Фактор фсртильности
Врачи и биологи единодушны в том, что утверждение о цианобактериях содержит ошибки. У цианобактерий действительно имеется кольцевая хромосома, однако она не обособлена от цитоплазмы ядерной оболочкой. Цианобактерии являются прокариотами, что означает отсутствие ядерной оболочки. Их генетический материал находится свободно в цитоплазме, что отличает их от эукариот, у которых хромосомы заключены в ядре. Таким образом, данное утверждение неверно и требует корректировки, чтобы отразить истинную природу цианобактерий и их клеточной организации.
Наличие F-плазмиды (фактор фертилъности, половой фактор)
придает бактериям функции донора, и такие клетки способны передавать свою генетическую информацию другим, F-клеткам. Можно сказать, что наличие F-плазмиды является фенотипиче-ским выражением (проявлением) пола у бактерий: с F-плазмидой связана не только донорская функция, но и некоторые другие фенотипические признаки — наличие F-пилей (половых ресничек) и чувствительность к L-фагам. С помощью F-ресничек устанавливается контакт между донорскими и реципиентными клетками. Через их канал и передается донорская ДНК при рекомбинации. На половых ресничках расположены рецепторы для мужских fj-фагов. F-клетки не имеют таких рецепторов и нечувствительны к таким фагам.
Изменчивость бактериальной клетки
У бактерий различают 2 вида изменчивости — фенотипическую и генотипическую.
Фенотипическая изменчивость — модификация — не затрагивает генотип, но затрагивает большинство особей популяции. Модификации не передаются по наследству и с течением времени затухают, т. е. возвращаются к исходному фенотипу через большее (длительные модификации) или меньшее (кратковременные модификации) число поколений.
Генотипическая изменчивость затрагивает генотип. В ее основе лежат мутации и рекомбинации.
Мутации бактерий принципиально не отличаются от мутаций эукариотических клеток. Особенностью мутаций у бактерий является относительная легкость их выявления, так как имеется возможность работать с большими по численности популяциями бактерий. По происхождению мутаиии могут быть:
- спонтанными;
- индуцированными. По протяженности:
- точечными;
- генными;
- хромосомными. По направленности:
— прямыми;
— обратными.
- у бактерий имеется несколько механизмов рекомбинаций;
- при рекомбинациях у бактерий образуется не зигота, как у эукариот, а мерозигота (несет полностью генетическую информацию реципиента и часть генетической информации донора в виде дополнения);
- у бактериальной клетки-рекомбината изменяется не только качество, но и количество генетической информации. Трансформация — это обмен генетической информацией у бактерий путем введения в бактериальную клетку-реципиент готового препарата ДНК (специально приготовленного или непосредственно выделенного из клетки-до нора). Чаще всего передача генетической информации происходит при культивировании реципиента на питательной среде, содержащей ДНК донора. Для восприятия донорской ДНК при трансформации клетка-реципиент должна находиться в определенном физиологическом состоянии (компетентности), которое достигается специальными методами обработки бактериальной популяции.
При трансформации передаются единичные (чаще 1) признаки. Трансформация является самым объективным свидетельством связи ДНК или ее фрагментов с тем или иным фенотипическим признаком, поскольку в реципиентную клетку вводится чистый препарат ДНК.
Люди часто обсуждают цианобактерии и их уникальные особенности. Одним из распространенных утверждений является то, что у цианобактерий кольцевая хромосома обособлена от цитоплазмы ядерной оболочкой. Однако это не совсем верно. Цианобактерии являются прокариотами, и у них нет ядерной оболочки. Их генетический материал представлен кольцевой хромосомой, которая свободно находится в цитоплазме. Это делает цианобактерии уникальными, так как они способны к фотосинтезу и играют важную роль в экосистемах. Правильное понимание их структуры и функций помогает лучше осознать их значение в природе.
Трансдукция
— обмен генетической информацией у бактерий путем передачи ее от донора к реципиенту с помощью умеренных (трансдуцирующих) бактериофагов.
Трансдуцирующие фаги могут переносить 1 или более генов (признаков). Трансдукиия бывает:
- специфической — переносится всегда один и тот же ген;
- неспецифической — передаются разные гены.
Это связано с локализацией трансдуиируюших фагов в геноме донора:
- в случае специфической трансдукции они располагаются всегда в одном месте хромосомы;
- при неспецифической их локализация непостоянна. Конъюгация — обмен генетической информацией у бактерий путем передачи ее от донора к реципиенту при их прямом контакте. После образования между донором и реципиентом конъюга-ционного мостика одна нить ДНК-донора поступает по нему в клетку-реципиент. Чем дольше контакт, тем большая часть донорской ДНК может быть передана реципиенту.
Основываясь на прерывании конъюгации через определенные промежутки времени, можно определить порядок расположения генов на хромосоме бактерий — построить хромосомные карты бактерий (произвести картирование бактерий).
Донорской функцией обладают F+-клетки.
Нуклеоид и хромосома – в чем разница?
Безъядерные организмы, строение которых отличается от эукариот не только отсутствием оформленного ядра, но и тем, что в них нет органелл, окруженных мембраной (таких, как митохондрии, пластиды, лизосомы). Строение бактерий можно считать более простым. Ферментные комплексы, осуществляющие метаболизм прокариот, расположены в них свободно или собраны на мембранах и микротрубочках в функциональные комплексы.
Аналогично обстоят дела и с генетической информацией. Кольцевая дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) бактерий также находится в тесной связи с белками, кроме того, она всегда прикреплена к мембране. Наличие ДНК и белков позволяет некоторым ученым называть нуклеоид бактериальной клетки хромосомой бактерий.
Где расположен нуклеоид?
Некоторые бактерии имеют в своем составе несколько нуклеоидов, каждый из которых содержит неперекрывающуюся генетическую информацию. У других существенная часть генома находится в плазмидах – маленьких кольцевых ДНК, каждая из которых содержит один репликон (функциональную единицу генома, способную к самостоятельному воспроизведению). Существуют также виды, имеющие несколько ядерных структур сходного строения. У известного азотфиксатора Азотобактер их обнаружено 40. Однако при изучении их и сравнении с эукариотическими обнаружено больше различий, чем сходства.
Как изучается наследование признаков?
Строение хромосом у эукариот возможно изучать только во время подготовки к делению. В это время они уплотняются, ДНК «наматывается» на нуклеосомы, а нуклеосомные нити собираются в фибриллы, которые собираются в петли и уплотняются еще сильнее, закрепляясь на белковом матриксе – скелете. В бактериальной клетке количество генетической информации намного меньше.
Строение нуклеоида проще, чем хромосомы эукариот. Он на 80% состоит из ДНК, остальные 20% – это РНК и белки. Самая крупная кольцевая хромосома обнаружена в кишечной палочке – ее периметр достигает 1,6 мм, а самую маленькую имеет микоплазма с периметром 0,25 мм.
Важная особенность
В процессе реализации генетической информации у прокариот и эукариот есть еще одно существенное отличие – бактерии способны начинать синтез белка еще до того, как закончится создание молекулы РНК. Рибосомы бактерий распознают образующиеся в результате трансляции цепи и начинают считывать с них белок, как только они появляются в цитоплазме. Это существенно ускоряет процедуру, однако увеличивает число возможных ошибок. Такая процедура, как процессинг (созревание вновь синтезированных цепочек РНК), у бактерий отсутствует.
Интересно, что у бактерий репликация ДНК не обязательно приводит к делению. А деление не оказывает никакого влияния на форму нуклеоидов и бактериальных хромосом. Исследования быстро растущих культур показали, что во многих бактериях после деления может содержаться 2 и более нуклеоидов с дублированной генетической информацией.
Таким образом, хромосом как таковых у бактерий нет, но существует формация, отвечающая за деление и наследование данных.
Наследственный аппарат бактерий
Важнейшими признаками живых организмов являются изменчивость и наследственность.
Основу наследственного аппарата бактерий, как и всех других организмов, составляет ДНК (у РНК-содержащих вирусов — РНК).
Наряду с этим наследственный аппарат бактерий и возможности его изучения имеют ряд особенностей:
бактерии — гаплоидные организмы, т. е. они имеют 1 хромосому. В связи с этим при наследовании признаков отсутствует явление доминантности;
бактерии обладают высокой скоростью размножения, в связи с чем за короткий промежуток времени (сутки) сменяется несколько десятков поколений бактерий. Это дает возможность изучать огромные по численности популяции и достаточно легко выявлять даже редкие по частоте мутации. Наследственный аппарат бактерий представлен хромосомой. У бактерий она одна. Если и встречаются клетки с 2, 4 хромосомами, то они одинаковые.
Хромосома бактерий — это молекула ДНК. Длина этой молекулы достигает 1,0 мм и, чтобы «уместиться» в бактериальной клетке, она не линейная, как у эукариотов, а суперспирализо-вана в петли и свернута в кольцо. Это кольцо в одной точке прикреплено к цитоплазматической мембране. На бактериальной хромосоме располагаются отдельные гены. У кишечной палочки, например, их более 2 тыс.
Вопрос-ответ
Что неверно в отношении цианобактерий?
Неправильным утверждением о цианобактериях является вариант B, в котором говорится, что у них отсутствуют гетероцисты . На самом деле, у некоторых цианобактерий есть гетероцисты, которые являются специализированными клетками, способными фиксировать атмосферный азот. Однако не у всех цианобактерий есть гетероцисты.
Какая хромосома у цианобактерий?
Клетки цианобактерий имеют толстую клеточную стенку. З. У цианобактерий кольцевая хромосома обособлена от цитоплазмы ядерной оболочкой.
Какие признаки характерны для цианобактерий?
Для цианобактерий характерно: 1) встречаются в составе лишайников ( в качестве автотрофного компонента, в симбиозе с грибами), 4) вызывают “цветение” воды (при массовом размножении), 5) являются прокариотическими фототрофами.
Какую клеточную стенку имеют цианобактерии?
Цианобактерии отнесены к отделу 1 – Gracilicutes, к которому отнесены все бактерии, имеющие грамотрицательный тип клеточной стенки, классу 3 – Oxyphotobacteria, порядку Cyanobacteriales.
Советы
СОВЕТ №1
Проверьте информацию в научных источниках. Для уточнения фактов о цианобактериях и их клеточной структуре обратитесь к учебникам по микробиологии или специализированным статьям в научных журналах.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на терминологию. Убедитесь, что вы правильно понимаете термины, такие как “кольцевая хромосома” и “ядерная оболочка”, так как это поможет избежать путаницы в дальнейшем.
СОВЕТ №3
Используйте онлайн-ресурсы для проверки фактов. Сайты, такие как Wikipedia или научные базы данных, могут предоставить актуальную информацию и помочь вам разобраться в сложных вопросах.
СОВЕТ №4
Обсудите свои сомнения с преподавателями или экспертами в области биологии. Они могут дать вам ценные советы и разъяснения по поводу клеточной структуры цианобактерий и других микроорганизмов.