Плазмиды прокариот

Прокариоты и эукариоты: главные отличия одноклеточных или многоклеточных организмов, их генетический материал и таблица об этом

Плазмиды прокариот

Прокариоты и эукариоты образуют надцарства в системе классификации живых организмов. Они составляют таксоны более низкого ранга – царства.

Прокариоты создают царство бактерий, одноклеточных организмов. Эукариоты образуют 3 царства: грибы, растения и животные. Эти группы включают многоклеточные и одноклеточные организмы.

Прокариоты и эукариоты – основные понятия

Прокариоты – это доядерные одноклеточные организмы.

Именно они стояли у истоков эволюции, дали впоследствии ядерные организмы. Это бактерии.

Эукариоты – это ядерные клетки.

Они образуют живые организмы, состоящие из одной или множества клеток. Структура, содержащая ядро, дала все многообразие жизни.

Строение прокариотической клетки

Прокариоты устроены довольно просто. Размеры их очень малы — от 1 до 15 мкм. Следует отметить, что 1 мкм равен 0,001 мм. Отсюда становится понятным, насколько малы прокариоты.

Бактерии имеют разную форму:

  • кокки – шаровидные клетки;
  • бациллы – вытянутые палочки;
  • спириллы – извитые;
  • вибрионы – изогнутые.

В зависимости от того, к какой группе относятся бактерии, они могут существовать по отдельности, или образовывать скопления. Например, стрептококки образуют цепь из нескольких кокков. Стафилококки образуют скопление, которое напоминает гроздь винограда.

Характерная особенность прокариот – отсутствие оформленного ядра. Также отсутствуют мембранные органоиды. Генетический материал находится в одной хромосоме. В её состав входит одна ДНК, которая не соединяется с белками. Кольцевая ДНК размещена прямо в цитоплазме.

Цитоплазма заполняет внутреннее пространство. Все немногочисленные органоиды находятся в ней. Ферменты, обеспечивающие жизнедеятельность, распределены во внутреннем пространстве, или находятся на внутренней стенке мембраны.

[attention type=yellow]

Внутри клетки откладываются запасные вещества: жиры, полисахариды, полифосфаты. Они могут расходоваться клеткой по мере необходимости. Снаружи бактерия покрыта цитоплазматической мембраной.

[/attention]

Сверху расположена клеточная стенка, состоящая из муреина. Это смесь полисахаридов и белковых молекул. Клеточная стенка прикрыта слизистой капсулой. Цитоплазматическая мембрана образует впячивания – мезосомы. Они выполняют функции недостающих органоидов. Бактерия может иметь жгутики и пили – органоиды движения в жидкой среде.

Плюсы и минусы прокариот

Прокариоты играют и положительную и отрицательную роль. В качестве примера негативного влияния, можно отметить заболевания, возбудителем которых являются бактерии: туберкулёз, холера, тиф и другие.

Характеризуя положительное значение бактерий, можно отметить:

  • приготовление кисломолочной продукции с помощью бродильных прокариот;
  • бактерии-симбионты, обитающие в других организмах, приносящие пользу;
  • бактерии-разрушители органического опада и другие.

Строение эукариот

Эукариотическая клетка, образуя одноклеточный организм, существует самостоятельно. Также она может с другими клетками образовывать многоклеточные организмы.

В соответствии с организмом, образованным клеткой, существуют некоторые различия в её строении. Эти различия не так велики. Больше можно отметить черт сходства.

Эукариотическая клетка покрыта цитоплазматической мембраной. Она имеет многочисленные поры, образует складки, впячивания и выпячивания, что позволяет осуществлять поступление веществ с помощью пиноцитоза и фагоцитоза. Пиноцитоз – это поступление капель жидкости. Фагоцитоз – это поступление твёрдых частичек через мембрану.

Растительная клетка имеет ещё прочную целлюлозную оболочку.

Ядерная клетка имеет множество мембранных органоидов:

  1. Прежде всего, это оформленное ядро. Оно хранит и воспроизводит наследственную информацию. Также ядро регулирует жизнедеятельность клетки.
  2. Внутреннее пространство заполнено цитоплазмой – это среда, в которой идут все реакции и процессы. По цитоплазме перемещаются органоиды и вещества.
  3. Эндоплазматическая сеть. Она бывает шероховатой, на ней идёт биосинтез белка. Жиры и углеводы синтезируются на гладкой сети.
  4. Аппарат Гольджи – это совокупность уплощённых полостей, мешочков, цистерн. В нём упаковываются и хранятся вещества, которые клетка синтезирует.
  5. Рибосомы — участвуют в образовании белка.
  6. Митохондрии — накапливают энергию в виде АТФ.
  7. Пластиды — есть только в клетках растений. Они обеспечивают процесс фотосинтеза, окраску цветов и плодов, а также способствуют накоплению органических веществ.
  8. Вакуоли — присутствуют, как правило, в растительной клетке. Содержат клеточный сок, обеспечивает тургор клетки.
  9. Лизосомы — отвечают за внутриклеточное пищеварение.
  10. Клеточный центр или центриоли — присутствуют в клетке животных. Органоид принимает участие в делении клетки.
  11. Цитоскелет – микротрубочки из белковых волокон. Они связаны с цитоплазматической мембраной, поддерживают определённую форму клетки.

Источник: https://obraz-ola.ru/prochee/chem-otlichayutsya-prokarioty-i-eukarioty.html

Плазмиды – это… Функция плазмид

Плазмиды прокариот

В этой статье содержится информация о загадочных и сложных молекулярных структурах различных клеток, чаще бактерий, – плазмидах. Здесь вы найдете информацию об их строении, предназначении, способах репликации, общей характеристике и многом другом.

Чем являются плазмиды

Плазмиды – это ДНК-молекулы, которые имеют маленький размер и по физическому положению отделяются от клеточных хромосом геномного типа. Имеют способность к автономному процессу репликации. В основном плазмиды встречаются в бактериальных организмах. Внешне это молекула, имеющая кольцевой двухцепочечный вид. Крайне редко плазмиды можно встретить у архей и эукариотических организмов.

Как правило, плазмиды бактерий содержат генетическую информацию, способную повысить устойчивость организма к факторам внешней природы, негативно влияющим на состояние организма, в котором они находятся.

Иными словами, плазмиды могут снижать эффективность антибиотиков в связи с повышением устойчивости самой бактерии. Часто встречается процесс передачи плазмид от бактерии к бактерии.

Плазмиды – это структурные элементы, являющиеся средством действенного переноса генетической информации горизонтальным способом.

Д. Ледерберг – молекулярный биолог, ученый родом из США, ввел понятие плазмида в 1952.

Размерные величины плазмид и их численность

Плазмиды – это структуры, имеющие самые разнообразные величины.

Мельчайшие формы могут содержать в себе около двух тысяч парных оснований или меньше, в то время как другие, крупнейшие формы плазмид, заключают в себе по несколько сотен тысяч оснований парного типа.

Знание этого позволяет провести черту между мегаплазмидами и мини-хромосомами. Существуют бактерии, способные заключать в себе плазмиды различного типа. При этом общая сумма их генетического материала может превосходить размер материала клетки-хозяина.

Количество копий плазмид, находящихся в одной клетке, может сильно варьироваться. Например, в одной клетке их может быть всего пара, в то время как в другой число плазмид одного типа доходит до десятков или же сотен. Количество их обусловлено репликационным характером.

Плазмиды – это клеточные структурные элементы способные к автономной репликации. То есть они могут реплицироваться самостоятельно, не подвергаясь контролю хромосомы.

В то же время хромосома может контролировать сами плазмиды. В случае со строгим контролем количество реплицируемых плазмид обычно мало, около 1-3.

Плазмиды мелких размеров чаще подвергаются ослабленному виду контроля и могут создавать большее количество копий.

Процесс репликации

Бактериальные плазмиды способны автономно реплицироваться. Однако данный процесс в разной степени подвергается хромосомному контролю. Это обуславливается отсутствием некоторых необходимых генов. Ввиду этого в процесс репликации плазмид включаются клеточные ферменты.

Этап репликации делится на стадию инициации, элонгации и терминации. ДНК-полимераза начнет репликацию лишь после ее затравки при помощи праймера. Сначала открывается цепь и происходит праймирование РНК, следом разрывается одна из цепей и образуется свободный 3`-OH конец.

Чаще всего этап инициации происходит под действием белков-катализаторов, кодируемых плазмидой. Иногда эти же белки могут вступать в процесс віработки праймера.

[attention type=red]

Элонгация происходит при помощи голофермента ДНК-полимеразы III (иногда I) и некоторых клеточных белках, состоящих в реплисоме.

[/attention]

Терминация репликации может начинаться лишь при наличии некоторых условий.

Принципы репликационного контроля

Контроль механизмов репликации осуществляется на этапе репликационной инициации. Это позволяет удерживать численность плазмид в строгом количестве. К молекулам, способным осуществлять его, относятся:

  1. РНК, имеющие противоположную полярность.
  2. ДНК – последовательность (итерон).
  3. РНК, имеющие противоположную полярность, и белки.

Данные механизмы обуславливают частоту повтора циклов воссоздания плазмид внутри клетки, они также фиксируют любые отклонения от нормы частоты.

Виды механизмов репликации

Существует три механизма репликации плазмид:

  1. Тета-механизм состоит из этапа расплетания 2-х цепей родителей, синтеза праймера РНК на каждой цепи, репликационной инициации за счет нарастания ковалентного типа пРНК на обоих цепях и синтеза соответствующей цепочки ДНК на родительских цепях. Несмотря на то что процесс синтеза происходит одновременно, одна из цепей является лидером, а другая отстает.
  2. Замещение цепи – вытеснение новосинтезированной цепью ДНК одной из родительских. В результате такого механизма образуется ДНК кольцевой формы одноцепочного типа и суперспирализованная ДНК с двумя цепями. ДНК из одной цепочки позже будет восстанавливаться.
  3. Механизм репликации катящегося кольца – представляет собой разрыв одноцепочной ДНК при помощи белка Rep. В результате этого образуется группа 3`-OH, которая будет выступать в роли праймера. Данный механизм протекает при помощи различных белков клетки-носителя, например, хеликазы ДНК.

Способы передачи

Плазмиды попадают в клетку, используя один из двух путей. Первый путь – это установление контакта между клеткой-носителем и клеткой, которая не содержит плазмид, в результате процесса конъюгации.

Существуют конъюгативные плазмиды у бактерий грамположительных и грамотрицательных. К первому способу также относятся передачи в момент трансдукции или трансформации.

Второй путь осуществляется искусственно, путем внедрения плазмид в клетку, при этом организм должен пережить экспрессию генов клетки-носителя, то есть приобрести компетентность клетки.

Выполняемые функции

Роль плазмид, как правило, заключается в придании клетке-носителю определенных свойств.

Некоторые из них могут практически не влиять на фенотипические характеристики своего хозяина, в то время как другие способны вызвать проявление у носителя свойств, дающих ему превосходство над другими такими же клетками.

Это превосходство поможет клетке-хозяину лучше переживать вредные условия среды, в которой она обитает. В случаи отсутствия таких плазмид клетка либо будет плохо расти и развиваться, либо вовсе погибнет.

Плазмиды – это многофункциональная составная клетки. Они выполняют огромнейшее количество функций:

  1. Транспорт генетической информации во время протекания конъюгации. Обычно это делает F-плазмид.
  2. Бактериоциногенные плазмиды контролируют белковый синтез, который может приводить к гибели других бактерий. Этим занимаются в основном Col-плазмиды.
  3. Hly-плазмида занимается синтезом гемолизина.
  4. Обуславливают сопротивляемость воздействию тяжелых металлов.
  5. R-плазмида – повышает сопротивляемость антибиотическим средствам.
  6. Ent-плазмида – позволяет синтезироваться энтеротоксинам.
  7. Некоторые из них увеличивают степень устойчивости к ультрафиолетовому излучению.
  8. Плазмиды колонизационных антигенов позволяют бактериальной адгезии проходить на клеточной поверхности внутри организма животных.
  9. Определенные из их представителей отвечают за разрез ДНК-цепи, то есть за рестрикцию, а также модификацию.
  10. Плазмиды САМ обуславливают камфорное расщепление, плазмиды XYL расщепляют ксилол, а плазмиды SAL – салицилат.

Наиболее изученные виды

Наиболее хорошо человек изучил свойства плазмид F, R и Col.

F-плазмида – это самая известная конъгативная плазмида. Представляет собой эписому, состоящую из ста тысячи оснований парного типа. Имеет собственную точку репликационного начала и точку разрыва. Как и другие плазмиды конъюгативного типа, занимается кодированием белков, способных противодействовать процессу прикрепления пилей остальных бактериальных организмов к стенке конкретной клетки.

Кроме стандартной информации, содержит в себе локусы tra и trb, которые организуют общий, целостный оперон, содержащий в себе тридцать четыре тысячи парных оснований. Гены, находящиеся в этом опероне, отвечают за разнообразные аспекты конъюгации.

R-плазмида (фактор) – является молекулой ДНК и имеет кольцевую форму. ДНК плазмиды заключают в себе информацию, отвечающую за протекание и реализацию процесса репликации и переноса резистентных свойств внутрь клетки-реципиента.

Они же определяют уровень устойчивость клетки определенным антибиотикам. Некоторые из R-плазмид являются конъюгативными. Передача R-фактора происходит в результате трансдукции и стандартного клеточного деления.

Они способны передаваться между отличными друг от друга видами или даже семействами.

Именно эта форма плазмид часто вызывает проблемы в процессе лечения заболеваний бактериальной природы при использовании известных на сегодня антибиотических средств.

Col-плазмиды отвечают за синтез колицина – особенного белка, способного подавлять процессы развития и размножения всех бактерий, кроме самого носителя.

Характеристика классификации

Вся система классификации строится в соответствии с некоторыми свойствами плазмид:

  1. Способы репликации и его механизм протекания.
  2. Наличие общего круга носителей.
  3. Особенности копийности.
  4. Топологические характеристики плазмид.
  5. Совместимость.
  6. Не/конъюгативные плазмиды.
  7. Наличие маркерного гена, находящегося на плазмиде.

Однако в любом способе их классификации содержится точка репликационной инициации.

Области применения плазмид

Функция плазмид при использовании их человеком заключается в способе создания клонированной копии ДНК. Сами плазмиды выступают в роли вектора.

Репликационная способность плазмидов позволяет воссоздавать рекомбинантную ДНК в клетке-носителе. Широкое использование они нашли в генной инженерии.

В этой отрасли науки плазмиды создаются искусственным путем для переноса информации генетического типа или каких-либо манипуляционных действий с генетическим материалом.

[attention type=green]

Понятие об этих клеточных компонентах встречается и в игровой индустрии (“Биошок”). Плазмиды выполняют функцию особых веществ, которые способны придать организму уникальные свойства.

[/attention]

Важно знать, что игровые плазмиды не имеют практически ничего общего с реально существующими.

В игре, выполненной в жанре шутера с элементами RPG, которая называется Bioshock, плазмиды являются генетической модификацией определенных свойств организма, их изменением и способом придания сверхспособностей.

Источник: https://FB.ru/article/322466/plazmidyi---eto-funktsiya-plazmid

Плазмиды

Плазмиды прокариот

  1. Общие сведения
  2. Классификация плазмид

Общие сведения

Плазмиды были найдены в клетках представителей всех трех ветвей живого мира: Archea, Bacteria, Eukarya.

Плазмиды — это двуцепочечные ДНК-молекулы, которые существуют РІ клетках независимо РѕС‚ генома.

�ногда плазмиды могут встраиваться в состав генома клетки-хозяина. Такие плазмиды называются эписомами.

В одной клетке может содержаться до нескольких десятков различных плазмид.

Плазмиды могут быть линейными или кольцевыми, но чаще встречаются кольцевые плазмиды. Длина разных плазмид варьирует от тысячи до миллиона пар оснований.

Обычно плазмиды имеют небольшой размер по сравнению с размером генома бактерии. Например, типичные плазмиды бактерии E.coli с геномом длиной 4 млн.п.н. состоят из нескольких тысяч пар нуклеотидов.

ДНК-плазмида может кодировать от 2-3 до 90 генов.

[attention type=yellow]

Транскрипция и трансляция генетического материала плазмид осуществляется молекулярным аппаратом клетки-хозяина.

[/attention]

Плазмиды реплицируются независимо от ДНК-генома бактерий и практически независимо от стадии клеточного цикла.

Плазмиды передаются от клетки к клетке в ходе клеточного деления, а также при конъюгации.

Число копий плазмиды в клетке может существенно варьировать. Это зависит от генетических особенностей как клетки, так и плазмиды.

Плазмиды, находящиеся “РїРѕРґ ослабленным контролем”, РјРѕРіСѓС‚ размножаться РґРѕ тех РїРѕСЂ, РїРѕРєР° РёС… количество РЅРµ достигнет 10-200 РєРѕРїРёР№ РЅР° клетку (высококопийные плазмиды).

Если же плазмида находится “РїРѕРґ строгим контролем”, РѕРЅР° реплицируется СЃ той же скоростью, что Рё геном бактерии.

Такие плазмиды содержатся в клетке в одной или в нескольких копиях (низкокопийные плазмиды). Естественно, что для клонирования рекомбинантных ДНК стараются использовать плазмиды первого типа.

Классификация плазмид

  1. По способности инициировать процесс конъюгации
    1. Конъюгативные (половые, трансмиссивные)
      Р�меют более крупные размеры; содержат область tra-генов (tra – РѕС‚ TRAnsfer genes), то есть генов, белковые продукты которых обеспечивают конъюгацию. Продукты tra-генов вызывают формирование пили, образуют комплекс ферментов, изменяющих ДНК нужным образом РІРѕ время переноса, Р° также противодействуют прикреплению пилей РґСЂСѓРіРёС… бактерий Рє клеточной стенке данной.
    2. Неконъюгативные (нетрансмиссивные)
      Не содержат области tra-генов, а потому не способны к самостоятельной передаче генетического материала в другие бактериальные клетки. Однако могут использовать белковые продукты трансмиссивных плазмид из той же бактериальной клетки для передачи своего ДНК-материала в ходе конъюгации.
    3. Мобилизуемые
      Некоторые исследователи выделяют также класс мобилизуемых плазмид, которые содержат только часть tra-генов.

      Они также способны передавать свой ДНК-материал в ходе конъюгации, используя белковые продукты трансмиссивных плазмид, находящихся в той же клетке.

  2. По обычному числу копий плазмиды данного типа в клетках:
    1. Высококопийные
    2. Низкокопийные
  3. По группам несовместимости
  4. Совместимость — это способность РґРІСѓС… или нескольких плазмид стабильно сосуществовать РІ РѕРґРЅРѕР№ клетке. Родственные плазмиды обычно РЅРµ совместимы РґСЂСѓРі СЃ РґСЂСѓРіРѕРј, Рё вместе образуют РѕРґРЅСѓ РіСЂСѓРїРїСѓ несовместимости.

  5. По функции:
    1. Половые F-плазмиды (РѕС‚ англ. Fertility — способность Рє размножению). Содержат tra-гены, СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ инициировать половой процесс Сѓ бактерий — конъюгацию.
    2. Плазмиды устойчивости — R-плазмиды (РѕС‚ англ. Resistance — устойчивость). РљРѕРґРёСЂСѓСЋС‚ белковые продукты, обеспечивающие устойчивость бактерий Рє антибиотикам Рё различным ядам.
    3. Col-плазмиды — содержат гены бактериоцинов — белков, подавляющих жизнедеятельность бактерий РґСЂСѓРіРёС… разновидностей. Средство Р±РѕСЂСЊР±С‹ Р·Р° существование.

      Название плазмиды РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РѕС‚ англ. Colicinogeny — колициногенность, С‚.Рµ. способность продуцировать колицин.

      Колицином был назван первый открытый бактериальный токсин, направленный против других бактерий. Он был обнаружен у бактерии E.coli, а потому назван колицином.

      Позднее подобные по функции вещества были найдены у многих других бактерий. Тогда класс веществ получил более точное название бактериоцинов.

    4. Плазмиды биодеградации — плазмиды, продукты которых позволяют утилизировать необычный пищевой или энергетический субстрат (например, салициловую кислоту).
    5. Вирулентные плазмиды, продукты которых способны сделать бактерию патогенной.

Чтобы пояснить значение плазмид для бактерий, обратимся к примеру.
Представим, что в среде обитания некой популяции бактерий появился антибиотик.

Если бактерии быстро не найдут средства защиты от антибиотика, вся популяция вскоре погибнет. Так чаще всего и происходит.

А теперь представим, что у одной бактерии из популяции оказались в наличии гены, кодирующие белки, способные, скажем, выбрасывать антибиотик, поступивший в клетку, наружу, во внеклеточную среду. Если такая бактерия сможет быстро поделиться своими полезными генами с другими бактериями популяции, то популяция продолжит свое существование, а вместе с ней и наша бактерия. Обмен генным материалом между разными бактериями популяции происходит с помощью плазмид.

Источник: http://reforma33.narod.ru/plasmids.htm

Лечимся дома
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: