Генетика бактерий. Экспрессия генетической информации у бактерий

Август 7, 2022

Главная
Биология
Генетика бактерий. Экспрессия генетической информации у бактерий

Содержание

2. Геном бактерий Геном – совокупность всех генов бактерий; Бактерии – гаплоидные организмы, имеют один набор генов;
3. Организация генетического аппарата бактерий Нуклеоид - одна двунитевая молекула ДНК кольцевой формы; Содержание ДНК непостоянно, может
4. Нуклеоид содержит информацию необходимую для обеспечения основных процессов жизнедеятельности - кодирует синтез ферментов, участвующих в пластическом
5. Организация нуклеоида кольцевая молекула ДНК; длина 1,6 мм, диаметр 1 мкм; суперскрученное состояние обеспечивается топоизомеразой; петли
6. Общая характеристика генома бактерий структурные гены – кодирующие области – 85% последовательностей ДНК бактерий; регуляторные области;
7. Оперонная организация бактериальных генов Оперон – группа структурных генов (кодируют признаки), находящихся под общим контролем; В
8. Внехромосомные генетические элементы - плазмиды, транспозоны, вставочные последовательности Различаются по молекулярной массе, объему закодированной информации, способности
9. Плазмиды автономно реплицирующиеся двухцепочечные молекулы ДНК
10. Классификация плазмид по свойствам F – плазмиды; R – плазмиды; Col – плазмиды; Ent – плазмиды;
11. Классификация плазмид по способу межклеточной передачи Конъюгативные (трансмиссивные) – осуществляют собственный перенос путем конъюгации. Содержат tra-опероны
12. Классификация плазмид по совместимости Несовместимость – родственные плазмиды, обладающие высоким сходством репликонов неспособны существовать в одной
13. Значение плазмид обусловливают гетерогенность микробных популяций; контролируют обмен генетическим материалом; контролируют синтез факторов (в том числе
14. Транспозоны (Tn)- мобильные генетические элементы Фрагменты ДНК, состоящие из генов, кодирующих транспозицию (перемещение) и признаки; Способны
15. Вставочные последовательности (IS-элементы) Фрагменты ДНК, несущие только гены, кодирующие собственное перемещение (транспозицию) - фермент транспозазу и
16. Функции IS-элементов Координируют взаимодействие мобильных генетических элементов между собой и бактериальной хромосомой; Регулируют экспрессию структурных генов;
17. «Островки» патогенности –фрагменты ДНК, кодирующие факторы болезнетворности Обнаружены в геноме болезнетворных бактерий; Располагаются отдельными кластерами в
18. Структура «островков» патогенности Содержат мобильные элементы (IS), гены подвижности (интегразу, транспозазу), гены вирулентности (V1-V4); По обоим
19. Передача генетической информации у бактерий по вертикали (по наследству) – обеспечивает передачу всех генов исходной особи
20. Передача генетической информации у бактерий по горизонтали – способствует возникновению новых признаков – изменчивости; основной механизм
21. Конъюгация - перенос генетического материала посредством конъюгативных пилей хеликаза осуществляет разрывы водородных связей в двухцепочечной ДНК;
22. Трансмиссивная F-плазмида находится в клетке в автономном состоянии; при участии хеликазы и эндонуклеазы образуется однонитевая ДНК;
23. Интегративная F-плазмида F-плазмида и хромосома бактериальной клетки вместе образуют единый трансмиссивный репликон; клетки со встроенной F-плазмидой
24. Трансформация поглощение фрагментов ДНК и включение в хромосому бактерии реципиента; ДНК должна быть двунитевой; длина фрагмента
25. Механизм трансформации Аутолизин разрушает КС, обнажает ДНК-связывающий белок и эндонуклеазу I; ДНК-связывающий белок абсорбирует фрагменты донорной
26. Трансдукция передача генетического материала от одной бактерии другой посредством бактериофага общая (неспецифическая) - перенос бактериофагом любого
27. Экспрессия генетической информации у бактерий
28. Бактерии – универсальные существа Отдельная бактериальная клетка – полноценный самодостаточный организм; Клетки многоклеточных входят в состав
29. Парадокс бактериальной клетки Высокая метаболическая активность (правило Рубнера); Высокая ферментативная насыщенность (до 109-1012 реакций в минуту);
30. Быстрая адаптация к изменяющимся условиям среды - необходимое условие выживания Бактерии должны иметь все ферменты, необходимые
31. Бактерии нуждаются в получении информации о своем окружении Способы получения информации бактериями: непосредственный контакт при конъюгации
32. Внешние сигналы определяют экспрессию генов Сигналы распознаются и преобразуются; Передаются генетическим структурам; Эта информация реализуется на
33. Регуляторы экспрессии генетической информации двухкомпонентные сигнальные системы. Широко распространенны среди прокариотических организмов. Сенсорная киназа– ключевой компонент
34. Уровни регуляции метаболизма На уровне транскрипции (путь от ДНК к РНК); Регуляция на начальных этапах экспрессии
35. Регуляторы экспрессии оперонов Регуляторные белки Продукты генов-регуляторов Связываются с участком ДНК -оператором; Осуществляют позитивный или негативный
36. Эффекты связывания регуляторного белка с оператором Негативный контроль регуляторный белок препятствует транскрипции Фермент не синтезируется Позитивный
37. Индуцибельные опероны Катаболитные опероны; Цель регуляции – включить синтез ферментов, которые ранее не требовались; Оперон «включается»
38. Катаболитная репрессия Если в среде присутствует несколько субстратов (глюкоза и лактоза), то сначала утилизируется субстрат, поддерживающий
39. Механизм катаболитной репрессии Эффектором выступает цАМФ; Белок активатор катаболитных оперонов (БАК) неактивен в свободном состоянии; Комплекс
40. Циклический АМФ регулятор активности БАК Образуется из АТФ с помощью аденилатциклазы; При недостатке глюкозы компоненты ее
41. Арабинозный оперон Гены araА, araВ, araD структурные – кодируют синтез ферментов, образуют оперон araВАD ; Ген
42. Структура арабинозного оперона В присутствии арабинозы AraC превращается в активатор, присоединяется к инициатору (I); БАК в
43. Работа арабинозного оперона в присутствии арабинозы Репрессор арабиноза Актива тор БАК цАМФ Белок активатор катаболитных оперонов
44. Работа арабинозного оперона в отсутствии арабинозы Репрессор
45. Репрессибельные опероны Характерны для анаболических путей. Цель регуляции – прекращение синтеза; Оперон «выключается» в присутствии молекул
46. Триптофановый оперон При наличии в среде триптофана, его синтез прекращается (репрессия конечным продуктом); Эффектор (корепрессор) –
47. Принцип работы триптофанового оперона
48. Аттенуация – механизм тонкой регуляции экспрессии структурных генов Позволяет регулировать количество синтезирующегося триптофана; При избытке триптофана
49. Аттенуатор - последовательность нуклеотидов в регуляторной области перед первым структурным геном Р - промотор; О -
51. Скачать презентацию

Слайд 2

Геном бактерий
Геном – совокупность всех генов бактерий;
Бактерии – гаплоидные организмы, имеют

один набор генов;
Размер определяется количеством нуклеотидных пар оснований (н.п.о.);
Размер генома E.coli - 3,8•106 н.п.о.

Слайд 3

Организация генетического аппарата бактерий
Нуклеоид - одна двунитевая молекула ДНК кольцевой формы;
Содержание

ДНК непостоянно, может соответствовать 2,4,6,8 хромосомам;
Внехромосомные генетические элементы – плазмиды, транспозоны, вставочные последовательности, умеренные бактериофаги.

Слайд 4

Нуклеоид
содержит информацию необходимую для обеспечения основных процессов жизнедеятельности - кодирует синтез

ферментов, участвующих в пластическом и энергетическом метаболизме.

Слайд 5

Организация нуклеоида
кольцевая молекула ДНК;
длина 1,6 мм, диаметр 1 мкм;
суперскрученное состояние обеспечивается

топоизомеразой;
петли образуют домены, удерживаются РНК (тРНК, иРНК);

Слайд 6

Общая характеристика генома бактерий
структурные гены – кодирующие области – 85% последовательностей

ДНК бактерий;
регуляторные области;
некодирующие последовательности – 10% генома – мигрирующие элементы, сайты рекомбинации, регуляторы транскрипции.

Слайд 7

Оперонная организация бактериальных генов
Оперон – группа структурных генов (кодируют признаки), находящихся

под общим контролем;
В состав оперона входит промотор и оператор;
Промотор – участок ДНК, с которым связывается РНК-полимераза;
Оператор – участок ДНК, с которым связывается регуляторный белок;
Терминатор транскрипции.

Франсуа Жакоб

Жак Люсьен Моно

Слайд 8

Внехромосомные генетические элементы - плазмиды, транспозоны, вставочные последовательности
Различаются по молекулярной массе,

объему закодированной информации, способности к самостоятельной репликации;
Выполняют кодирующие и (или) регуляторные функции;
Кодируют дополнительную генетическую информацию, обеспечивающую бактериальным клеткам селективные преимущества.

Слайд 9

Плазмиды
автономно реплицирующиеся двухцепочечные молекулы ДНК

Слайд 10

Классификация плазмид по свойствам
F – плазмиды;
R – плазмиды;
Col – плазмиды;
Ent –

плазмиды;
Hly – плазмиды;
Биодеградативные плазмиды;

Слайд 11

Классификация плазмид по способу межклеточной передачи
Конъюгативные (трансмиссивные) – осуществляют собственный перенос

путем конъюгации. Содержат tra-опероны – гены ответственные за перенос;
Неконъюгативные (мобилизуемые) – передаются путем трансдукции, трансформации или с помощью конъюгативных плзмид.

Слайд 12

Классификация плазмид по совместимости
Несовместимость – родственные плазмиды, обладающие высоким сходством репликонов

неспособны существовать в одной клетке;
Несовместимые друг с другом, но совместимые с другими собраны в inc-группы (англ. Incompatibility - несовместимые);
Плазмиды одной inc-группы обладают общими признаками: молекулярная масса, высокая степень гомологии, синтез морфологически сходных и серологически родственных донорных ворсинок.

Слайд 13

Значение плазмид
обусловливают гетерогенность микробных популяций;
контролируют обмен генетическим материалом;
контролируют синтез факторов (в

том числе патогенности), обеспечивающих сохранение видов бактерий в природе;
биологическое средство самозащиты бактерий (приобретение и наследование устойчивости к лекарственным препаратам).

Слайд 14

Транспозоны (Tn)- мобильные генетические элементы
Фрагменты ДНК, состоящие из генов, кодирующих транспозицию

(перемещение) и признаки;
Способны мигрировать по хромосоме, из хромосомы в плазмиды, ДНК умеренных фагов;
Реплицируются только в составе хромосомы;
Выполняют регуляторную и кодирующую функции.

прямые повторы

Слайд 15

Вставочные последовательности (IS-элементы)
Фрагменты ДНК, несущие только гены, кодирующие собственное перемещение (транспозицию)

- фермент транспозазу и репрессор;
Гены по флангам окружены инвертированными повторами;
Способны перемещаться только по хромосоме.

ИНВЕРТИРОВАННЫЕ ПОВТОРЫ

Слайд 16

Функции IS-элементов
Координируют взаимодействие мобильных генетических элементов между собой и бактериальной

хромосомой;
Регулируют экспрессию структурных генов;
Индуцируют мутации.

Слайд 17

«Островки» патогенности –фрагменты ДНК, кодирующие факторы болезнетворности
Обнаружены в геноме болезнетворных бактерий;
Располагаются

отдельными кластерами в хромосомах, плазмидах и умеренных фагах;
Связаны между собой топографически и функционально;
Отличаются высокой степенью чужеродности по процентному содержанию нуклеотидов гуанина и цитозина (G+C);
Отличаются нестабильностью.

Слайд 18

Структура «островков» патогенности
Содержат мобильные элементы (IS), гены подвижности (интегразу, транспозазу), гены

вирулентности (V1-V4);
По обоим концам имеются прямые повторы (DR) (распознаются ферментами и вырезаются);
Располагаются вблизи генов тРНК.

Слайд 19

Передача генетической информации у бактерий
по вертикали (по наследству) – обеспечивает передачу

всех генов исходной особи и стабильность генома;

Слайд 20

Передача генетической информации у бактерий
по горизонтали – способствует возникновению новых

признаков – изменчивости;
основной механизм видообразования у бактерий (реализуется посредством процессов конъюгации, трансдукции, трансформации).

Слайд 21

Конъюгация - перенос генетического материала посредством конъюгативных пилей
хеликаза осуществляет разрывы водородных

связей в двухцепочечной ДНК;
эндонуклеаза узнает участок oriT и осуществляет однонитевой разрыв ДНК, начинается репликация;
F-плазмида может быть трансмиссивной и интегративной.

определяется наличием F-плазмиды (содержит tra-оперон);
tra-оперон кодирует гены переноса, синтез половых пилей, ферментов хеликазы и эндонуклеазы;

Слайд 22

Трансмиссивная F-плазмида
находится в клетке в автономном состоянии;
при участии хеликазы и эндонуклеазы

образуется однонитевая ДНК;
нить ДНК переносится в реципиентную клетку по принципу катящегося кольца;
в обеих клетках по матрице одной нити ДНК комплементарно восстанавливается двунитевая структура.

передача плазмиды осуществляется в течении нескольких минут, в результате реципиент приобретает донорские свойства

Слайд 23

Интегративная F-плазмида
F-плазмида и хромосома бактериальной клетки вместе образуют единый трансмиссивный репликон;
клетки

со встроенной F-плазмидой называют Hfr-доноры (англ. high frequency of recombination), т.к. они с высокой частотой переносят свои гены бесплазмидным клеткам;
ДНК расщепляется в месте интеграции F-плазмиды, одна нить передается реципиенту;
сначала передается часть плазмидной ДНК от oriT, затем хромосомная ДНК;
хрупкость конъюгативного мостика приводит к спонтанным разрывам, переносится только фрагмент хромосомной ДНК.

процесс длится около 90 мин, рекомбинант донорские свойства, как правило, не приобретает

Слайд 24

Трансформация
поглощение фрагментов ДНК и включение в хромосому бактерии реципиента;
ДНК должна быть

двунитевой;
длина фрагмента должна составлять 1-2% длины хромосомы;
реципиенты должны быть компетентными (конец лог-фазы);
фактор компетентности связывается с рецепторами КС → синтез аутолизина, ДНК-связывающего белка, эндонуклеазы I.

– поглощение бактерией-реципиентом фрагментов ДНК бактерии-донора из внешней среды (Гриффит 1928, Эйвери 1944)

Слайд 25

Механизм трансформации
Аутолизин разрушает КС, обнажает ДНК-связывающий белок и эндонуклеазу I;
ДНК-связывающий белок

абсорбирует фрагменты донорной ДНК (22-45 тпо);
эндонуклеазаI на определенном расстоянии на фрагментах ДНК (6 тпо) делает одноцепочечные разрывы;
одна цепь ДНК деградирует;
фрагменты ДНК проникают в клетку и связываются с белком, защищающим их от деградации;
интеграция в хромосому реципиента.

Слайд 26

Трансдукция
передача генетического материала от одной бактерии другой посредством бактериофага
общая

(неспецифическая) - перенос бактериофагом любого гена бактериальной хромосомы. Осуществляется плазмидоподобными фагами РI или умеренными неспецифическими фагами (Mu), способными встраиваться в любое место бактериальной хромосомы;

абортивная – принесенный фагом фрагмент ДНК бактерии не включается в хромосому реципиента;
специфическая - фаговая ДНК интегрирует в хромосому бактерии с образованием профага. При исключении ДНК фага из бактериальной хромосомы захватывается прилегающий к месту включения фаговой ДНК фрагмент бактериальной хромосомы.

Слайд 27

Экспрессия генетической информации у бактерий

Слайд 28

Бактерии – универсальные существа
Отдельная бактериальная клетка – полноценный самодостаточный организм;
Клетки

многоклеточных входят в состав специализированных тканей и выполняют строго определенные функции.

Слайд 29

Парадокс бактериальной клетки
Высокая метаболическая активность (правило Рубнера);
Высокая ферментативная насыщенность (до 109-1012

реакций в минуту);
Бактерии способны использовать в качестве энергетических субстратов и источников пластического материала разнообразные вещества;
Пластичность метаболизма обеспечивает высокую выживаемость и приспособляемость;
В первую очередь утилизации подвергаются легко усвояемые субстраты.

Размер бактерий в среднем составляет 0,5—5 мкм;
Геном бактерий представлен 4 100 генов.

Слайд 30

Быстрая адаптация к изменяющимся условиям среды - необходимое условие выживания
Бактерии должны

иметь все ферменты, необходимые в разных условиях существования;
Информация о синтезе ферментов закодирована в геноме;
Ферменты: конститутивные, индуцируемые, репрессируемые;
Механизмы «включения» и «выключения» генов обеспечивает экономный расход энергии и пластического материала.

Слайд 31

Бактерии нуждаются в получении информации о своем окружении
Способы получения информации бактериями:
непосредственный

контакт при конъюгации с другими бактериями;
дистантное взаимодействие (носителями информации являются УФ, электромагнитные волны светового и инфракрасного диапазонов);
физико-химические сигналы.

Слайд 32

Внешние сигналы определяют экспрессию генов
Сигналы распознаются и преобразуются;
Передаются генетическим структурам;
Эта

информация реализуется на уровне генов, путем их экспрессии или инактивации.

Слайд 33

Регуляторы экспрессии генетической информации
двухкомпонентные сигнальные системы. Широко распространенны среди прокариотических организмов.

Сенсорная киназа– ключевой компонент системы;
σ-фактор участвует в формировании РНК-полимеразы и распознает промотор на ДНК, с которого начинается процесс транскрипции;
белки глобальные регуляторы выполняют роль общего регулятора экспрессии генов (белок активатор катаболитных оперонов – БАК). Контролируют экспрессию многочисленных разрозненных генов и оперонов.

Слайд 34

Уровни регуляции метаболизма
На уровне транскрипции (путь от ДНК к РНК);
Регуляция

на начальных этапах экспрессии самый эффективный способ экономии ресурсов (посредством промоторов, регуляторных белков, белков глобальной регуляции);
Наиболее часто используется бактериальной клеткой;
На уровне трансляции (от РНК к белку).

Слайд 35

Регуляторы экспрессии оперонов
Регуляторные белки
Продукты генов-регуляторов
Связываются с участком ДНК -оператором;
Осуществляют позитивный или

негативный контроль

Эффекторы
не способны связываться с ДНК
(субстраты, продукты конечного синтеза, цАМФ)
Индукторы (опероны индуцибельные);
Корепрессоры (опероны репрессибельные)

Слайд 36

Эффекты связывания регуляторного белка с оператором
Негативный контроль регуляторный белок препятствует транскрипции
Фермент

не синтезируется

Позитивный контроль регуляторный белок обеспечивает транскрипцию структурных генов
Синтез фермента

Слайд 37

Индуцибельные опероны
Катаболитные опероны;
Цель регуляции – включить синтез ферментов, которые ранее не

требовались;
Оперон «включается» в присутствии молекул индуктора;
Лактозный оперон - пример оперона, работа которого находится под негативным контролем;
Арабинозный оперон – находится под позитивным контролем регуляции.

Слайд 38

Катаболитная репрессия
Если в среде присутствует несколько субстратов (глюкоза и лактоза), то

сначала утилизируется субстрат, поддерживающий наиболее высокую скорость роста - глюкоза;
Период генерации на среде с глюкозой 50 мин, с лактозой -80 мин;
При этом сначала синтезируются ферменты для утилизации глюкозы, а поступление лактозы в клетку подавляется;
После утилизации глюкозы, используется лактоза;
Смена синтеза ферментов для утилизации разных субстратов сопровождается сменой фаз роста в культуре - диауксия.

Слайд 39

Механизм катаболитной репрессии
Эффектором выступает цАМФ;
Белок активатор катаболитных оперонов (БАК) неактивен в

свободном состоянии;
Комплекс БАК-цАМФ имеет сродство к промотору;
Обеспечивает связь промотора с РНК-полимеразой и усиливает транскрипцию в 20-50 раз;
Количество комплексов БАК-цАМФ зависит от количества цАМФ.

Слайд 40

Циклический АМФ регулятор активности БАК
Образуется из АТФ с помощью аденилатциклазы;
При недостатке

глюкозы компоненты ее транспорта в клетку приводятся в активное состояние – фосфорилируются;
фосфорилирование обеспечивается аденилатциклазой и сопровождается увеличением цАМФ;
Увеличение цАМФ → увеличение комплексов БАК-цАМФ → увеличение связи РНК-полимеразы с промотором → увеличение транскрипции.

Слайд 41

Арабинозный оперон
Гены araА, araВ, araD структурные – кодируют синтез ферментов, образуют

оперон araВАD ;
Ген araС кодирует регуляторный аллостерический белок AraC, имеющий центр связывания с арабинозой;
Связываясь с арабинозой регуляторный белок становится активатором araВАD-оперона;
В отсутствие арабинозы AraC связывается с участками ДНК и образует петлю, препятствуя транскрипции;
AraC осуществляет негативную и позитивную регуляцию.

Слайд 42

Структура арабинозного оперона
В присутствии арабинозы AraC превращается в активатор, присоединяется к

инициатору (I);
БАК в комплексе с цАМФ связывается с ДНК в области промотора;
К промотору присоединяется РНК-полимераза.

Структурные гены

Регуляторная область

Ген регулятор

Слайд 43

Работа арабинозного оперона в присутствии арабинозы
Репрессор
арабиноза
Актива
тор
БАК
цАМФ
Белок активатор катаболитных оперонов (БАК) активируется

в комплексе цАМФ;
Усиливает транскрипцию.

Слайд 44

Работа арабинозного оперона в отсутствии арабинозы
Репрессор

Слайд 45

Репрессибельные опероны
Характерны для анаболических путей.
Цель регуляции – прекращение синтеза;
Оперон

«выключается» в присутствии молекул корепрессора;
Ген регулятор кодирует апорепрессор –репрессор в неактивной форме;
Апорепрессор имеет два активных центра, один для связывания с метаболитом (корепрессором), второй – для связывания с геном оператором;
Триптофановый оперон (регуляция негативная, аттенуация - регуляция транскрипции на уровне трансляции).

Слайд 46

Триптофановый оперон
При наличии в среде триптофана, его синтез прекращается (репрессия конечным

продуктом);
Эффектор (корепрессор) – триптофан – связывается с апорепрессором и активирует его;
Репрессор связывается с оператором, блокируя синтез триптофана;
В отсутствии корепрессора апорепрессор не имеет сродства к оператору, идет синтез аминокислоты.

Слайд 47

Принцип работы триптофанового оперона

Слайд 48

Аттенуация – механизм тонкой регуляции экспрессии структурных генов
Позволяет регулировать количество синтезирующегося

триптофана;
При избытке триптофана – транскрипция генов оперона большинством молекул РНК-полимеразы прерывается;
При недостатке триптофана транскрипция генов оперона увеличивается.

Слайд 49

Аттенуатор - последовательность нуклеотидов в регуляторной области перед первым структурным геном
Р

- промотор;
О - оператор;
А – аттенуатор.

Регуляторная область

Управляет активностью РНК-полимеразы.

Генетика бактерий. Экспрессия генетической информации у бактерий

Содержание

Геном бактерийГеном – совокупность всех генов бактерий;Бактерии – гаплоидные организмы, имеют

Организация генетического аппарата бактерийНуклеоид - одна двунитевая молекула ДНК кольцевой формы;Содержание

Нуклеоид содержит информацию необходимую для обеспечения основных процессов жизнедеятельности - кодирует синтез

Организация нуклеоида кольцевая молекула ДНК;длина 1,6 мм, диаметр 1 мкм;суперскрученное состояние обеспечивается

Общая характеристика генома бактерийструктурные гены – кодирующие области – 85% последовательностей

Оперонная организация бактериальных геновОперон – группа структурных генов (кодируют признаки), находящихся

Внехромосомные генетические элементы - плазмиды, транспозоны, вставочные последовательностиРазличаются по молекулярной массе,

Плазмиды автономно реплицирующиеся двухцепочечные молекулы ДНК

Классификация плазмид по свойствамF – плазмиды;R – плазмиды;Col – плазмиды;Ent –

Классификация плазмид по способу межклеточной передачиКонъюгативные (трансмиссивные) – осуществляют собственный перенос

Классификация плазмид по совместимостиНесовместимость – родственные плазмиды, обладающие высоким сходством репликонов

Значение плазмидобусловливают гетерогенность микробных популяций;контролируют обмен генетическим материалом;контролируют синтез факторов (в

Транспозоны (Tn)- мобильные генетические элементыФрагменты ДНК, состоящие из генов, кодирующих транспозицию

Вставочные последовательности (IS-элементы)Фрагменты ДНК, несущие только гены, кодирующие собственное перемещение (транспозицию)

Функции IS-элементов Координируют взаимодействие мобильных генетических элементов между собой и бактериальной

«Островки» патогенности –фрагменты ДНК, кодирующие факторы болезнетворностиОбнаружены в геноме болезнетворных бактерий;Располагаются

Структура «островков» патогенностиСодержат мобильные элементы (IS), гены подвижности (интегразу, транспозазу), гены

Передача генетической информации у бактерийпо вертикали (по наследству) – обеспечивает передачу

Передача генетической информации у бактерий по горизонтали – способствует возникновению новых

Конъюгация - перенос генетического материала посредством конъюгативных пилейхеликаза осуществляет разрывы водородных

Трансмиссивная F-плазмиданаходится в клетке в автономном состоянии;при участии хеликазы и эндонуклеазы

Интегративная F-плазмидаF-плазмида и хромосома бактериальной клетки вместе образуют единый трансмиссивный репликон;клетки

Трансформацияпоглощение фрагментов ДНК и включение в хромосому бактерии реципиента;ДНК должна быть

Механизм трансформацииАутолизин разрушает КС, обнажает ДНК-связывающий белок и эндонуклеазу I;ДНК-связывающий белок

Трансдукция передача генетического материала от одной бактерии другой посредством бактериофага общая

Экспрессия генетической информации у бактерий

Бактерии – универсальные существа Отдельная бактериальная клетка – полноценный самодостаточный организм;Клетки

Парадокс бактериальной клеткиВысокая метаболическая активность (правило Рубнера);Высокая ферментативная насыщенность (до 109-1012

Быстрая адаптация к изменяющимся условиям среды - необходимое условие выживанияБактерии должны

Бактерии нуждаются в получении информации о своем окруженииСпособы получения информации бактериями:непосредственный

Внешние сигналы определяют экспрессию геновСигналы распознаются и преобразуются; Передаются генетическим структурам;Эта

Регуляторы экспрессии генетической информациидвухкомпонентные сигнальные системы. Широко распространенны среди прокариотических организмов.

Уровни регуляции метаболизма На уровне транскрипции (путь от ДНК к РНК);Регуляция

Регуляторы экспрессии опероновРегуляторные белкиПродукты генов-регуляторовСвязываются с участком ДНК -оператором;Осуществляют позитивный или

Эффекты связывания регуляторного белка с операторомНегативный контроль регуляторный белок препятствует транскрипцииФермент

Индуцибельные опероныКатаболитные опероны;Цель регуляции – включить синтез ферментов, которые ранее не

Катаболитная репрессияЕсли в среде присутствует несколько субстратов (глюкоза и лактоза), то

Механизм катаболитной репрессииЭффектором выступает цАМФ;Белок активатор катаболитных оперонов (БАК) неактивен в

Циклический АМФ регулятор активности БАКОбразуется из АТФ с помощью аденилатциклазы;При недостатке

Арабинозный оперонГены araА, araВ, araD структурные – кодируют синтез ферментов, образуют

Структура арабинозного оперонаВ присутствии арабинозы AraC превращается в активатор, присоединяется к

Работа арабинозного оперона в присутствии арабинозыРепрессорарабинозаАктиваторБАКцАМФБелок активатор катаболитных оперонов (БАК) активируется

Работа арабинозного оперона в отсутствии арабинозыРепрессор

Репрессибельные опероныХарактерны для анаболических путей. Цель регуляции – прекращение синтеза; Оперон

Триптофановый оперонПри наличии в среде триптофана, его синтез прекращается (репрессия конечным