Текст. Женская бактериальная клетка, f штамм (f fertility)
 Скачать 18.65 Kb.
|
|
1. Конъюгация – генетический обмен, который сопровождается переносом генетической информации от клетки- донора к клетке-реципиенту, он происходит при их непосредственном контакте. Доказательство бактериальной конъюгации (опыт Б.Дэвиса) В 1949 г. Б. Дэвис получил дополнительные данные, которые также доказывали, что для образования прототрофов необходим контакт родительских клеток. Позднее У. Хейс показал, что существуют бактерии мужского (доноры) и женского (реципиенты) типа и вклад их в конъюгацию не равнозначен. Рекомбинанты наследуют большинство своих признаков от реципиента, а от донора получают только отдельные фрагменты генома. Женская бактериальная клетка, F - -штамм (F- fertility). Бактериальная клетка, не содержащая F-фактора и участвующая в конъюгации в качестве реципиента генетического материала мужских штаммов; рекомбинация может происходить только в Ж.б.к. Мужская бактериальная клетка, F + -штамм. Бактериальная клетка, несущая половой F- фактор и участвующая в процессе бактериальной конъюгации в качестве донора генетического материала; рекомбинация в М.б.к. никогда не происходит. F-фактор представляет собой внехромосомную кольцевую двухцепочечную молекулу ДНК, которая автономно реплицируется, его относят к плазмидам. При конъюгации частота передачи F-фактора близка к 100%. Таким образом, клетки-реципиенты превращаются в потенциальных доноров. В зависимости от состояния F-фактора различают два типа донорных клеток: F + -доноры, у которых F-фактор находится в автономном от хромосомы состоянии. При скрещивании обычно передается только F-фактор; Доноры Hfr- типа (High frequency of recombination - высокая частота рекомбинации), у которых F-фактор интегрирован в хромосому. При скрещивании передаются хромосомные гены. Интеграция F-фактора в бактериальную хромосому обратима. F- факторы, которые содержат фрагменты хромосомной ДНК, получили название F́ - факторы (прим). Такие факторы могут нести в своем составе один ген – это малые F́-факторы, если несут до половины бактериальной хромосомы – это большие F́-факторы. F́- факторы с высокой эффективностью передаются при конъюгации клеткам–реципиентам, и переносят при этом бактериальные гены, которые включены в их состав. Такой тип передачи генов получил название сексдукции, или F- дукции. Стадии процесса конъюгации 1. образование неэффективных пар; 2. образование эффективных пар; 3. перенос генетического материала из донорных клеток в реципиентные; 4. восстановление в донорной и реципиентной клетках полноценных двунитевых ДНК в результате синтеза комплементарных нитей; 5. гомологичная рекомбинация перенесенного фрагмента донорной ДНК с ДНК реципиентной клетки. 2. Бактериальная трансдукция Трансдукция была открыта Дж. Ледербергом и Н.Циндером в 1952 у Salmonella typhimurium и фага Р22. Трансдукция – перенос генетической информации (хромосомных генов или плазмид) от клетки-донора к клетке-реципиенту, который осуществляется при участии бактериофагов. При трансдукции фрагменты хромосомы или плазмиды должны упаковаться в головку бактериофага; выйти в составе этой фаговой частицы из клетки-донора в результате ее лизиса и попасть в клетку-реципиент при новом акте заражения. Белковый капсид фаговой головки предохраняет молекулу ДНК, которая содержится внутри, от разрушения внеклеточными нуклеазами. В этом отношении трансдуцирующая ДНК более «сохранна», чем «голая» ДНК при трансформации. Поскольку адсорбция хвостового отростка фага на рецепторах поверхности клетки видоспецифична, то и перенос генетического материала при трансдукции может происходить, главным образом, между близкородственными бактериями. При трансдукции размеры переносимого фрагмента ДНК определяются размерами головки бактериофага. Различные фаги могут переносить фрагменты ДНК от 20 до 40 т. п. н. Таким образом, при трансдукции передаются как единичные гены, так и сцепленные маркеры. Рекомбинанты, получаемые при данном способе обмена генетической информацией, называются трансдуктантами. Выделяют два типа трансдукции: 1) Общая (генерализованная) (неспецифическая,); 2) специфическая, или ограниченная. Схема общей трансдукции. При общей трансдукции может переноситься любой фрагмент бактериальный хромосомы с частотой 10 –5 –10 –6. Количество бактериальной ДНК, которое может переноситься фагом, обычно составляет 1–2 % от всей клеточной ДНК. Исключение составляет бактериофаг РBS1 B. subtilis, который может трансдуцировать до 8 % генома хозяина. В процессе общей трансдукции бактериальный вирус является только «пассивным» переносчиком генетического материала бактерий и содержит только фрагменты бактериальной ДНК. Механизм рекомбинации у трансдуцируемых бактерий соответствует общепринятой схеме: Специфическая трансдукция была открыта в 1956 г. М. Морзе и супругами Е. и Дж. Ледерберг. Для специфической трансдукции характерно: 1) каждый трансдуцирующий фаг передает только определенную, строго ограниченную область бактериальной хромосомы; 2) фаг также обеспечивает включение генетического материала в бактериальную хромосому; 3) вирус включает фрагмент ДНК бактерий-доноров в свой геном и передает ее в ДНК бактерий- реципиентов в результате встраивания в хромосому. Наиболее известным примером специфической трансдукции является трансдукция, которая выполняется фагом λ, который способен заражать клетки бактерий E. coli с последующей интеграцией его ДНК в геном бактерий. 3. Трансформация – перенос генетической информации, при котором ДНК, выделенная из клетки-донора, поступает в клетку-реципиент. Выход ДНК из клетки обусловлен, главным образом, автолизом и при естественной трансформации бактерия-донор ДНК обязательно погибает. Естественная трансформация является одним из способов горизонтального переноса генов в природных условиях. Явление трансформации было открыто Ф. Гриффитом в 1928 г. в опытах на пневмококках (Streptococcus pneumoniae). Реклама В настоящее время трансформация, кроме пневмококков, воспроизведена и на других видах микроорганизмов: например, Escherichia coli, Bacillus subtilis, гемофильных бактериях (Haеmophilus influenzae, Haemophilus parainfluenzae) и др. Трансформацию удалось провести не только между бактериями одного и того же вида, но и между бактериями, которые принадлежат к разным видам. Однако природная межвидовая трансформация наблюдается, как правило, лишь у близкородственных бактерий и происходит с меньшей частотой, чем внутривидовая. В начале 1970-х годов было показано, что трансформировать клетки можно не только хромосомной, но и плазмидной ДНК. Плазмиды после этого нормально функционировали и реплицировались в реципиентных клетках. Трансформация включает этапы: 1. Адсорбция донорной ДНК на поверхности реципиентной клетки. На этом этапе ДНК чувствителен к ДНКазе. 2. Поглощение донорной ДНК реципиентной клеткой. Причем ДНК может поглощаться только теми клетками, которые находятся в состоянии компетентности. На этой стадии ДНК уже нечувствительна к действию ДНКазы. 3. Образование в клетке-реципиенте однонитевых фрагментов донорной ДНК. 4. Синапс одноцепочечной донорной ДНК с двухцепочечной хромосомой реципиента. 5. Интеграция части донорной молекулы ДНК в реципиентную ДНК в результате рекомбинации. 6. Репликация рекомбинантной молекулы ДНК. 7. Экспрессия генов, переданных от донора, т. е. образование трансформантов. Количество переносимой при трансформации ДНК = около 10 т. п. н. Компетентность - это способность бактериальных клеток адсорбировать и поглощать чужеродную ДНК. Однако в последние годы в это понятие включают и все последующие перечисленные стадии У многих видов бактерий компетентность возникает лишь на определенном этапе роста культуры. У некоторых бактерий клетки компетентны в любой фазе роста (например, у гонококков и менингококков). К трансформации могут быть способны от 0,1 до 100% клеток популяции, в зависимости от вида бактерий. Однако существует много видов бактерий, у которых отсутствует естественная компетентность. Примером таких бактерий являются E. coli, бактерии рода Erwinia и другие, но, несмотря на это, они также могут быть трансформированы. Для этого их клетки обрабатывают тем или иным способом, индуцируя у них способность к поглощению ДНК. |