Materiał genetyczny poza chromosomami

Materiał pozachromosomalny - WEKTORY

Występuje u wszystkich organizmów

Nie ma białek histonowych

W każdym mitochondrium występuje szereg kolistych cząsteczek DNA, w każdej tej cząst 37 genów.

Główna rola mitochondrium to dostarczenie ATP. Oddychanie komórkowe wymaga obecności cytochromów. Mutacja w mit. DNA powoduje zaburzenia procesu oddychania.

Aktywne formy tlenu powodują mutacje typu punktowego. Są to: OH* (rodnik hydroksylowy) ¹O₂ (tlen symilatowy) HO₂ (rodnik ponadtlenkowy) O₂ * (anionrodnik). Powstają w organizmie bez przerwy, w zależności od ilości przeciwutleniaczy mogą być szkodliwe. Gdy jest za mało przeciwutleniaczy powstaje stres oksydacyjny.

Zjawisko to przyspiesza i sprzyja wystąpieniu AIDS, anemii sierpowatej, choroby wrzodowej, Alzheimera, Parkinsona, cukrzycy, jaskry, nowotworów, rozedmy płuc, zespołu Downa, oparzeń słonecznych, zawału serca, odmiany astmy, gorszemu przebiegowi grypy, gorszemu gojeniu się oparzeń.

Choroby związane z mutacjami DNA mitochondriów to:

Choroba Alzheimera, cukrzyca, miopatia mitochondrialna - degeneracja mięśni, poszarpane czerwone włókna (mitochondrium barwi się na czerwono, duże niekształtne mit.)

Teoria stworzenia się mitochondrialnego DNA:

Większe ilości związków tlenu, hamowanie procesów oddechowych

130 tys. lat temu centralna Afryka

70 tys. lat temu Bliski Wschód

30 tys. lat temu Ameryka Poł.

(udowodnione na podstawie badań mitDNA)

paleomikrobiologia

• badania nad prątkami gruźlicy szczególnie wygodne, bo mają silną ścianę kom., nie niszczą ich procesy pośmiertne, gruźlica występowała już od czasów historycznych, wykryta u starożytnych Egipcjan.

WEKTORY

• replikują się niezależnie od replikacji chromosomów

• warunkują cechy fenotypowe

• 2 nici DNA (drożdże - 2 nici RNA)

• U wszystkich bakterii występują plazmidy:

• formy fizjologiczne plazmidów (mogą przechodzić jedna w drugą):

1. formy kryptyczne - nie noszą genu lub my nie dostrzegamy efektu fenotypowego

2. formy, w których są geny odpowiedzialne za cechy fenotypowe, ale nieistotne dla życia bakterii, np.

Symbol	Właściwość
F (fertility)	Płodność
R (resistance)	Odporność na antybiotyki * penicylinaza - enzym przeciw penicylinie
Hly	Hemolizyny, rozpuszcza krwinki czerwone
Tox	Produkcja toksyn

Podziały plazmidów mogą być koniugacyjne i niekoniugacyjne.

Plazmidy koniugacyjne - mogą być przekazywane z jednego szczepu na drugi.

Np. E. Coli chętnie rozdaje geny na Shigellę

Utrzymanie plazmidu pochłania energię.

Białko wykluczenia powierzchniowego

Wykluczenie powierzchowne: plazmidy nie pozwalają na wpuszczenie do bakterii spokrewnionego plazmidu. (?)

Pancerz na powierzchni plazmidu chroni też przed zjawiskami odpornościowymi organizmu, np. gen TRAT odpowiada za białko trat chroniące przed fagocytozą

Układ dopełniacza (?)

Kasia jest mądra. Kamila zawsze zazdrościła jej tej mądrości, ale niestety nie każdy może być taki fajny jak Kasia. Ona to jest dopiero...ach ach!

Plazmid -> procesy płciowe u bakterii; rekombinacja materiału genetycznego; dziedziczenie pozachromosomalne; TRANSPOZON (ruchome odcinki genów) -> ewolucja genu; replikon ->sztuczne chromosomy -> izolacja i badania struktury DNA człowieka; enzymy restrykcyjne, endonukleazy -> klonowanie i szczepionki genetyczne

Koniugacja

Ledeberg i Tatum, 1947

Hodowali w jednej probówce dwa różne szczepy E. Coli, mutanty żywieniowe:

Prototrofy - zero wymagań odżywczych

Auksotrofy - np. paciorkowce niezdolne do syntezy jakiegoś składnika, podwójne auksotrofy - dwóch składników itd.

E. Coli Thr⁺ Leu^- Arg⁺ Cys ^- + E. Coli Thr ^- Leu⁺ Arg^- Cys⁺

Pożywka była uboga w któryś z czynników, mimo to bakterie dawały sobie rade, oznaczało to, że musiały wymieniać się materiałem genetycznym.

Proces prowadzący do rekombinacji - koniugacja, analogiczny do rozmnażania płciowego. Komórka dawcy - donor, odpowiednik płci męskiej posiada czynnik płciowy F warunkujący zdolność wytwarzania fimbrii - niewielkich cieniutkich wypustek plazmatycznych, ułatwiających kontakt komórek i przenoszenie materiału DNA. Komórka biorcy - akceptor odpowiada płci żeńskiej, nie posiada czynnika F. Czynnik płciowy F jako jedyny plazmid może wbudowywać się do chromosomów bakterii.

Komórki Hft / Hfr (?) (high frequency of recombinantion) - bakteryjne „macho” posiadają czynnik F wbudowany w chromosom, szczególnie często przekazują DNA

Płodne: F⁺ x F^- Niepłodne: F^- x F^-

F⁺ x F⁺

Hfr x F^- (szczególnie płodne)

Hfr x F⁺

Hipoteza obracającej się szpulki:

Fimbria kurczy się i przyciąga 2. komórkę, tworzy się mostek, komórki łączą się, ulegają mobilizacji, obracają się.

---