Размножение бактерий – л5

Вопрос 1. Размножение бактерий (клеточный цикл)

У всех живых организмов рост клеток – это увеличение массы и последующее деление с образованием двух идентичных клеток. Не являются исключением и бактерии. У бактерий генетический материал - в ковалентно замкнутой кольцевой молекуле ДНК. Молекула ДНК – хромосома. Хромосома расположена в нуклеоиде.

Деление клетки Neisseria gonorrhoeae

Период от деления до деления называется вегетативным клеточным циклом (ВКЦ), он включает несколько этапов: Репликация ДНК – удвоение генетического материала Расхождение двух наборов хромосом Деление клетки

Особенности клеточного цикла прокариот: ВКЦ прокариот и эукариот во многом сходен. Однако есть отличие: Во время быстрого роста в одной бактериальной клетке может происходить 2 - 3 цикла репликации хромосом одновременно.

3 этапа (В, С, Д) клеточного цикла E.coli. До начала деления клетка накапливает массу и объем. Затем наступает период деления: В – не происходит синтез ДНК. С – репликация ДНК – 42 мин. Д – расхождение дочерних хромосом - 64-67 мин. Деление клетки – 22-25 мин.

Главное условие деления клетки - удвоение ДНК!!!

Вопрос 2. Начальные стадии репликации днк

Наиболее изучен первый этап клеточного цикла – репликация ДНК Репликация ДНК: инициация, элонгация, терминация

Инициация репликации включает 3 стадии:

1) Узнавание точки начала репликации - oriC Репликация начинается с одной точки начала репликации - oriC. Кольцевые бактериальные хромосомы реплицируются в двух направлениях. Репликация идет за счет нескольких вилок репликации, но всегда начинается с точки начала репликации – oriC время репликации у E.coli - 20 мин Чем чаще возникают вилки репликации, тем быстрее будет бактерия размножаться. Новая вилка репликации возникает, когда предыдущая репликация еще не завершена. Существует механизм регуляции частоты образования вилок репликации (несколько различных белков)

2) Синтез рнк-затравки

Подготовку к синтезу РНК-затравки -праймера осуществляют белковые комплексы – праймосомы: DnaA, DnaВ и DnaС. DnaA (инициаторный белок) – выполняет главную роль - соединение в точке начала репликации – oriC. После связывания DnaA с 2Н ДНК к этому участку присоединяются белки DnaВ и DnaС.

3) Связывание ДНК-геликазы с матрицей ДНК. Приводит к раскручиванию 2Н ДНК

Вопрос 3. Элонгация и терминация

За этапом инициации репликации следуют: Элонгация - рост реплицирующегося фрагмента (репликона). существуют различия в репликации цепей ДНК. 1-я цепь (ведущая) – синтезируется непрерывным способом. 2-я цепь (отстающая) – синтезируется прерывисто путем образования фрагментов Оказаки, которые далее соединяются лигазой. За такой синтез отвечают холоферменты (от англ. – объединяющие): ДНК-полимераза I , ДНК-полимераза III Терминация - окончание процесса синтеза. Завершение репликации происходит в точке terC. после завершения репликации бактериальная клетка переходит к следующему - 2-му этапу клеточного цикла - расхождению хромосом

Вопрос 4. Расхождению хромосом

Расхождение хромосом: в процессе репликации и разделения цепей ДНК происходит конденсация и суперспирализация непосредственно после завершения репликации 2 дочерние хромосомы спутаны и сцеплены, чтобы разделиться они должны быть расцеплены затем хромосомы расходятся в стороны – в центры будущих дочерних клеток. Расхождение хромосом бактерий - соответствие митозу эукариот. У бактерий нет микротрубочек как у эукариот в митозе, аналогов центромер у бактерий пока не обнаружено

Схема 1. Классическая схема Мано - перетягивание хромосом за счет активности мембран. Мембрана растет, увеличиваясь на участке прикрепления ДНК, что приводит к ее перемещению Схема 2. С помощью белков, генерирующих растяжение (белковый аналог аппарата веретена деления)