2) бактериальный нуклеоид
3) участок молекулы информационной РНК
4) участок молекулы ДНК (+)
Ген — это локализованный участок молекулы ДНК, содержащий последовательность нуклеотидов, необходимую для синтеза функционального продукта: белка либо функциональной РНК. В бактериальной клетке ген включает кодирующую последовательность и может быть связан с регуляторными участками, определяющими начало, интенсивность и завершение транскрипции. Поэтому наиболее точным из предложенных является определение гена как участка ДНК.
Реализация генетической информации происходит поэтапно: при транскрипции последовательность ДНК используется как матрица для образования РНК, а при трансляции матричная РНК служит основой синтеза полипептида. Матричная РНК не является геном, поскольку представляет собой временную копию определённого участка ДНК. Нуклеоид — это вся область цитоплазмы бактерии, содержащая основную хромосому, а не отдельная генетическая единица; формулировка об основной единице кодирования недостаточно точна, поскольку некоторые гены кодируют некодирующие РНК.
В бактериальном геноме гены могут объединяться в опероны и транскрибироваться в составе общей полицистронной мРНК. При этом каждый ген сохраняет собственную нуклеотидную последовательность и кодируемый продукт, а согласованная регуляция обеспечивается общими промоторными и операторными участками. Такая организация лежит в основе адаптации бактерий к изменениям условий среды, включая включение генов ферментов утилизации определённых субстратов.
| Структура | Молекулярная основа | Основная функция | Отличительный признак |
|---|---|---|---|
| Ген | Участок ДНК | Кодирование белка или функциональной РНК | Имеет определённый локус и нуклеотидную последовательность |
| Промотор | Регуляторный участок ДНК | Инициация транскрипции | Располагается перед транскрибируемой областью и связывает РНК-полимеразу |
| Оператор | Регуляторный участок ДНК | Контроль транскрипции оперона | Может связывать репрессор или активатор |
| Оперон | Группа функционально связанных генов ДНК | Координированная экспрессия нескольких генов | Часто транскрибируется в одну полицистронную мРНК |
| мРНК | Одноцепочечная РНК — продукт транскрипции | Перенос информации к рибосоме | Нестабильна и не является постоянным носителем наследственной информации |
| Нуклеоид | Область цитоплазмы с бактериальной хромосомой | Размещение генома клетки | Не является отдельным геном или единицей кодирования |
| Плазмида | Внехромосомная молекула ДНК | Перенос дополнительных признаков | Может содержать гены устойчивости к антибиотикам и передаваться между бактериями |
Генетические признаки бактерий определяются последовательностями ДНК хромосомы и плазмид. Изменения в гене, включая мутации и приобретение чужеродных генов, могут приводить к изменению свойств возбудителя, например появлению лекарственной устойчивости. В лабораторной диагностике наличие и вариант конкретного гена оценивают методами амплификации нуклеиновых кислот, секвенирования или гибридизации. Именно поэтому участком ДНК является структурная и функциональная основа понятия ген .