Генетические рекомбинации (трансформация, трансдукция, конъюгация), их ме6ханизмы, биологическая значимость

Если наследственная изменчивость связана с рекомбинацией, то это рекомбинационная изменчивость, приводит к появлению рекомбинантных штаммов.

Рекомбинация может быть:

1. гомологичная, если в структуре взаимодействующих ДНК есть гомологичные участки;

2. незаконная рекомбинация, когда происходит миграция между репликонами;

3. сайт-специфическая рекомбинация, когда необходимы определённые последовательности ДНК и какие-то ферменты. Пример: включение профага в бактериальную хромосому в строго ограниченные участки.

В процессе рекомбинации участвуют клетки-доноры и клетки-реципиенты.

Существует 3 механизма передачи генетической информации:

1. конъюгация

2. трансформация

3. трансдукция

Трансформация – передача генетической информации с помощью выделенной из клетки-донора ДНК.

Феномен трансформации открыл Гриффит в 1928 г. у Streptococcus pneumonia. Он смешал культуру живого невирулентного пневмококка с убитой культурой вирулентного пневмококка. Смесь выдержал и ввёл мышам. Мыши погибли. Невирулентный штамм стал вирулентным (получил капсулу).

В 1944 г. опыт расшифровали. Механизм: клетка может воспринимать чужую ДНК. Условия: 1) маленькая концентрация ДНК; 2) клетка в состоянии компетенции (фаза логарифмического роста); 3) донор и реципиент – близкородственные бактерии. При трансформации передаются способность синтезировать ферменты, устойчивость к антибиотикам, капсулообразование. Трансформацию используют в генной инженерии при создании штаммов с определёнными свойствами.

Трансдукция – передача бактериальной ДНК посредством бактериофага.

В 1951 г. открыта Ледербергом.

В процессе репликации фага внутри бактерий фрагмент бактериальной нуклеиновой кислоты – ДНК – встраивается в фаговую частицу и переносится в бактерию-реципиента во время фаговой инфекции.

Трансдукция с помощью дефектных фагов: 99% своей генетической информации + 1% от хромосомы клетки-хозяина.

Выделяют три типа трансдукции: неспецифическую (общую), специфическую и абортивную.

При общей трансдукции в клетки-реципиенты могут быть внесены любые гены.

Специфическая трансдукция наблюдается при репликации профага в лизогенной бактерии. Вирусный геном всегда включается в строго определённое место.

При абортивной трансдукции внесённый фрагмент ДНК донора (бактериофаг) не встраивается в генофор реципиента, а остаётся в цитоплазме и самостоятельно функционирует. Затем он передаётся одной дочерней клетке и постепенно утрачивается в потомстве.

Конъюгация – передача генетической информации путём непосредственного контакта – образования конъюгационного мостика.

Процесс контролируется F-плазмидой. В зависимости от состояния плазмиды (интегрированная или автономная) процесс протекает по-разному. В 1946 г. обозначено необходимое условие конъюгации – наличие трансмиссивной плазмиды, наличие F-пилей. Информация передаётся по конъюгационному мостику.

Если клетка имеет фактор F⁺ и плазмида расположена в цитоплазме, то при конъюгации передаётся весь R-фактор. Клетка-реципиент из F^- становится F⁺.

Если плазмида встроена, клетка называется Hfr (Hfr – High frequency of recombination). Происходит передача небольшого участка донорской хромосомы (неполная передача, F-принт). С высокой частотой передаются гены бактериальной хромосомы, расположенные вблизи начала переноса – O-точки, вследствие разрыва конъюгационного мостика.

Поиск по сайту: