Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гусев М.В. -> "Микробиология" -> 64

Микробиология - Гусев М.В.

Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология: Учебник — M.: Изд-во Моск ун-та, 1985. — 376 c.
Скачать (прямая ссылка): mikrobiologiya.pdf
Предыдущая << 1 .. 58 59 60 61 62 63 < 64 > 65 66 67 68 69 70 .. 192 >> Следующая

В этой главе мы обсудим применительно к прокариотам вопросы,, касающиеся организации и функционирования генетического аппарата, определяющего свойства наследственности и изменчивости,» а также-изменения в генетическом материале и процессы, приводящие к этим изменениям. Постараемся также оценить вклад каждого из процессов в эволюцию прокариотных организмов.
Генетический аппарат прокариот
Как это ни кажется в настоящее время парадоксальным, но до-40-х гг. нашего столетия немногие микробиологи думали, что бактерии: обладают наследственностью, основанной на тех же принципах, которые установлены для высших организмов. Прокариоты не имеют ни: оформленного ядра, ни хромосом, аналогичных таковым эукариотных клеток, поэтому считали, что бактерии в генетическом отношении представляют собой анархическую форму жизни. Одним из первых к пониманию того, что бактерии и высшие организмы подчиняются общим генетическим законам, подошел М. Бейеринк, описавший у прокариот1 стабильные, легко распознаваемые и наследуемые изменения.
Генетический материал любой клетки представлен ДНК, информационные свойства которой определяются специфической последовательностью четырех нуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Полуконсервативный механизм репликации ДНК, в результате которого из одной родительской двухцепочечной молекулы образуются две дочерние-молекулы, содержащие по одной родительской и одной вновь синтезированной комплементарной полинуклеотидной цепи, наилучшим образом обеспечивает идентичность исходной и синтезированных молекул и, следовательно, сохранность видосиецифической наследственной ин-
125-

•формации в ряду поколений клеток и организмов. Реализация этой информации в процессе жизненного цикла (онтогенеза) организма — двухступенчатый процесс. Сначала с определенных участков ДНК информация переписывается (транскрибируется) в виде комплементарных нуклеотидных последовательностей молекул иРНК, которая перемещается в цитоплазму, связывается с рибосомами и в рибосоме с иРНК осуществляется перевод (трансляция) генетической информации в определенную последовательность аминокислотных остатков молекулы белка.
Процеес транскрипции (рис. 40) находится в клетке под строгим контролем, поэтому имеет место как неодинаковое транскрибирование во времени разных участков ДНК (генов), так и неодинаковая скорость, с которой гены могут транскрибироваться. В результате, количество молекул иРНК в клетке, комплементарных разным генам, сильно различается. Хотя в целом механизмы синтеза ДНК и РНК сходны, процесс транскрипции не обладает той степенью точности, которая характерна для репликации ДНК. Однако, поскольку иРНК не способна к самовоспроизведению, возникающие при ее синтезе ошибки в последующих клеточных генерациях не воспроизводятся и, следовательно, не могут наследоваться.
Информационные РНК служат мат-Рис. 40. Схематическое изображе- рицами для синтеза различных белковых
ние процесса транскрипции: F м F „ '
1 — двухцепочечная молекула молекул. Перевод генетической информа-ДНК; 2 — полинуклеотидная цепь ции с «языка» нуклеотидов на «язык» ДНК, функционирующая в качест- аминокислот — сложный многостадийный ве матрицы; 3 — синтезирующая- Пр0цесс включающий активацию амино-ся молекула РНК; 4 — РНК-по- г * -
лимераза (по Stent, 1974; Schle- кислот, образование ими комплексов С gel, 1972) особым видом РНК (транспортными
РНК, или тРНК), взаимодействие этих комплексов с иРНК, связанной с рибосомой, приводящее в конечном итоге, к формированию полипептидной цепи, аминокислотный состав которой изначально запрограммирован в определенном участке ДНК-В осуществлении каждой из стадий, ведущих к синтезу молекулы белка, участвует несколько различных ферментов.
Хотя механизм трансляции отличается высокой точностью, вероятность ошибки в целом выше, чем в случае синтеза молекул ДНК и РНК- Наиболее уязвимый этап — «узнавание» с помощью фермента аминокислоты соответствующей молекулой тРНК. По имеющимся данным, частота возникновения ошибок на этом этапе порядка .1O-4, что и определяет, возможно, уровень точности процесса синтеза белка в целом. Однако, как и в случае синтеза РНК, ошибки в процессе трансляции, приводящие к синтезу измененной молекулы белка, не воспроизводятся, если они не закодированы исходно в генетическом материале.
Таким образом, процессы транскрипции и трансляции, служащие .для выражения в онтогенезе генетической информации, не приводят к наследованию изменений, возникающих при их функционировании. Только изменения, происходящие в молекулах ДНК, могут сохраняться

126

в ряду поколений, поскольку они воспроизводятся в процессе репликации. Следовательно, в основе эволюции прокариот лежит способность к изменению только их генетического материала. У прокариот весь генетический материал, необходимый для жизнедеятельности, представлен одной хромосомой, т. е. бактериальная клетка гаплоидна. В определенных условиях в клетках бактерий может содержаться по нескольку копий хромосомы.
У многих бактерий обнаружены внехромосомные генетические элементы — плазмиды. Это кольцевые ковалентно замкнутые молекулы, ДНК, содержащие от 1500 до 40 000 пар нуклеотидов, реплицирующиеся автономно как единое целое. К настоящему времени плазмиды описаны у 135 видов, принадлежащих более чем к 40 родам, располагающимся в разных группах Определителя бактерий Берги. Обычно о присутствии плазмид в бактериальной клетке судят по проявлению определенных признаков, которые присущи этим структурам, т. е. кодируются их генетическим материалом. К таким признакам относится устойчивость к некоторым лекарственным препаратам, способность к переносу генов при конъюгации, синтез веществ антибиотической природы, способность использовать некоторые сахара или обеспечивать деградацию ряда веществ. Большую группу составляют плазмиды с нерасшифрованными функциями; такие плазмиды выявляют с использованием физико-химических методов.
Предыдущая << 1 .. 58 59 60 61 62 63 < 64 > 65 66 67 68 69 70 .. 192 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed