Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11: Механізми мікробної генетики

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    3905

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    У 1954 році французький вчений і майбутній нобелівський лауреат Жак Монод (1910—1976) хвацько сказав: «Те, що вірно в кишковій паличці, вірно в слоні», припускаючи, що біохімія життя підтримувалася протягом еволюції і поділяється у всіх формах відомого життя. З моменту відомого твердження Монода ми багато дізналися про механізми регуляції генів, експресії та реплікації в живих клітині. Всі клітини використовують ДНК для зберігання інформації, мають один і той же генетичний код і використовують подібні механізми для його реплікації та вираження. Хоча багато аспектів генетики повсюдно поділяються, варіації існують серед сучасних генетичних систем. Тепер ми знаємо, що в рамках спільної загальної теми генетичного механізму існують значні відмінності між трьома областями життя: Еукарія, Архея та Бактерії. Крім того, віруси, клітинні паразити, але не самі живі клітини, виявляють різкі зміни у своєму генетичному матеріалі та процесах реплікації та експресії генів. Деякі з цих відмінностей дозволили нам розробити клінічні інструменти, такі як антибіотики та противірусні препарати, які спеціально пригнічують розмноження патогенів, але нешкідливі для їх господарів.

    Мікрофотографія стрижневої форми клітини. Фото слонів.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Escherichia coli (зліва) може не мати багато спільного зі слоном (праворуч), але генетичні креслення цих дуже різних організмів обидва закодовані в ДНК. (кредит ліворуч: модифікація роботи NIAID; кредит праворуч: модифікація роботи Тома Лаббока)

    • 11.1: Що таке гени?
      Ген складається з ДНК, яка «читається» або транскрибується для отримання молекули РНК під час процесу транскрипції. Один з основних типів молекули РНК, званий месенджерної РНК (мРНК), надає інформацію для рибосоми для каталізації синтезу білка в процесі, який називається трансляцією. Процеси транскрипції і перекладу в сукупності називають експресією генів.
    • 11.2: Реплікація ДНК
      Процес реплікації ДНК є напівконсервативним, в результаті чого дві молекули ДНК, кожна з яких має одну батьківську нитку ДНК і одну знову синтезовану нитку. У бактерій ініціювання реплікації відбувається у походження реплікації, де суперспіральна ДНК розмотується ДНК-гіразою, зробленою однонитковою геліказою, і пов'язана однонитковим зв'язуючим білком для підтримки свого одноцепочечного стану.
    • 11.3: Транскрипція РНК
      Під час процесу транскрипції інформація, закодована в послідовності ДНК одного або декількох генів, транскрибується в нитку РНК, яку також називають стенограмою РНК. Отримана одноцепочечная молекула РНК, що складається з рибонуклеотидів, що містять основи аденін, цитозин, гуанін та урацил, діє як рухома молекулярна копія вихідної послідовності ДНК. Транскрипція у прокаріотів і в еукаріот вимагає подвійної спіралі ДНК, щоб частково розкрутити в області синтезу РНК.
    • 11.4: Синтез білка (переклад)
      Синтез білків споживає більше енергії клітини, ніж будь-який інший метаболічний процес. У свою чергу, на білки припадає більша маса, ніж будь-яка інша макромолекула живих організмів. Вони виконують практично кожну функцію клітини, виступаючи як функціональними (наприклад, ферментами), так і структурними елементами. Процес трансляції, або синтезу білка, другої частини експресії генів, передбачає декодування рибосомою повідомлення мРНК в поліпептидний продукт.
    • 11.5: Мутації
      Мутація - це спадкова зміна послідовності ДНК організму. Отриманий організм, званий мутантом, може мати впізнавану зміну фенотипу в порівнянні з диким типом, який є фенотипом, найбільш часто спостерігається в природі. Зміна послідовності ДНК надається мРНК через транскрипцію і може призвести до зміненої послідовності амінокислот в білку при перекладі.
    • 11.6: Як безстатеві прокаріоти досягають генетичного різноманіття
      Як організми, домінуючим репродуктивним режимом яких є безстатевий, створюють генетичне різноманіття? У прокаріотів важливим способом впровадження генетичного різноманіття є горизонтальний перенос генів (HGT), впровадження генетичного матеріалу з одного організму в інший організм в межах одного покоління. HGT дозволяє навіть віддалено спорідненим видам ділитися генами, впливаючи на їх фенотипи.
    • 11.7: Регуляція генів - теорія оперонів
      Геномна ДНК містить як структурні гени, які кодують продукти, що служать клітинними структурами або ферментами, так і регуляторні гени, які кодують продукти, що регулюють експресію генів. Експресія гена є сильно регульованим процесом. Тоді як регулювання експресії генів у багатоклітинних організмах дозволяє проводити клітинну диференціацію, у одноклітинних організмів, таких як прокаріоти, це гарантує, що ресурси клітини не витрачаються даремно, роблячи білки, які клітина не потребує в той час.
    • 11.E: Механізми мікробної генетики (вправи)

    Мініатюра: подвійна спіраль ДНК. (Громадське надбання; Apers0n).