Для бактерий существуют те же законы генетики, что и для других живых существ.
Особенности генетического аппарата бактериальной клетки:
1. У бактерий носителем генетической информации является ДНК, но если у прокариот ДНК имеет линейную структуру, то у бактерий она кольцевая, замкнутая и одна нить фиксирована на ЦПМ. Если раскрутить ДНК бактерий ее длина в сотни раз больше длины клетки – она суперспирализована. Бактериальная клетка содержит одну хромосому – это гаплоидные организмы.
2. У вирусов наследственный аппарат может быть представлен не только ДНК, но и РНК. У бактерий в составе ДНК находятся метилированные минорные основания, наличия которых предохраняет ДНК от действия собственных эндонуклеаз. ДНК бактерий не содержат гистонов, а их роль выполняют полиамины.
3. Плазмиды бактерий – это миниатюрные двухцепочечные молекулы ДНК, они кодируют не основные для жизнедеятельности бактеральной клетки функции. Но они придают бактерии новые дополнительные свойства.
Плазмиды в клетке могут находится в одном из двух альтернативных состояний:
1. Либо они лежат свободно в цитоплазме и тогда их репликация идет автономно, то есть независимо от репликации хромосом. А так как они значительно меньших размеров, то реплицируются быстрее и в короткое время накапливается большое количество копий плазмид.
2. Если они находятся в интегрированом состоянии то репликация их синхронна с репликацией хромосомы.
Среди признаков, сообщаемых бактериям плазмидами, выделяют следующие плазмиды кодирующие:
- устойчивость к антибиотикам – Rплазмида;
- продукцию факторов патогенности;
- способность к синтезу антибиотиков;
- способность к биодеградации веществ;
- Col плазмида, которая кодирует синтез бактериоцинов – это вещества белковой природы, которые действуют на близкородственные виды бактерий.
Мобильные элементы генома
IS – последовательности – это участки ДНК, способные перемещаться из одного участка репликона в другой, а так же между репликонами. Они содержат 2 гена:
– 1 ген – кодирует синтез фермента – транспозазу, которая обеспечивает процесс исключения IS элемента из хромосомы и его интеграцию в новый локус. Отличительной особенностью IS элементов является наличие на концах вставочной последовательности инвертированных повторов. Эти инвертированные повторы узнает фермент транспозаза.
- 2 ген – кодирует синтез репрессора, который регулирует весь процесс перемещения.
ТРАНСПОЗОНЫ – это те же IS – последовательности, только еще имеют 1 или два структурных гена, а следовательно, несут генетическую информацию. Например гены, обеспечивающие синтез молекул, обладающих специфическими биологическими свойствами, например, токсичностью.
ИНТЕГРОНЫ. Помимо плазмид и подвижных генетических элементов у бактерий существует еще одна система, способствующая распространению генов - система ИНТЕГРОНОВ. Интегроны являются системой захвата малых элементов ДНК, называемых генными кассетами.
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ
Различают два вида изменчивости- фенотипическую и генотипическую. Фенотипическая изменчивость не затрагивает генотип это МОДИФИКАЦИИ.
Модификации не передаются по наследству и с течением времени затухают, то есть возвращаются к исходному фенотипу через большое число поколений – длительные модификации или меньшее число поколений – кратковременные модификации.
