Нехромосомные генетические элементы

носителях генетической информации – плазмидах, IS–последовательностях (Insertion Sequences – вставные

последовательности), транспозонах, умеренных и дефектных бактериофагах.

Нуклеоид - эквивалент ядра у бактерий. Он расположен в центральной зоне бактерий в виде двунитевой ДНК, замкнутой в кольцо и плотно уложенной наподобие клубка.

Плазмида бактерий – фрагменты ДНК размером 103– 106п.н., несущие генетическую информацию (40-50 генов), кодирующие не основные для жизнедеятельности бактериальной клетки функции, но придающие бактерии преимущества при попадании в неблагоприятные условия существования. Характерно существование в нехромосомном состоянии.

в хромосому плазмиды).
Автономные плазмиды существуют в цитоплазме бактерий и способны

самостоятельно репродуцироваться, в клетке одновременно могут присутствовать несколько их копий;
Интегрированные плазмиды репродуцируются одновременно с бактериальной хромосомой.
Плазмиды также подразделяют на трансмиссивные (F- и R-плазмиды), способные передаваться посредством конъюгации, и нетрансмиссивные.

тех или иных дефектов метаболизма бактериальной клетки посредством встраивания в

поврежденный геном и восстановлении его функций.
Кодирующие плазмиды привносят в бактериальную клетку новую генетическую информацию, кодирующую новые, необычные свойства. Плазмиды подразделяют по признакам ими кодируемыми.
F-плазмиды (от англ.fertility, плодовитость) контролируют синтез F-пилей, способствующих спариванию бактерий-доноров (F+) с бактериями-реципиентами (F-).F-плазмиды могут быть автономными и интегрированными.
R-плазмиды (от англ.resistance, устойчивость) кодируют устойчивость к лекарственным препаратам (антибиотикам, сульфаниламидам, тяжелым металлам). R-плазмиды включают все гены, ответственные за перенос факторов устойчивости из клетки в клетку.
Плазмиды бактериоциногении кодируют синтез бактериоцинов – белковых продуктов, вызывающих гибель бактерий того же или близких видов. Репликация этих плазмид тесно связана с репликацией бактериальной хромосомы.
Плазмиды патогенности контролируют вирулентные свойства многих видов, особенно энтеробактерий.Tox-гены в кодируют токсинообразование. Также выделяют скрытые плазмиды, плазмиды биодеградации, неконъюгативные плазмиды.

способность к переносу генов при конъюгации
синтез веществ антибиотической природы

способность использовать некоторые сахара или обеспечивать деградацию ряда веществ.

Из перечисленного выше видно, что плазмиды делают возможным существование организмов в более широком диапазоне условий внешней среды, т. е. действуют как факторы адаптации. Большую группу составляют плазмиды с нерасшифрованными функциями; такие плазмиды выявляют с использованием физико-химических методов.

элементов, их величина не превышает 1500 пар оснований.IS-элементы самостоятельно не

реплицируются и не кодируют распознаваемых фенотипических признаков. Содержащиеся в них гены обеспечивают только их перемещение из одного участка в другой.

Основные функции IS-последовательностей:
Регуляция активности генов
Индукция мутаций типа делеций или инверсий (при перемещении) и дупликаций (при встраивании в хромосому)
Координация взаимодействий плазмид, транспозонов и профагов между собой и с бактериальной хромосомой.

которые могут менять свое положение на хромосоме или же переходить

с хромосомы на экстрахромосомные элементы.
Транспозоны (Tn-элементы) бактерий состоят из 2000-25000 пар нуклеотидов, содержат фрагмент ДНК, несущий специфические гены, и два концевых IS-элемента. При включении в ДНК бактерий транспозоны вызывают дупликации, при выходе из определенного участка ДНК – делеции, при выходе и включении обратно с поворотом фрагмента на 180º - инверсии. Транспозоны не способны к самостоятельной репликации и размножаются только в составе бактериальной хромосомы. Каждый транспозон содержит гены, определяющие наличие важных свойств (множественная лекарственная устойчивость, токсинообразование). Генный состав транспозонов и плазмид идентичен. Поскольку транспозоны содержат гены, определяющие фенотипически выраженные признаки, то их легче обнаружить, чем IS-элементы, выполняющие регуляторные функции.

информации. Могут находится автономно или включаться в плазмиды. Могут выщепляться

и включаться в бактериальную хромосому – вызывая «+» или «-» мутацию. Особенно важна их роль, т.к. они могут взаимодействовать с другими генетическими элементами и создавать более мощные генетические структуры, способные содержать генетическую информацию о новых свойствах.
С помощью таких мигрирующих генетических элементов могут происходить транспозиции. Транспозиции – это перемещения небольших участков генетического материала в пределах одной хромосомы или между разными хромосомами (= прыгающие гены)

никаких выявляемых признаков в них не закодировано. Транспозоны устроены более

сложно: в них включены некоторые гены, не имеющие отношения к процессу транспозиции. Известны транспозоны, содержащие гены устойчивости к антибиотикам, ионам тяжелых металлов и другим ингибиторам.

быть определенные плазмиды или фаги. Встраивание мигрирующих элементов в бактериальную

хромосому оказывает мутагенное действие, так как при этом происходит включение фрагмента ДНК, приводящее к изменению порядка расположения нуклеотидов в триплете и, как следствие этого, нарушению процесса транскрипции.

вида бактерий в определенном диапазоне условий внешней среды: при наличии

используемых источников углерода, азота, доступности или отсутствии молекулярного кислорода и т.п.
Для генетической информации, локализованной в нехромосомных генетических элементах, характерна ее необязательность для жизнедеятельности бактерии, то есть в ее отсутствие бактериальная клетка жизнеспособна, но важная роль этих элементов заключается в том, что они расширяют возможности существования бактериального вида, обеспечивают обмен генетическим материалом на большие расстояния по горизонтали и играют определенную роль в эволюции прокариот.