Бактерии содержат днк в форме. Бактерии

Вопрос: «обрый день. Посмотрите, пожалуйста. . РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ мазка на ИППП -- ДНК Gardnerella vaginalis 2x10^8 Копии/мл норма-- Не более ДНК Lactobacillus spp ДНК Atopobium vaginae не обнаружено норма-- Не более ДНК Lactobacillus spp ДНК Lactobacillus spp. 2x10^7 Копии/мл норма-- Не менее ДНК Bacteria ДНК Bacteria(Общее количество бактерий) 6x10^8 Копии/мл норма-- Не менее 10^6 Состояние бактериального микроценоза --- Соотношения концентраций ДНК микроорганизмов соответствуют бактериальному вагинозу.Уреа,мико,хлам,трих,гонококк,кандида не обнаружена. .В мазке на флору есть лейкоциты во влаг.14-15 ед.,шейке 18-20,уретра 3-4.кл.плоского эпителия ---единичны.гр.палочки -неб.кол-во..кокки отсутствуют.Скажите.пожалуйста.что это и как лечиться.Нужно ли мужу лечение. Выделений почти нет.есть слегка дискомфорт.Спасибо»

Вопрос: «Пожалуйста ответьте.»

Ответ: «Здравствуйте По представленным результатам есть данные о наличии бактериального вагиноза, т.е. нарушения соотношения флоры влагалища, когда становится больше тех бактерий, которые в норме должны быть во влагалище в небольшом количестве. Это не является половой инфекцией. Причинами развития чаще всего являются половые инфекции (но у Вас их нет - в мазке есть на

это указание), дисбактериоз кишечника и, нередко, наличие хронического простатита у полового партнера. Лечение заочно я назначить не могу. Могу дать следующие рекомендации: если подобное нарушение повторяется часто, значит надо обследовать кишечник - сдать кал на дисбактериоз кишечника, исключить хронические заболевания печени, поджелудочной железы. Кроме того, если у партнера есть проблемы с простатой, ему необходимо проконсультироваться с урологом и получить лечение у уролога, так как в случае недолеченного или вялотекущего простатита, женщина будет страдать постоянным нарушением микрофлоры. В таких случаях оба партнера лечатся вместе: женщине лечение назначает гинеколог, мужчине - уролог. Если подобная ситуация выявлена впервые, гинеколог назначит короткий курс лечения только Вам, который будет состоять из двух этапов: на первом этапе необходимо избавиться от избыточного количества гарднерелл, а на втором - восстановить нормальную микрофлору и кислотность влагалища.»

Вопрос: «Спасибо за ответ.Баквагиноз впервые,мужа ничего не беспокоит.Врач у нас старенькая женщина и лечит по старому(метронидазол). Анализы сдавала в платной лаб.самостоятельно. и лечиться хочу самостоятельно,другого выхода нет..Сейчас много новых препаратов.,незнаю,что выбрать для 1 этапа.Может посоветуете что-то щадящее и эффективное. а на 2 этапе хочу применить св. Лактонорм или ацилакт,если найду.В прошлом году удалили желчный,с печенью норм.- на диете.Благодарю Вас.»

Вопрос: «Могу ли я пролечиться св. Гексикон или Метрогил гель,а потом восстанавливать флору.?спасибо.»

Ответ: «Во влагалище будут эффективны любые свечи, содержащие метронидазол (клион Д, тержинан, нео-пенотран, метрогил и т.д.) курсом до 10 дней. Внутрь также обязательны препараты этой группы: метронидазол, орнидазол, ниморазол) курсом до 7 дней. Для восстановления флоры подойдут любые вагинальные препараты, содержащие лактобактерии курсом до 10-14 дней»

Ответ: «Если выбирать между гексиконом и метрогилом в этой ситуации, лучше предпочесть метрогил»

Вопрос: «Благодарю Вас за помощь. Еще скажите,пожалуйста,не начав лечения хочу сдать мазок на флору,сейчас начались месячные.через сколько дней можно сдавать?И что делать в ситуации,если мазок окажется нормальным.Все равно лечить баквагиноз?Спасибо Вам.»

Ответ: «Мазок сдавать, когда полностью закончатся кровяные выделения. Мазок на флору носит ориентировочный характер. То исследование, коорое Вы сделали ранее, более углубленное. Ориентироваться надо на него»

Вопрос: «Спасибо.Всего доброго!»

Ответ: «Обращайтесь»

«Спасибо за помощь» - Пользователь

pulsplus.ru

Гинекологический мазок - Расшифровка и таблица нормы, мнение врачей

Обязательной процедурой при посещении гинеколога является взятие биологического материала для оценки состояния микрофлоры и клеток эпителия влагалища, внутренней слизистой оболочки тела матки, эндометрия, цервикального канала.

Гинекологический мазок, исследование и расшифровка которого проводится в лабораторных условиях, обладает высокой информативностью.

Анализ позволяет определить гормональный уровень репродуктивной системы, количество и состав влагалищных выделений, бактериальное содержание микрофлоры у женщин, предупредить воспалительные процессы, выявить патологии развития, наличие новообразований и инфекции, которые передаются половым путем.

Какие мазки можно сдавать

Заболеваниями женской половой системы занимается специализированное направление в медицине - гинекология.

Причин для обращения пациенток достаточно много: прохождение медкомиссии для приема на работу, беременность, болевые или неприятные схваткообразные ощущения в области нижней части живота, зуд или жжение, молочница, обильные менструации или выделения неизвестного происхождения.

Общий мазок или микроскопия проводится во время профилактического осмотра или в период планирования беременности. Результатом является изучение цервикального и мочеиспускательного канала, влагалища, у девственниц - прямой кишки.

Анализ Папаниколау на цитологию дает возможность вовремя обнаружить вирус папилломы, предраковые состояния эпителия, шейки матки. Рекомендуется проходить ПАП-тест всем представительницам женского пола, имеющим наследственные онкологические заболевания, лицам старше 21 года.

Бактериологический метод исследования, бакпосев у женщин, рекомендуется при подозрении на течение воспалительного процесса, нарушение микрофлоры, которое было вызвано условно-патогенными и патогенными микроорганизмами.

ПЦР проводится в виде анализа на инфекции, передающиеся, в основном, половым контактным путем. Дает полную информацию о бактериальном составе внутренней микрофлоры.

Эффективность и достоверность метода составляет 98%.

Подготовка к сдаче мазка

Прежде, чем назначать обследование, гинеколог или сотрудник лаборатории обязан предупредить пациентку о том, как правильно сдать мазок на флору, что можно и нельзя делать перед процедурой.

Подготовка к микроскопическому исследованию предусматривает отказ от сильнодействующих антибиотиков за 2 недели до предполагаемого анализа, посещения ванной комнаты накануне. Следует постараться не ходить в туалет за 2 часа до анализа.

Диагностику лучше делать не перед, а во время месячных и в первые два дня после.

Чтобы повысить чувствительность теста, бакпосев на микрофлору проводится при отсутствии лечения антибактериальными препаратами и спринцевания. Обязательно соблюдать специальный режим питания за 2-3 дня до бактериологического анализа: ограничить продукты, провоцирующие брожение или расстройство кишечника.

Воздержаться от полового сношения с партнером и не подмываться за 24 часа до забора данных.

За 3-5 дней перед назначенной ПЦР диагностикой запрещен прием любых антибактериальных и противозачаточных средств. За 36 часов необходимо исключить половые контакты. Желательно за сутки до ПЦР и накануне взятия анализа не ходить в душ. Материал берется во время менструации и на протяжении 1-2 дней после ее окончания.

Как берут мазок у женщин

Техника проведения забора материала проводится обычно в утренние часы в отделении гинекологии или непосредственно в самой лаборатории. Взятие влагалищных выделений и участков на исследование назначается только для женщин, которые живут половой жизнью. У девочек его берут более аккуратно с бокового свода влагалища, чтобы исключить повреждение девственной плевы, и из кишечника, выделения секрета.

Все манипуляции происходят на гинекологическом кресле. В это время специалист вводит специальное зеркало в зависимости от возраста и физиологических особенностей пациентки. Если органы еще не сформированы, используется размер XS, девушкам потребуется зеркало S. После родовой деятельность применяются инструменты для осмотра с диаметром 25-30 мм, размером M, L.

Сбор материала проводится шпателем или лопаточкой, щеточкой, наносится на предметное стекло или помещается в пробирку для дальнейшей передачи полученных результатов в лабораторию.

Мазок на микрофлору: расшифровка

Самостоятельно сделать вывод о том, насколько хороший или плохой мазок получился, невозможно без соответствующих знаний. С помощью специальных обозначений расшифровать микроскопическое исследование мазка очень просто. В зависимости от локализации взятого биологического материала различают: влагалище - «V», шейка матки - «C» и уретра - «U».

Грамположительные палочки, «Гр.+» и отсутствие кокковой флоры. Результат - «++++». Наблюдается достаточно редко, чаще всего является последствием интенсивной антибактериальной терапии. Норма: «++», «+++» палочки, количество кокков не превышает «++».

Грамотрицательные бактерии гонококки - «Gn», влагалищные трихомонады - «Trich», дрожжи рода «Candida». Соответствуют заболеваниям, как гонорея, трихомониаз и кандидоз.

Наличие ключевых клеток и кишечной палочки, если они указаны в составе микрофлоры, говорит о том, что у пациентки присутствует бактериальный вагиноз.

Мазок на флору: норма у женщин

Всем без исключения пациенткам, начиная с 14 лет и до наступления менопаузы, соответствует одна и та же норма, полученная в результате лабораторного микроскопического исследования.

Лейкоциты. Обеспечивая защиту организма от проникающих вирусов, бактерий и инфекций, могут быть в поле зрения, но не должны превышать показателя во влагалище - 10, в шейке матки - 30, уретре - 5.

Эпителий. Умеренное количество эпителиальной ткани - норма. Большое количество указывает на возможное воспаление, а слишком низкое - на недостаточную выработку гормона эстрогена.

Слизь. Допускается незначительное количество или ее отсутствие. Максимальная суточная норма выделений секрета желез канала шейки матки - 5 мл.

Грамположительные палочки, «Гр.+». Обязательно должны присутствовать лактобациллы и палочки Додерлейна в большом количестве. Они отвечают за иммунный ответ организма на чужеродные тела. В шейке матки и уретре их быть не должно.

«Гр.-», грамотрицательные, анаэробные палочки не определяются.

Гонококки с условным обозначением «gn», трихомонады, хламидии, ключевые и атипичные клетки, грибы, дрожжи, Candida отсутствуют. Если они обнаруживаются в результатах, пациентке назначается дополнительное обследование на гонорею, трихомониаз, хламидиоз, бактериальный вагиноз, молочницу.

Мазок на степень чистоты

Чтобы избежать осложнений в период вынашивания плода, беременным рекомендуется определять степень чистоты гинекологического мазка. В норме у здоровой женщины микрофлору влагалища на 95-98% составляют Bacillus vaginalis или лактобактерии палочки Додерлейна. Они вырабатывают молочную кислоту, которая способствует сохранению уровня кислотности.

Патогенные и условно-патогенные микроорганизмы не способны выживать в таких условиях. Но под действием различных факторов, как половая активность, менопауза, менструальный цикл и снижение иммунитета, показатели микрофлоры могут меняться.

1 степень чистоты влагалища в норме составляет рН 3,8-4,5. Среда - кислая. Лейкоциты и эпителиальные клетки - не более 10.
2 степень. Слабокислая среда: рН=4,5-5. Наблюдается незначительное увеличение грамположительных кокков, грибов Кандида.
3 степень. Активизируются патогенные микроорганизмы, появляется слизь, показатели эпителия превышают норму. Нейтральный уровень кислотности, рН=5-7. Лейкоцитов свыше 10. Слизь, ключевые клетки присутствуют, грамотрицательные и грамположительные микроорганизмы размножаются в благоприятных условиях микрофлоры.
На последней, 4 степени, чистота низкая. Показатели рН достигают 7,5. Палочки Додерлейна или вообще отсутствуют, или находятся в единичном количестве. Влагалище заполнено болезнетворными микроорганизмами.

Бактериологическое исследование

Разнообразие состава, помимо лактобактерии палочки Додерлейна, который являются неотъемлемой частью микрофлоры влагалища обследуемой женщины, начинают изучать не сразу. Посев на специально созданную благоприятную среду собранного биологического материала для его последующего роста, развития и размножения занимает время.

Оценить бактериологический посев на флору можно через микроскоп при условии увеличения численности представителей микроорганизмов.

0 класс. Наблюдается при лечении антибиотиками. Возбудитель отсутствует.
I класс. Количество бактерий не увеличивается или умеренный рост.
II класс. Смешанный характер микрофлоры. Определяется до 10 колоний бактерий Gardnerella vaginalis или Mobiluncus, возбудителей гарднереллёза.
III класс. Колоний насчитывается около 100. Преимущественно в микрофлоре обитают Gardnerella и Mobiluncus. Проявляются симптомы бактериального вагиноза.
IV класс. Лактобактерии отсутствуют, иммунитет ослаблен. Диагноз приобретенного инфекционного заболевания - аэробного вагинит.

Цитологическое исследование

Вероятность обнаружить участки измененного эпителия, вируса папилломы и онкологических новообразований достаточно велика после 30 лет, начала половой жизни.

Правильная расшифровка ПАП-теста зависит от наличия или отсутствия раковых, нетипичных клеток.

NILМ. Клиническая картина без особенностей, ЦБО. Лейкоциты и бактерии выделяются в небольшом количестве. Возможен первичный кандидоз или бактериальный вагиноз. Эпителиальный слой в норме.
ASC-US. Обнаружены атипичные участки в эпителиальной ткани неизвестного происхождения. Повторный анализ проводится через 6 месяцев на поиск хламидиоза, дисплазии, вируса папилломы человека.
LSIL. Для подтверждения предракового состояния, вызванного атипичными клетками, назначают биопсию, кольпоскопию. Слабо выраженные признаки изменения эпителия.
ASC-H. Ярко выраженное поражение плоского эпителия. У 1% пациенток диагностируют начальную стадию рака шейки матки, остальные 98-99% имеют дисплазию 2-3 степени.
HSIL. Сопутствующие симптомы, предшествующие раку плоского эпителия, шейки матки, выявлены у более чем у 7% обследуемых женщин. У 2% - рак.
AGC. Атипичное состояние железистого эпителия. Диагноз: рак шейки матки или эндометрия, запущенная форма дисплазии.
AIS. Плоскоклеточная карцинома, рак шейки матки.

ПЦР анализ

Высокой чувствительностью и достоверностью полученных данных отличается молекулярно-биологический метод ПЦР диагностики. Благодаря созданию более ранних образцов выделенного и скопированного участка ДНК происходит сравнение с полученным биологическим материалом.

Анализ на инфекции с помощью ПЦР дает возможность за короткий срок найти возбудителя заболевания женских половых органов с помощью получения положительного или отрицательного результата.

Полимеразная цепная реакция облегчает определение хламидиоза, уреаплазмоза, молочницы, трихомониаза, ВПЧ, ВИЧ, поиск причин течения тяжелой беременности и гормональных нарушений.

Недостатками ПЦР являются случаи ложных данных при неправильно проведенных тестах, возможной мутации ДНК возбудителя.

gemoparazit.ru

Днк бактерии, днк бактерия в мазке

днк бактерия в мазке

ДНК из большинства бактерий содержится в одной кольцевой молекуле, которую называют бактериальной хромосомой.Хромосома, наряду с несколькими белками и РНК-молекулами, образует неправильной формы структуру под названием нуклеоид. Он находится в цитоплазме бактериальной клетки.

В дополнение к хромосоме бактерии часто содержат плазмиды – маленькие круговые молекулы ДНК. Бактерии могут собирать новые плазмиды из других бактериальных клеток (при конъюгации) или из окружающей среды. Они могут также легко потерять их – например, когда бактерия делится на две части, одна из дочерних клеток может пропустить некоторые плазмиды.

Каждый плазмид имеет свою «инициацию репликации». Это цепь ДНК, которая копирует цепь бактерии-хозяина. По этой причине плазмиды могут копировать себя независимо от бактериальной хромосомы, так что может быть много копий плазмиды в одной бактериальной клетке. Плазмиды помогают днк бактерии противостоять антибиотикам. Плазмиды содержат только несколько генов, но они делают большое дело для бактерии-хозяина. Как правило, они не являются необходимыми для выживания бактерии постоянно, но помогают бактерии преодолеть подчас стрессовые ситуации. Например, многие плазмиды содержат гены, которые при экспрессии делают бактерии-хозяина устойчивым к антибиотикам.

Бактерии - убийцы

Поглощение ДНК бактериями

У ДНК обнаруженных бактерий нет аналогов на Земле

Кроме очень большой кольцевой хромосомы, расположенной в ядерной зоне, большинство бактерий содержат одну или несколько небольших кольцевых молекул ДНК, которые находятся в свободном состоянии в цитоплазме клетки.

Рис. 27-20. Электронные микрофотографии плазмид, выделенных из двух видов бактерий. А. Плазмида из Е. coli, которая придает клеткам устойчивость к тетрациклину. Б. Плазмиды из Neisseria gonorrhoeae - бактерии, вызывающей гонорею. Большинство молекул находится в релаксированном состоянии. На примере скрученных сверхспиралъных плазмид (одна из них в центре фотографии) видно, насколько эффективной может оказаться компактная упаковка колъцбвой ДНК в рефльтате отрицательных поворотов.

Эти экстрахромосомные элементы называют плазмидами (рис. 27-20). В большинстве своем плазмиды очень малы и содержат всего лишь несколько генов, т. е. гораздо меньше, чем бактериальная хромосома, в которой генов тысячи. В некоторых клетках, однако, плазмиды могут быть достаточно большими. Плазмиды несут генетическую информацию и реплицируются с образованием дочерних плазмид, которые при делении клетки переходят в дочерние клетки. В течение многих циклов деления клетки плазмиды «живут» своей собственной, обособленной от хромосомной ДНК «жизнью». Однако иногда они могут встраиваться в хромосомную ДНК и с таким же успехом покидать ее.

Некоторые плазмиды несут гены, которые определяют устойчивость бактерии-хозяина к антибиотикам, например тетрациклину и стрептомицину. Бактерии, содержащие такие плазмиды, устойчивы к этим антибиотикам. При лечении бактериальной инфекции антибиотиком эти клетки могут выжить в организме человека, так как антибиотик убивает только чувствительные к нему клетки. Устойчивые к антибиотику клетки могут затем размножаться и вызывать инфекцию, которую нельзя сдержать антибиотиком.

По этой причине антибиотики не следует применять для лечения инфекций без разбора: всегда необходимо быть уверенным в том, что возбудитель данной болезни чувствителен к используемому антибиотику. Плазмиды могут переноситься из устойчивых к антибиотику клеток в чувствительные клетки того же или другого вида, делая эти клетки устойчивыми.

Другая важная особенность плазмид состоит в том, что их можно очень легко выделить из бактериальных клеток. В выделенную плазмиду можно встроить новые гены из других видов и затем такую модифицированную плазмиду ввести обратно в обычную для нее клетку-хозяина. Такая плазмида, несущая чужеродный ген, будет реплицироваться и транскрибироваться и может заставить клетку-хозяина синтезировать белки, кодируемые искусственно встроенным геном, даже если он не является частью нормального генома клетки. Позже мы увидим, как получают такие рекомбинантные ДНК, как они транскрибируются и транслируются с образованием потенциально полезных продуктов.

Бактерии – прокариотические микроорганизмы, генетический материал которых в основном представлен единственной кольцевой двухцепочечной ДНК, называемой генетиками хромосомой. В относительно редких случаях хромосома представлена линейной молекулой ДНК.

Размер этой ДНК намного превышает размер самой бактериальной клетки. Так, например, у E. coli протяженность хромосомной ДНК равна 1300 мкм (1,3 мм – 4,6 х 10 6 п.н.), а размер клетки 1,1-1,5 х 2,0-6,0 мкм. Причем ДНК не заполняет всю клетку, а содержится только в ограниченной области, составляющей, весьма приблизительно, одну треть объема клетки.

Рис.1. Бактериальный геном и схема уровней его компактизации.

Отсюда следует, что ДНК существует в клетке в высокоупорядоченном (сконденсированном) состоянии в виде компактной структуры. Эта структура, отдаленно напоминая ядра эукариот, получила название нуклеоид и видна в микроскопе только после специфичных для ДНК окрасок (рис.1). В электронном микроскопе она выглядит как образование, состоящее из многочисленных петель, отходящих от плотной центральной области. Образование большого числа (до 140 на геном) петель, называемых доменами , является одним из уровней компактизации ДНК. Каждый домен закреплен у основания молекулой РНК и состоит примерно из 40 т.п.н. ДНК петель находится не в виде свободно вытянутого дуплекса, а имеет второй уровень компактизации за счет скручивания в сверхспиральные образования с помощью связи с белками HLP.

Эти белки имеют небольшой размер, обладают сильноосновными свойствами и прочно связываются с ДНК. По аминокислотному составу они напоминают гистоны эукариот.

Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной и прикреплен к мезосомам – специфическим впячиваниям цитоплазматической мембраны внутрь клетки. Связь ДНК со специфическим участком мембраны необходима для функционирования генома.

Кольцевая молекула ДНК бактерий (хромосома) представляет самореплицирующуюся генетическую молекулу – репликон . Репликация начинается с точки инициации репликации (ori – orign) , локализующейся, как правило, в участке прикрепления ДНК к мембране. От точки инициации репликация происходит последовательно, двунаправленно, по полуконсервативному механизму. Заканчивается репликация в районе терминации репликации (ter) , расположенном на участке кольцевой ДНК, противоположном точке начала репликации (рис.2).

Рис. 3. Распределение дочерних копий ДНК и деление клетки бактерий.

Число хромосом в одной клетке бактерий зависит от стадии развития и физиологических условий роста культуры. В логарифмической стадии роста у E. coli на 1 нуклеоид приходится 2,8 ДНК эквивалентов одного генома, вследствие замедленной сегрегации двух дочерних хромосом, или реинициации новых циклов репликации ДНК еще до деления клетки (рис.4).

Рис.4. Число хромосом в клетке в стационарной (А) и логарифмической (Б) стадиях роста культуры.

У некоторых бактерий клетки в норме содержат не одну, а много хромосом. Они могут формировать один или несколько нуклеоидов. Также наблюдается зависимость содержания ДНК в клетке от ее размеров, хотя это не означает соответствующего изменения объема генетической информации.

Для бактериальной ДНК характерна высокая плотность генов (1 ген на 1тпн). ДНК, кодирующая белки, составляет около 85-90% всей ДНК. Средний размер ДНК-последовательностей между генами – только 110-125 п.н. Некодирующая бактериальная ДНК занимает менее 1%, и она обычно представлена в виде транспозонов. Так, в ДНК штамма Escherichia coli K12 линии MG 1655 найдена 41 копия различных транспозонов (IS), которые участвуют в процессах внедрения и исключения плазмид. Многие фаги, исключаясь из генома бактерии не полностью, оставляют там в качестве следа некоторые свои гены. Эти остатки, не способные к самостоятельному перемещению и развитию, называют "криптическими" фагами.

Интроны встречаются в бактериальных геномах крайне редко. Имеются случаи перекрывания генов, где один ген находится внутри другого на той же нити ДНК. Для бактериальных геномов характерны опероны: у Е. coli 27% предсказанных транскрипционных единиц являются оперонами.

В клетке бактерий могут содержаться и другие репликоны, способные существовать отдельно от бактериальной хромосомы. Их называют плазмидами . Плазмиды представляют собой кольцевые (у некоторых видов линейные) молекулы двухцепочечной ДНК различных размеров от 1000 п.н. до почти трети величины самой бактериальной хромосомы. Количество и спектр плазмид в клетках бактерий может варьировать. Часто наблюдаются различия по спектру плазмид даже между клетками разных штаммов одного и того же вида бактерий. Некоторые плазмиды могут встраиваться в бактериальную хромосому, составляя при этом часть репликона бактерии, и могут вновь исключаться из нее, восстанавливая форму автономного репликона. Такие плазмиды называют эписомами .

В генетический материал бактерий могут быть включены и профаги.

Носителем генетической информации бактериальных клеток является ДНК. Она представляет собой двойную спираль, состоящую из двух полинуклеотидных цепочек. ДНК сравнивают с винтовой лестницей и с двойным электрическим кабелем. Остов ДНК состоит из фосфатных групп и дезоксирибозы. Полипептидные цепи соединены между собой водородными связями, которые удерживают друг с другом комплементарные азотистые основания. Строение ДНК бактерий аналогично таковому клеток эукариотического типа (растений, животных, грибов). В отличие от бактерий у вирусов геном представлен одной нуклеиновой кислотой – ДНК или РНК. Бактериальные клетки, кроме ДНК, могут иметь генетически полноценные образования функционирующие автономно. Необходимо подчеркнуть, что носителями наследственности бактерий кроме ДНК являются плазмиды и эписомы. В этой связи, любая структура бактериальной клетки, способна к саморепликации, называется репликон, т. е. репликонами бактерий являются нуклеотид, плазмиды, эписомы. Плазмиды не связаны с нуклеотидом, они пребывают в цитоплазме клетки автономно, эписомы могут находиться в свободном состоянии, но чаще всего они реплицируются вместе с ДНК.

Бактериальная хромосома представлена одной двунитевой молекулой ДНК кольцевидной формы и называется нуклеотидом. Длина нуклеотида в растянутом виде составляет примерно 1 мм. Нуклеотид – эквивалент ядра. Расположен он в центре бактерии. В отличие от эукариот ядро бактерий не имеет ядерной оболочки, ядрышка и основных белков (гистонов). Нуклеотид можно выявить в световом микроскопе. Для этого надо окрасить клетку специальными методами: по Фельгену или по Романовскому-Гимзе. Электронно-микроскопическое исследование показало, что один конец ДНК прикреплен к клеточной мембране. Видимо, это необходимо для процесса репликации ДНК.

Выращивани бактерий в пробирке. Фото: Tess Watson

В отличие от клеток эукариот у прокариот отсутствуют митохондрии, аппарат Гольджи и эндоплазмотическая сеть.

Каждая нить ДНК состоит из звеньев – нуклеотидов. В состав нуклеотида входит одно из азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин или цитозин) дезоксирибоза и фосфорная кислота. Приблизительно 1500 нуклеотидов составляют ген средней величины. Таким образом, ген представляет собой определенный участок ДНК, ответственный за проявление и развитие конкретного признака. Гены в ДНК расположены линейно, они дискретны, способны к саморепликации. Последовательность аминокислот в синтезируемом белке, определяется последовательностью нуклеотидов в гене.

С точки зрения функциональной гены подразделяют на структурные, регуляторы, промоторы и гены-операторы.

Структурные гены, представляют собой гены, обуславливающие синтез ферментов, участвующих в биологических реакциях и в формировании клеточных структур.

Гены-регуляторы ответственны за синтез белков, регулирующих обмен веществ. Эти гены могут влиять на деятельность структурных генов.

Гены-промоторы детерминируют начало транскрипции. Они представляют собой участок ДНК, который распознает ДНК-зависимый РНК-полимеразой.

Гены-операторы являются посредниками между структурными генами, промоторной областью и генами-регуляторами.

Совокупность генов-регуляторов, промоторов, операторов и структурных генов называют опероном. Следовательно оперон является функциональной генетической единицей, несущей ответственность за проявление определенного признака микроорганизмов.

Различают индуцибельные и репрессибельные опероны. Например, индуцибельным опероном является Lac-оперон, гены которого контролируют синтез ферментов, утилизирующих лактозу в микробной клетке. Если клетка не нуждается в лактозе, оперон поддерживается в неактивном состоянии и, наоборот.

Примером репрессибельного оперона может служить триптофановый оперон, обеспечивающий продукцию триптофана. Этот оперон обычно постоянно функционирует, а его белок-репрессор находится в пассивном состоянии. В случае повышения содержания триптофана в клетке аминокислота вступает в связь с репрессором и активизирует его. Репрессор ингибирует работающий оперон и прерывает синтез триптофана.

Важнейшее свойство ДНК – способность к репликации. Репликация может протекать по тета-типу и сигма-типу. Репликация ДНК по тета-типу начинается в определенной точке в виде «вздутия» и распространяется вдоль молекулы в двух направлениях, проходя через промежуточную структуру, напоминающую греческую букву тета. При этом типе репликации сохраняется одна из цепей исходной молекулы ДНК, а вторая синтезируется из нуклеотидов.

Репликация ДНК по сигма-типу осуществляется через промежуточную структуру, напоминающую греческую букву сигма, откуда и название этого типа. Этот тип репликации наблюдается в процессе коньюгации бактерий и некоторых фагов. При этом типе репликации происходит достраивание обоих нитей ДНК до двухцепочной ДНК.

Геном бактерий выполняет следующие функции:

· обеспечивает передачу биологических свойств по наследству;

· программирует синтез бактериального белка с определенными свойствами;

· участвует в процессах изменчивости бактерий;

· обеспечивает сохранение индивидуальности вида;

· детерминирует множественную устойчивость к ряду лекарственных веществ.

Генетический материал бактерий представлен нуклеоидом, плазмидами, транспозонами и вставками-последователь-ностями.

Нуклеоид, илибактериальная хромосома, представляет собой двухнитевую кольцевую ДНК, не отделённую мембраной от цитоплазмы. Нуклеоид фиксирован специальными рецепторами к цитоплазматической мембране вблизи мезосомы – инвагинации мембраны, участвующей в делении клетки. Молекулярная масса ДНК у бактерий сравнительно велика и составляет, в среднем, 10 10 Д (5 * 10 6 пар оснований; геном человека составляет 2,9 * 10 9 пар оснований). Молекула хромосомной ДНК находится в суперспирализованной форме и свёрнута в виде петель, число которых составляет 12-80 на хромосому. Петли в центре нуклеоида объединены за счёт молекулы 4,5S-РНК. Такая упаковка ДНК не препятствует её репликации и обеспечивает постоянную транскрипцию отдельных оперонов. Нуклеоид является жизненно необходимой генетической структурой, поскольку содержит информацию, нужную для обеспечения конструктивного и энергетического метаболизма бактерий. При благоприятных условиях количество копий ДНК в интерфазе может увеличиваться и достигать значений, эквивалентных по массе 2, 4, 6 и даже 8 нуклеоидам. Это уникальное свойство бактериального генома позволяет бактериям регулировать метаболизм и скорость собственного размножения.

Нуклеоид состоит из структурно-функциональных фрагментов ДНК – генов, каждый из которых контролирует синтез 1 белка (рис. 1). Гены в нуклеоиде бактерий расположены дискретно – последовательно один за другим. Число генов достигает 400-600 у хламидий, 1000 – у риккетсий, 2500-3000 – у кишечной палочки.

Рисунок 1

Структурно-функциональная организация бактериальной ДНК

Гены, несущие информацию о синтезируемых бактерией ферментах или структурных белках, называются структурными генами , или генами-цистронами . Гены-цистроны управляются функциональным геном – геном-оператором , с которым гены-цистроны образуют более сложную структурно-функциональную единицу ДНК – оперон . В пределах гена-оператора находятся следующие элементы: промотор (область, с которой взаимодействует РНК-полимераза), энхенсор (область, усиливающая транскрипцию оперона); аттенуатор (область, ослабляющая работу оперона), терминатор (область, блокирующая работу оперона). В свою очередь, оперон или группа оперонов находятся под управлением 1 гена-регулятора . Так образуется более сложная структурно-функциональная единица – регулон .

Гены, содержащие информацию о том или ином соединении, принято обозначать строчными начальными буквами латинского алфавита со знаком «+», соответствующими названию данного соединения. Например, arg + - аргининовый ген, his + - гистидиновый ген, lac + - лактозный ген и т.д. Отсутствие данного гена обозначают знаком «-» (arg - , his -). Гены, обусловливающие резистентность к лекарственным препаратам, фагам, обозначают буквой r (от англ. resistant –резистентный). Например, резистентность к пенициллину записывают pen r , а чувствительность – pen s (от англ. sensitive – чувствительный).

К внехромосомным факторам наследственности у бактерий относятся плазмиды, транспозоны, вставки-последовательности. В отличие от нуклеоида, все они не являются жизненно необходимыми для бактерий, поскольку не несут информации о синтезе ферментов, участвующих в энергетическом или конструктивном метаболизме. Вместе с тем, внехромосомные факторы наследственности способны наделять бактерии определёнными селективными преимуществами.

Плазмиды представляют собой кольцевые суперспирализованные молекулы двухнитевой ДНК, содержащие 1500-400000 пар нуклеоидов. Молекулярная масса бактериальных плазмид составляет 10 6 -10 8 Д. Плазмиды могут содержать до 90 генов, которые контролируют саморепликацию плазмид, их самоперенос или мобилизацию на перенос, специфические функции самой плазмиды, а также свойства, привносимые в бактериальную клетку. Плазмиды, свободно расположенные в цитоплазме, называются автономными . Они имеют кольцевую структуру, реплицируются независимо от нуклеоида и могут быть представлены несколькими копиями. Плазмиды, встроенные в нуклеоид, называются интегрированными . Такие плазмиды имеют линейную структуру, реплицируются синхронно с нуклеоидом и представлены 1 копией. Интеграция плазмид происходит только в гомологичные участки бактериальной хромосомы.

В зависимости от способности передаваться при конъюгации от одной бактерии к другой плазмиды разделяют на конъюгативные и неконъюгативные . Конъюгативные плазмиды способны к самопереносу, то есть не только могут переходить от клетки-донора к клетке-реципиенту, но и отвечают за образование конъюгативных пилей (F-плазмиды). Неконъюгативные плазмиды передаются дочерним бактериям при бинарном делении материнской клетки, при трансформации и трансдукции. Неконъюгативные плазмиды неспособны самостоятельно индуцировать конъюгацию, но могут быть перенесены при конъюгации из одной бактерии в другую в случае интеграции с конъюгативными плазмидами.

Плазмиды осуществляют 2 функции – регуляторную и кодирующую. Первая заключается в компенсации нарушений структуры ДНК нуклеоида посредством встраивания в повреждённый участок и восстановления его функций. Кодирующая функция плазмид состоит во внесении в бактериальную клетку новой генетической информации, что проявляется появлением у бактерий нового признака (например, устойчивости к антибиотикам).

Классификация плазмид основана на том, что родственные плазмиды неспособны стабильно сосуществовать в одной клетке, одна из них подвергается элиминации. Несовместимые плазмиды объединяют в одну inc-группу (от англ. incompatibility – несовместимость). Inc-группа соответствует биологическому виду. Например, плазмиды энтеробактерий разделены на 39 inc-групп (incB, incC, incD и т.д.). Плазмиды, относящиеся к одной и той же inc-группе, имеют сходную молекулярную массу, высокую степень гомологии ДНК, наделяют клетку подобными морфологическими и серологическими свойствами.

По функциональной направленности выделяют: конъюгативные (F-), резистентности (R-), бактериоциногенные (Col-), патогенности (Ent-, Hly-), биодеградативные и криптические плазмиды.

F-плазмиды (от англ. fertility – плодовитость) содержат гены, контролирующие образование конъюгативных пилей (F-пилей), необходимых при конъюгации бактерий-доноров (F +) с бактериями-реципиентами (F -). Перенос генетического материала у F-плазмиды детерминирует tra-оперон (от англ. transfer – перенос). F-плазмиды могут находиться как в автономном, так и в интегрированном состоянии. Автономные F-плазмиды реплицируются независимо от нуклеоида и способны передаваться клеткам-реципиентам при конъюгации. Интегративное состояние F-плазмиды обратимо.

R-плазмиды (от англ. resistance – устойчивость) содержат гены, обеспечивающие бактериям устойчивость к лекарственным препаратам. R-плазмиды относятся к конъюгативным плазмидам, поскольку, наряду с генами резистентности, содержат все гены, ответственные за перенос факторов устойчивости из клетки в клетку. За устойчивость к какому-либо антибиотику отвечает r-ген, в состав которого могут входить вставки-последовательности и транспозоны. Многие r-гены являются транспозонами. Tra-оперон R-плазмид обеспечивает их конъюгативность.

Бактериоциногенные плазмиды содержат гены, кодирующие белки бактериоцины , которые вызывают гибель бактерий того же вида или близких видов. Первые бактериоцины – колицины были обнаружены у Escherichia coli (отсюда Col-плазмиды). Подобные бактериоцины выявлены у бактерии чумы (пестицины), стафилококков (стафилоцины), холерных вибрионов (вибриоцины). Бактериоцины способствуют выживанию бактерий, их продуцирующих, подавляя жизнедеятельность конкурентных микроорганизмов. Бактериоциногенные плазмиды относительно крупные (молекулярная масса 25-150 * 10 6 Д), присутствуют в бактериальной клетке в количестве 1-2 копий, преимущественно в автономном состоянии; конъюгативны (имеют tra-оперон). Широко распространены среди грамотрицательных бактерий.

Плазмиды патогенности контролируют токсинообразование и вирулентные свойства бактерий. К ним относятся Ent-плазмиды (обусловливают синтез энтеротоксинов), Hly-плазмиды (кодирует синтез гемолизинов), CFA-плазмиды (контролируют адгезию, колонизацию и некоторые антигены), а также F-, R- и Col-плазмиды, содержащие tox-гены, отвечающие за токсинообразование.

Биодеградативные плазмиды содержат гены, кодирующие сахаролитические, протеолитические и другие ферменты, позволяющие разрушать органические и неорганические соединения, в том числе содержащие тяжёлые металлы. Наличие плазмид биодеградации у патогенных или условно-патогенных для человека бактерий придаёт им преимущество перед представителями аутохтонной микрофлоры. Например, кишечная палочка, содержащая плазмиду биодеградации с геном уреазы, способна ферментировать мочевину и выживать в мочеполовом тракте.

Криптические (скрытые) плазмиды не содержат генов, которые можно было бы выявить по их фенотипическому проявлению.

Таблица 2

Сравнительная характеристика плазмид и вирусов

Признак	Плазмиды	Вирусы
Тип генома	Только двухнитевая ДНК (в автономном состоянии – кольцевая, в интегрированном – линейная)	Только РНК или ДНК. Более 10 вариантов РНК- и ДНК-геномов (линейные, кольцевые, одно-, двухнитевые, цельные, фрагментированные)
Наличие белковой оболочки	Отсутствует	Имеется
Синтез белков в процессе размножения	Отсутствует	Имеется
Среда обитания	Только бактерии	Бактерии, растения, животные
Наличие генов переноса или мобилизации на перенос из клетки в клетку	Имеются	Отсутствуют
Генетический контроль числа копий геном на хромосому клетки-хозяина	Имеется	Отсутствует
Генетический контроль равномерности распределения в дочерних клетках-хозяевах	Имеется	Отсутствует
Генетический контроль стабильного сохранения в клетке-хозяине	Имеется	Отсутствует
Последствия инфицирования клеток	Функции бактериального генома не подавляются, контролируемое размножение, отсутствие гибели клеток; наделение бактерий свойствами, обеспечивающими их размножение в неблагоприятных условиях	Подавление функционирования клеточного генома, бесконтрольное размножение, гибель клетки; персистирование, наделение умеренными фагами клеток дополнительными свойствами.

Траспозоны или Тn-элементы (от англ. transposition – транспозиция, изменение своего местоположения) представляют собой линейные фрагменты ДНК, состоящие из 2000-25000 пар нуклеотидов (рис. 2).

В состав транспозона входят: (1) транспозируемые структурные и/или функциональные гены; (2) 2 вставки-последовательности (Is-элементы); (3) прямые повторяющиеся последовательности (ограничивающие транспозоны). Транспо

зоны находятся на нуклеоиде и плазмидах, способны перемещаться по их ДНК, переходить с нуклеоида на плазмиду и, наоборот, с плазмиды на плазмиду или умеренный фаг, а также интегрировать в них. Для интеграции транспозонов не требуется гомологии ДНК, вследствие чего Тn-элементы могут встраиваться в ДНК почти случайно, приобретая удивительное сходство с провирусами. Транспозоны, находящиеся в свободном состоянии (несвязанном с ДНК плазмид и нуклеоида), являются кольцевыми структурами, неспособными к саморепликации. Транспозоны реплицируются только в составе бактериальной хромосомы или плазмиды. Распространение транспозонов по вертикали происходит при бинарном делении бактериальной клетки, распространение по горизонтали осуществляется при рекомбинациях. Транспозоны несут 2 функции: кодирующую и регуляторную. Кодирующая функция состоит в несении генов устойчивости к антибиотикам, синтеза токсинов, ферментов метаболизма и др. Регуляторная функция транспозонов заключается в способности влиять на функциональную активность генов нуклеоида и плазмид (активировать или блокировать гены). При интеграции транспозонов в ДНК бактерий они вызывают в ней дупликации, при перемещении – делеции и инверсии. Наличие у транспозонов специфических концевых последовательностей позволяет обнаружить Tn-элементы в клетках растений, беспозвоночных и позвоночных животных, в том числе и у человека.

Вставки-последовательности или Is-элементы (от англ. insertion – вставка и sequence – последовательность) представляют собой линейные фрагменты ДНК, содержащие 800-1500 пар нуклеоидов. Структурная организация Is-элементов представлена на рис. 3.

Вставки-последовательности в свободном состоянии не обнаруживаются. Is-элементы локализуются на нуклеоиде, плазмидах, умеренных фагах, входят в состав транспозонов. Is-элементы - простейший тип мигрирующих элементов, перемещающихся как единое целое вдоль ДНК репликонов (нуклеоид, плазмида). Самостоятельно реплицироваться не могут. Вставки-последовательности не содержат генов, кодирующих фенотипические признаки, что затрудняет выявление Is-элементов. В их состав входят гены, обеспечивающие транспозицию, контролирующие её частоту и сайт-специфическую рекомбинацию. Механизмы транспозиции реализуются редко – один раз каждые 10 5 -10 7 генераций. Is-элементы способны интегрировать в бактериальный геном путём репликативной рекомбинации. При этом происходит удвоение Is-элемента и встраивание 1 копии в ДНК в специфическом месте. Регулирующая функция Is-элементов включает: (1) изменение активности бактериальных генов (активацию или угнетение генов); (2) регуляцию взаимодействия нуклеоида, плазмид, траспозонов и умеренных фагов; (3) индукцию мутаций типа делеций или инверсий (при перемещении) и дупликаций (при интеграции в нуклеоид).