Основы генетики микроорганизмов

Непрерывность существования и историческое развитие живой природы обусловлены двумя фундаментальными свойствами жизни: наследственностью и изменчивостью. Наследственность – это сохранение специфических структурных и функциональных свойств организмов, т.е. постоянство признаков на протяжении многих поколений.

Главным носителем генетической информации является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), расположенная в ядрах эукариот и нуклеоиде прокариот (рис. 23).

Рис. 23. Структура ДНК

Молекулы ДНК имеют вид длинных двойных цепей полимеров – полинуклеотидов, состоящих из мономеров – нуклеотидов. Каждый нуклеотид включает одно из четырех азотистых оснований – аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) или тимин (Т), одну молекулу пентозы (пятиуглеродный сахар) и одну молекулу фосфорной кислоты. Обычно молекула ДНК состоит из двух комплементарных нитей, которые образуют двойную спираль. При этом аденин одной нити находится в паре с тимином другой (стабилизируется двумя водородными связями), а гуанин аналогично связан с цитозином (тремя водородными связями). Последовательность азотистых оснований в молекуле ДНК несет информацию, необходимую для синтеза белков.

В бактериальной клетке ДНК имеет форму нити, замкнутой в виде кольца – бактериальная хромосома. У эукариот генетический материал ядра клетки сосредоточен в хромосомах. Они состоят из хроматина, который содержит около 40% ДНК, 40% гистонов, около 20% негистоновых хромосомных белков и немного РНК.

Бактериальная хромосома, как и хромосомы всех живых организмов, имеет отдельные участки – гены, дискретно расположенные и несущие генетическую информацию относительно всех признаков, присущих клетке. Ген – главный фактор, отвечающий за наследственные свойства микроорганизмов.

Генетический материал микроорганизмов может содержаться не только в хромосоме, но и во внехромосомных структурах – плазмидах, расположенных автономно в цитоплазме или в интегрированном с хромосомой состоянии. Хромосома и плазмида способны к автономному самокопированию – репликации, поэтому их называют репликонами.