Прокариоты генетический аппарат

Таблица19 Основные характеристики генетического аппарата у прокариот и эукариот

Генетический аппарат прокариот......... [c.375]

Генетический аппарат прокариот [c.142]

Современные представления о генетическом аппарате прокариот описаны выше (см. гл. 3). В определенных условиях в клетке может находиться несколько копий бактериальной хромосомы. ДНК содержится также во внехромосомных генетических элементах — плазмидах, в большинстве случаев являющихся кольцевыми, автономно реплицирующимися небольшими молекулами. [c.239]

Большинство работ на этом первом этапе было выполнено на простых системах, бактериях и их вирусах, бактериофагах, т. е. на прокариотах — организмах, лишенных клеточного ядра, в отличие от ядерных организмов — эукариот. Эукариотические организмы, животные и растения, не были популярны как объект, поскольку они устроены гораздо сложнее и имеют намного больший по величине генетический аппарат. Поэтому ожидалось, что при работе с ними легко можно получить ошибочные результаты [c.7]

Строение генетического аппарата прокариот долгое время было предметом жарких дискуссий, суть которых сводилась к тому, есть у них такое же ядро, как у эукариот, или нет. Установлено, что генетический материал прокариотных организмов, как и эукариотных, представлен ДНК, но имеются существенные различия в его структурной организации. У прокариот ДНК представляет собой более или менее компактное образование, занимающее определенную область в цитоплазме и не отделенное от нее мембраной, как это имеет место у эукариот. Чтобы подчеркнуть структурные различия в генетическом аппарате прокариотных и эукариотных клеток, предложено у первых его называть ну кл е-о и д о м в отличие от ядра у вторых. [c.55]

Деление прокариотной клетки начинается, как правило, спустя некоторое время после завершения цикла репликации молекулы ДНК. Вероятно, репликация бактериальной хромосомы запускает какие-то процессы, ведущие к клеточному делению. Более детальное изучение у разных видов прокариот взаимосвязи между репликацией ДНК и делением клетки не привело к однозначным результатам. Получены данные о том, что сигналом к клеточному делению служит начало репликации ДНК, ее завершение или репликация определенного локуса бактериальной хромосомы. Таким образом, в норме существует вполне определенная временная связь между репликацией хромосомы и делением бактериальной клетки. Воздействия различными химическими веществами и физическими факторами, приводящие к подавлению репликации ДНК, останавливают и клеточное деление. Однако при некоторых условиях связь между обоими процессами может быть нарушена, и клетки способны делиться в отсутствие синтеза ДНК. Это удалось получить введением определенных мутаций в генетический аппарат бактериальной клетки. [c.61]

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. [c.141]

В процессе экспериментальной работы с прокариотами исследователи часто наблюдали, что популяция одного вида при культивировании в течение длительного времени или в разных условиях подвержена изменениям. Накопилось огромное количество фактов, иллюстрирующих эти изменения, однако механизмы, лежащие в основе наблюдаемых явлений, были непонятны. И только успехи, достигнутые за последние десятилетия в области изучения строения и функционирования генетического аппарата прокариот, позволили разобраться в этом вопросе. [c.145]

Выше мы рассмотрели организацию генетического аппарата прокариот, осуществляющего передачу генетической информации от одного поколения к следующему, т.е. по вертикали , обратив внимание на такие его черты, как стабильность и точность функционирования. Однако стабильность генетического аппарата не абсолютна и при всей надежности изменения являются его неотъемлемым свойством. Для прокариот характерна большая способность к генетическим изменениям, являющимся результатом мутаций, а также развития путей горизонтального переноса генов между бактериальными клетками. [c.153]

Благодаря такой физиологической разносторонности и гибкости, а также высокой скорости синтетических процессов и роста, простому строению клеток и несложной структуре генетического аппарата прокариоты в последние десятилетия стали излюбленным объектом при изучении многих проблем общей биологии. Именно это обстоятельство (наряду с недостатком места) явилось причиной того, что в нашей книге главное место будет отведено биологии бактерий. [c.12]

Отметим вначале, что у эукариотических организмов ДНК присутствует не только в ядрах, но и в органеллах — митохондриях, которые есть у всех эукариот, и хлоропластах, имеющихся у зеленых растений. По многим признакам предполагается, что орга-неллы происходят от прокариот митохондрии от а-пурпурных бактерий, а хлоропласты — от цианобактерий. Их роднят с прокариотами многие черты белок-синтезирующего аппарата. Учитывая направленность интересов генетической инженерии, ограничи.мся здесь рассмотрением только ядерных генов. [c.27]

Как с развитием биологии менялись представления о генетическом аппарате прокариот [c.70]

С другой стороны, подвижные генетические элементы, ретровирусы и другие молекулярные системы, функционирование которых основано на незаконной рекомбинации, располагают ферментативным аппаратом, который позволяет им действовать как бы независимо от принципа комплементарности, обычно играющего ключевую роль в процессах метаболизма ДНК. Функциональные особенности этих элементов дают им возможность направлять рекомбинацию между негомологичными последовательностями. Подвижные элементы широко распространены как у прокариот, так и у эукариот, что указывает на определенные эволюционные преимущества, вероятно связанные именно со способностью к такого рода рекомбинационным процессам, которую эти элементы придают содержащим их последовательностям ДНК. Не вызывает сомнений, что, несмотря на необходимое постоянство структуры, обусловленное самим информационным значением ДНК, она в то же время обладает существенной метаболической активностью, связанной с потребностями структурной эволюции. [c.163]

Значение данных о строении ДНК для систематики прокариот огромно, поскольку о сходстве и различии организмов судят, сравнивая в целом их генетические аппараты, в которых записана вся информация о признаках организма. Однако, как показал опыт использования этого метода для систематики бактерий, при установлении филогенетических связей между группами степень сходства бактериальных геномов может служить лишь в качестве одного из тестов для определения отношений между организмами наряду с использованием для этой же цели совокупности морфологических, цитологических, физиолого-биохимических признаков. Сопоставление информации о генетическом аппарате с фенотипической характеристикой, проведенное для ряда бактериальных форм, показало, что не всегда между ними наблюдается соответствие, т. е. сходство фенотипов организмов не всегда коррелирует со сходством в строении и гомологичностью их ДНК. [c.139]

Репликация, транскрипция и трансляция геномов органелл. В хлоропластах и митохондриях ДНК представлена небольшими двухцепочечными молекулами, обычно кольцевыми, и не связана с гистонами. Таким образом, генетическая информация органелл содержится в структурах, весьма сходных с хромосомами прокариот, хотя и значительно меньших по размерам. В каждой органелле имеется множество копий ДНК (до 40—50 в некоторых хлоропластах). Кроме того, хлоропласты и митохондрии содержат аппарат транскрипции и трансляции, включая специфические для органелл рибосомы, которые меньше цитоплазматических 808-рибосом и близки по величине к 708-рибосо-мам прокариот. Синтез белка в органеллах ингибируется хлорам нико-лом и некоторыми другими антибиотиками, подавляющими этот процесс и у прокариот, но не влияющими на синтез белка в цитоплазме эукариотической клетки. Таким образом, хлоропласты и митохондрии обнаруживают ряд важных черт фундаментального сходства с прокариотическими клетками. Митохондрии обладают еще одной особенностью, характерной для клеток, но не для других компонентов клетки они образуются путем деления предсуществующих органелл. Это продемонстрировано также в отношении многих типов хлоропластов у водорослей. У высших растений зрелые хлоропласты развиваются из более простых структур — пропластид на стадии пропластид и происходит воспроизводство этих органелл. [c.49]

На основании особенностей орга[шзации клеток, прежде всего генетического аппарата, огш подразделяются на эукариот и прокариот. К эукариотпым микроорганизмам относится многие водоросли, грибы и простейнще. По строению к/1Сток они не отличаются принципиально от макроорганизмов, включая высшие растения и животных, которые также являются эукариотами. [c.17]

Одной из основных задач биологии развития является изучение реализации генетической информации на всех уровнях — от проявления активности генов до становления признаков в фенотипе. И если благодаря успехам молекулярной биологии нам многое известно о функционировании генетического аппарата, то связь между активностью генов и проявлением тех или иных признаков в фенотипе еще недостаточно изучена. Однако и сами представления о деятельности генома относительно детально разработаны лишь для прокариотов (па примере бактерий), для эукариотов же картина далеко не столь ясна. Короче, как и во всякой науке, а тем более комплексе наук, нерешенных задач гораздо больше, чем это кажется на первый взгляд, и автор вполне правильно выделяет проблемы, вызывающие в настоящее время наибольший интерес. Каждый исследователь нашел бы, что добавить к этому списку, однако цель книги и состоит в том, чтобы ввести читателя в атмосферу научного поиска и творческого решения поставленных задач. И мне кажется, что цель эта автором достигнута. [c.5]

Именно простота организации прокариот объясняет быстрый прогресс в изучении генетического аппарата бактерий, к которым генетики обратились только в начале 40-х годов. С 1944 по 1952 г. у бактерий были расшифрованы три основных процесса, приводящие к объединению и рекомбинации генетического материала трансформация, конъюгация и трансдукция. [c.199]

У нас нет необходимости вдаваться во все детали. В общих чертах, прокариоты проще, у них отсутствуют специальные молекулы, которые позволяют более совершенным эукариотам осуществлять сложные процессы. Эти процессы позволяют эукариотам нести намного больше генетической информации (разрешая иметь набор хромосом вместо лишь одного отрезка ДНК), жить в других организмах и перемещать молекулы повсюду внутри самих себя с определенной целью. Если есть одно свойство, которое ставит эукариот выше прокариот, так это молекулярный аппарат для генерации и управления движением внутри клетки. Именно он привел к образованию мышц, весьма важных для животных, и допускает сложный танец хромосом, который мы наблюдаем в виде Митоза. [c.101]

Митохондрии располагают своим собственным аппаратом для хранения и экспрессии их генетической информации. Эта информация, содержащаяся в митохондриальной ДНК, включает программы для синтеза специальных митохондриальных транспортных и рибосомных РНК. Кроме того, в митохондриальной ДНК запрограммировано несколько полипептидов, участвующих в выполнении основных функций митохондрий. В их числе некоторые из субъединиц цитохром оксидазы и АТФ-синтазы. Однако ббльшая часть белков программируется в ядре и синтезируется в цитоплазме вне митохондрий. Это же полностью относится к белкам, обслуживающим генетический аппарат митохондрий к митохондриальным ДНК- и РНК-полимеразам, к белкам митохондриальных рибосом, которые резко отличаются от цитоплазматических рибосом и по своим основным характеристикам приближаются к рибосомам прокариот, а также к аминоацил—тРНК-синтетазам, катализирующим аминоацилирование митохондриальных тРНК. Следовательно, митохондрии должны располагать механизмом для транспорта в них широкого спектра белков, синтезируемых в цитоплазме. То же в общих чертах можно отнести и к функционированию генетического аппарата хлоропластов. [c.434]

Ядерная зона и генетический аппарат клеток прокариот. Бактериальные хромосомы были открыты много позднее, чем эукариотические, так как они не обладают свойством конденсироваться в метафазе, что делает хромосомы эукарий столь видимыми. В 40-х годах XX в. были получены первые доказательства спонтанного мутагенеза у бактерий, и это послужило основанием для предположения о наличии у прокариот мутирующих генов — функциональных элементов хромосомы. Почти в то же время А. Эвери с коллегами раскрыл химическую природу генетического материала в экспериментах по трансформации авирулентного штамма [c.25]

В прокариотических клетках разделение ДНК и цитоплазмы между двумя дочерними клетками представляет собой единый процесс. Во время репликации ДНК две копии хромосомы прикреплены к особым участкам клеточной мембраны, которые постепенно раздвигаются в результате роста мембраны между ними. Деление происходит между двумя точками прикрепления ДНК таким образом, что каждая дочерняя клетка получает по одной хромосоме (рис. 11-67). С появлением эукариот генетический аппарат стал более сложным, число и размеры хромосом возросли. Возникла необходимость в создании более сложного механизма распределения хромосом между дочерними клетками. Ясно, что митотический аппарат эволюционировал постепенно. У многих примитивных эукариот митоз остался процессом, ассоциированным с мембраной, и ядерная мембрана в этом случае взяла на себя роль плазматической мембраны прокариот. Один из самых ясных примеров такого механизма промежуточного типа мы находим у динофлагелляты Сгур1кесо-(Ипшт соЬпИ-крупного одноклеточного организма. Промежуточное положение этого организма проявляется также в биохимии его хромосом, содержащих, подобно прокариотическим хромосомам, сравнительно мало ассоциированных белков. [c.195]

Размножение возможно н без полового процесса. Например, амебы размножаются простым митотическим делением гидра производит потомков, сгг-почковьшая их от средней части своего тела (рис. 14-1) актинии и некоторые морские черви делятся на две половинки, каждая из которых регенерирует недостающую часть организма. Такого рода бесполое размножение-процесс весьма несложный, но он не ведет к образованию новых форм все потомство генетически идентично родительскому организму. В отличие от этого при половом размножент происходит смешивание геномов двух разных особей данного вида, и образующиеся в результате потомки обычно генетически отличаются друг от друга и от обоих родителей. Половое размножение, приводящее к генетическому разнообразию, по-видимому, имеет большие преимущества, так как оно свойственно подавляющему большинству растений и животных. Даже у многих прокариот н одноклеточных эукариот выработалась способность к размножению половым путем. В этой главе мы познакомимся с клеточным аппаратом полового размножения но прежде чем переходить к подробностям, мы рассмотрим причины возникновения этого аппарата и генетические последствия его функционирования. [c.7]

Выше мы рассмотрели организацию генетйческого аппарата прокариот, осуществляющего передачу генетической информации от одного поколения к следующему, т. е. по вертикали , обратив внимание на такие его черты, как стабильность и точность функционирования, а также отметили наличие в клетке эффективных систем защиты, направленных на поддержание этой стабильности. Однако стабильность генетического аппарата не абсолютна и при всей надежности изменения являются его неотъемлемым свойством. Для всех прокариот характерна большая способность к генетическим изменениям, являющимся результатом мутаций, а также развития путей горизонтального переноса генов между бактериальными клетками, таких, как конъюгация, трансформация, трансдукция. [c.132]

Разные представители почвенных и водных грамотрицательных бактерий проявляют огромное многообразие метаболических активностей, которые не только представляют значительный научный интерес, но и потенциально важны для биотехнологии. Однако ряд этих активностей нельзя воспроизвести в клетках Е. соИ, несущих в составе гибридных молекул ДНК соответствующие генетические детерминанты, так как метаболические и физиологические возможности этой бактерии ограничены. Кроме того, исследования последних лет показали, что, несмотря на фундаментальную схожесть организации генетического аппарата прокариот и способа реализации генетической информации, существуют характерные для каждой таксономической группы особенности, отличающие ее от других групп по тонким механизмам регуляции экспрессии генов. Это может приводить к тому, что гены бактерий одного семейства (рода) не будут экспрессироваться в клетках бактерий дрзтого семейства (рода) или обусловят очень низкий уровень продукции соответствующего белка. Поэтому для изучения экспрессии генов, получения суперпродуцентов с определенными свойствами и т. п. необходимо либо создавать для каждой таксономической группы бактерий специализированную векторную систему на основе плазмид и фагов [c.211]

Вирусы и прионы являются облигатными (обязательными) внутриклеточными паразитами. Прокариоты, как правило, размножаются вне клетки, однако могут являться факультативными внутриклеточными паразитами только некоторые из бактерий (риккетсии, хламидии) являются облигатными внутриклеточными паразитами. Эукариоты устроены значительно сложнее, чем прокариоты. Об этом можно судить по объему генома, т.е. числу генов, составляющих генетический аппарат клетки. У эукариотов его объем в десятки и сотни раз больше, чем у прокариотов. Так, если у вирусов объем генома состоит примерно из 10—100 генов, у бактерий — из 1000—5000 генов, то у простейших — из 10 ООО генов и более. Размеры отдельных представителей микромира колеблются от 0,01—0,4 мкм, или 10—400 нм (вирусы), до 10 мкм и более (бактерии, грибы, простейшие). [c.8]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология