2) цитоплазме
3) нуклеоиде (+)
4) митохондриях
У бактерий основная наследственная информация представлена бактериальной хромосомой — молекулой ДНК, локализованной в нуклеоиде. Нуклеоид не отделён от цитоплазмы мембраной и содержит обычно одну кольцевую двуцепочечную хромосому, компактно организованную за счёт суперспирализации и связывания с нуклеоид-ассоциированными белками. У отдельных видов встречаются линейные хромосомы или несколько репликонов, однако принципиально генетический материал располагается не в оформленном ядре.
Репликация хромосомной ДНК обеспечивает передачу наследственных признаков дочерним клеткам, а транскрипция генов — синтез РНК и последующую реализацию генетической информации. В бактериальной клетке транскрипция и трансляция пространственно не разделены ядерной оболочкой, поэтому синтез белка может начинаться ещё во время образования матричной РНК. Дополнительные гены могут находиться в плазмидах и других мобильных генетических элементах, но это не меняет того, что основной геном локализован в нуклеоиде.
| Структура или элемент | Генетический материал | Основная функция | Медико-биологическое значение |
|---|---|---|---|
| Нуклеоид | Бактериальная хромосома, преимущественно двуцепочечная ДНК | Хранение и реализация основной наследственной информации | Определяет видовые и важнейшие физиологические признаки бактерии |
| Плазмида | Небольшая автономно реплицирующаяся внехромосомная ДНК | Перенос дополнительных генов | Может кодировать устойчивость к антибиотикам, токсины, ферменты и факторы вирулентности |
| Мобильные генетические элементы | Транспозоны, интегроны, последовательности вставки | Перемещение генов внутри генома или между репликонами | Способствуют быстрому распространению лекарственной устойчивости и адаптации бактерий |
| Цитоплазма | Свободной основной хромосомы не содержит; включает рибосомы, ферменты и метаболиты | Обеспечивает метаболизм и синтез белка | В цитоплазме реализуется информация, поступающая с хромосомной и плазмидной ДНК |
| Цитоплазматическая мембрана | Не является хранилищем генетической информации | Барьерная, транспортная и энергетическая функции | На мембране формируется протонный градиент и локализуются компоненты дыхательной цепи |
| Митохондрии | У бактерий отсутствуют | Не участвуют в организации бактериального генома | Энергетические процессы выполняются цитоплазматической мембраной, а не митохондриями |
Локализация ДНК в нуклеоиде является ключевым признаком прокариотической организации клетки и отличает бактерии от эукариот с оформленным ядром. При конъюгации, трансформации и трансдукции бактерии могут приобретать плазмидные или фрагменты хромосомных генов, что лежит в основе горизонтального переноса генетической информации. Эта особенность имеет непосредственное значение для формирования и эпидемиологического распространения антибиотикорезистентности. Генетические методы идентификации бактерий анализируют последовательности хромосомной и, при необходимости, плазмидной ДНК.