Плазмиды бактерий и их характеристика. Мигрирующие элементы

Плазмиды (внехромосомные факторы наследственности) – генетические элементы, кот физически обособлены от БХ, способны к воспроизводству, не имеют значения для размножения. Молекулярная структура плазмидной ДНК представлена: линейной двуцепочечной формой, кольцевой двухцепочечной формой (может быть образована смыканием 1 цепи или обеих цепей). Плазмиды могут встраиваться в хромосому в строго определенный участок (гомологичный), они реплицируются вместе с хромосомой. Встроенные – интегрированные.

           Функции: регуляторная и кодирующая.

Классификация:

1. конъюгативные (наделены свойствами половых факторов, в составе имеют оперон, который обеспечивает транспорт плазмиды из клетки в клетку путем конъюгации),

2. неконъюгативные (могут быть переданы либо конъюгативными плазмидами, либо бактериофагами).

Существует более 20 видов плазмид:

F-плазмиды (фертильность, плодовитость) – половой фактор. Двунитчатая молекула ДНК, трансмиссивны, обеспечивает явление конъюгации между бактериями.

           Есть гены, контролирующие синтез половых ворсинок или пили. Из половых ворсинок формируется цитоплазматический мостик между клетками.

           Контролирует синтез фермента эндонулеазы, который разрезает часть нити ДНК, превращая в линейную ДНК. Линейная ДНК может пройти через мостик.

           Обеспечивает перенос гена из клетки донора в клетку-реципиента.

Клетка донор содержит F-плазмиду.

1. F⁺-штам – переносит только плазмиду, содержит автономную плазмиду.  

2. Если она находиться в интегрированном состоянии => штам высокой частоты рекомбинации. Hfr – перенос часть хромосомы.

3. VHfr – донор – передача всей нити хромосомы + F-плазмиды.

4. Сначала прикрепилась, затем вышла, но случайно что-то прихватив. F’lac⁺ - lac- ген, который вышел из хромосомы вместе с плазмидой.

R-плазмиды (лекарственной резистентности) – двунитчатая молекула ДНК. Известно большое количество, контролирующих устойчивость бактерий к различным лекарственным препаратам.

Механизм плазмидной устойчивости заключаются в:

1. Синтезе фермента, разрушающегося ЛП на неактивные продукты.

2. R-плазмиды могут контролировать синтез веществ, которые тормозят перенос ЛП через мембрану.

3. Синтез белков-помпы, которые связывают ЛП и с помощью пермеаз выталкивают наружу.

R-фактор состоит из 2х разных фрагментов ДНК:

1. RTF (tra) — фактор транспорта — обеспечивает перенос из 1 кл в другую.

2.  r (резистентность) — детерминанта, способна к автономной репликации, не способна к переносу. R-ген также содержит is-последовательности и транспозоны.

           Плазмиды бактериоциногении – контролируют синтез бактериоцинов – веществ (белков), способных вызывать гибель бактерий, близких видов, обнаруженных у многих бактерий. Col-плазмиды=синтез колицинов (бактериоцинов) - факторов конкуренции близкородственных бактерий (антогонизм). На этом свойстве основано колицинотипирование штаммов. Существуют в нашей микрофлоре кишечника. Бактериоцины вызывают гибель бактерий того же вида или близких видов. У бактерий чумы (пестицины), кишечных бактерий(колицины), холерных вибрионов (вибриоцины), стафилококков (стафилоцины) и др. Колицины A, B,C,D,E1,E2,K и др. = вещ-ва белковой природы. Механизм бактерицидного действия колицинов неодинаков. E3 нарушает функцию рибосом, E2 является ферментом эндодезоксирибонуклеазой, действуют на цитоплазматическую мембану.

           Кол-плазмиды передаются при конъюгации без сцепления с хромосомой (но V и B могут встраиваться в бакт хром).

           Hly-плазмиды - синтез гемолизинов.

           Ent- плазмиды (энтеротоксин) - синтез энтеротоксинов (термолабильного LT и стабильного ST)=плазмиды вирулентности.

           Tox-плазмиды- токсинообразование.

           Плазмиды биодеградации (утилизация таких соединений, которые в нормальных условиях не должны быть использованы-толуол, никотин, нафталин).

           CFA-плазмиды-отвечают за колонизацию

           Плазмиды патогенности – контролируют синтез токсинов, ферментов патогенности, адгезивности.

Мигрирующие ген эл=это отдельные участки ДНК, кот способны осуществлять свой перенос внутри генома (изменение танспозиции). 2 варианта: IS-элементы (вставочные последовательности)

Транспозоны – 2000-25000 пар нуклеотидов. Содержат фрагменты ДНК, кот несут специфические гены и 2 концевых IS-элемента. На концах инвертированные повторы=кольцевая структура. Находятся в свободном состоянии. Могут встраиваться в БХ и в плазмиды, иногда в специфические участки (горячие точки-здесь помогают IS-последовательности. При включении в ДНК вызывают дупликации. При выходе из БХ — делеции. Если выходят и повторно включаются — в этом случае инверсии (поворот на 180 гр). Имеют способность расщеплять и нейтрализовать лекарства, отвечают за синтез токсинов, ферментов.

Is-последовательность – до 2000 пар нуклеотидов. От англ insertion – вставка, sequence – последовательность.Самый простейший вариант. В свободном состоянии в цитоплазме, самостоятельно реплицироваться не могут, имеют гены, которые отвечают за перемещение. Кол-во в БХ — очень значительно. Встраивание IS-эл в БХ вызывает выключение гена, в кот они встроились. Для некот существуют горячие точки (в кот чаще всего встраиваются). Способны служить промотором при интеграции. При встраивании могут вызывать делеции. Функция – регуляция активности генов в бакт кл (включение, выключение)=ф-я промотора. Индукция мутация (делеции, инверсии, дупликации). Координируют в бакт кл взаимодействие различных аспектов:БХ с плазмидами.