Генетичний матеріал вірусів і прокаріотів
Генетичний матеріал вірусів представлений однією молекулою нуклеїнової кислоти (або ДНК, або РНК), оточеній захисної білковою оболонкою – капсидом. Функціонування вірусів відбувається по-різному, залежно від їх властивостей і структури, але завжди за допомогою ферментативної системи клітини-хазяїна. Віруси можуть існувати як внутрішньоклітинні паразити. Досі не закінчено давню наукову суперечку, чи можна вважати вірус живим: “істота або речовина”.
Існують віруси, що мають одно – і дволанцюжкові РНК, і віруси, що мають одно – і дволанцюжкові ДНК, причому обидві групи ДНК вірусів мають представників з лінійними і кільцевими формами. У аденовірусів дволанцюжкова ДНК пов’язана з термінальним білком, а у вірусу віспи ДНК замкнута на кінцях ковалентним зв’язком (Льюин Б., 1987).
РНК-віруси більш різноманітні. Так, виділяють віруси з “плюс-ланцюгом”, які відразу можуть функціонувати, і вірусис “мінус-ланцюгом”, які спочатку повинні побудувати “плюс-ланцюг” за допомогою РНК-полімерази клітини-хазяїна. Дволанцюжкові віруси являють собою варіанти з’єднаних ланцюгів без розбіжності після синтезу другого ланцюга. Особливу групу РНК-вірусів складають ретровіруси, які будуть розглянуті нижче. Розміри РНК-вірусів зазвичай варіюють у межах 3000-7000 нуклеотидів, а найменший з них має всього 1200 рибонуклеотидов і 1 структурний ген, що кодує білок оболонки капсида.
ДНК-віруси, особливо фаги (віруси бактерій), зазвичай значно крупніше РнкаУтримуючих. Так ДНК фага Т4 містить 180000 п. Н. і кодує безліч білків. Великі молекули ДНК вірусів компактно упаковані всередині капсида завдяки суперспіралізації.
Можливі два варіанти розвитку вірусу в клітці: або інтеграція з геномом хазяїна – лізогенія, або синтез вірусних частинок на основі генетичної програми вірусу, але за допомогою метаболічної системи господаря – лізис. Другий варіант зазвичай призводить до руйнування клітини-хазяїна. Факт регуляції генної активності вірусу, його здатності існувати в інтегрованій формі, був доведений в роботах нобелівського лауреата 1965, французького мікробіолога А. Львова (1902-1994). Інтегрована форма вірусу отримала назву профаг. Під дією зовнішніх факторів (наприклад, УФ-опромінення) можлива активація профага і знову перетворення його в фаг.
Віруси зазвичай володіють специфічністю відносно клітин організму господаря.
Геном прокаріот представлений однією кільцевою молекулою ДНК, що формує компактну структуру нуклеоида допомогою суперспіралізації. Вельми добре вивчений геном кишкової палички (Escherichia coli) – класичного генетичного об’єкта, у якої ідентифіковано понад 4200 генів. ДНК E. coli містить 4600000 п. Н. Найменший розмір генетичного матеріалу у живих організмів (думати відносити до них віруси) відзначений у мікоплазми: 600000 п. Н. і близько 500 генів. Ці дані і послужили основою для теоретичних розрахунків, які показали, що елементарна “машина життя” може працювати при наявності всього 350 генів.
Головна особливість організації генома прокаріот – це їх об’єднання в групи, або кластери, із загальною регуляцією. Група структурних генів прокаріот, що знаходяться під контролем одного регуляторного ділянки, називається опероном (Miller J., Reznikoff W., 1978). Організація генетичного матеріалу за типом оперона дозволяє бактеріям швидко перемикати метаболізм з одного субстрату на інший. Бактерії не синтезують ферменти певного метаболічного шляху в відсутність необхідного субстрату, але здатні в будь-який момент почати їх синтез при появі цього субстрату. Структура і функціонування оперона були показані в роботах знаменитих французьких біохіміків Ж. Моно (1910-1976) і Ф. Жакоба, що поділили з А. Львовим Нобелівську премію 1965 Регуляцію за типом оперона ми розглянемо нижче.
Особливий інтерес представляють плазміди – невеликі кільцеві молекули ДНК всередині бактеріальної клітини. Подібно до вірусів, плазміди здатні або інтегруватися з бактеріальної ДНК, або існувати відокремлено від неї. Великі плазміди присутні в клітці в кількості 1-3 копій, дрібні можуть бути представлені десятками копій. Добре вивчена найперша з виявлених плазмід, крупна плазмида F бактерії E. coli. Вона являє собою кільцеву молекулу ДНК величиною в 100 тис. П. Н. і містить понад 60 генів. Плазміда F забезпечує містить її бактеріальним клітинам можливість взаємодіяти з бесплазміднимі бактеріями і передавати їм свою генетичну інформацію.
Багато авторів вважають, що плазміди є одним з різновидів вірусів і між ними немає принципових відмінностей (Жданов В. М., 1988; Кусакин О. Г., Дроздов А. Л., 1994).
(2 votes, average: 4.50 out of 5)