Размяна на генетичен материал от бактерии се осъществява чрез генетична рекомбинация. Чрез взаимодействие се разбира генетична рекомбинация между две геноми, което води до образуването на ДНК рекомбинация и образуване на филиал геном комбиниране на гените на двамата родители. Особености на рекомбинация в бактерии се определя от липсата на истински полово размножаване и мейоза в прокариоти и хаплоиден набор от гени. В процеса на рекомбинантни бактерии са разделени на донорни клетки, които предават генетичен материал и реципиентните клетки, които възприемат този материал. Клетката получател не получава като цяло, но само част от донор клетъчна хромозома, т.е. един или повече гени. Произвежда се само един рекомбинантен генотип е представена главно от генотипа на реципиента с включването на фрагменти донор хромозомни.
Рекомбинация може да бъде хомоложен. при което ДНК се обменя между частите, които имат висока степен на хомология в ДНК разкъсване и повторно. Той също така се осъществява чрез рекомбинация на специфично място, което се среща само в определени участъци (сайтове) на генома и изисква висока степен на хомоложност на ДНК, например включване на плазмид в хромозомата на бактерията. Прехвърляне на генетичен материал между бактериалната извършва с 3 механизми конюгация, трансдукция и трансформация (Фигура 31).
Конюгиране - е прехвърляне на генетичен материал чрез директен контакт между двете клетки. Предпоставка е наличието на конюгиране клетка донор трансмисивни плазмид. Предавани плазмиди кодират пол пиене образуване тръба конюгиране между донор клетка и клетката-получател, в която ДНК плазмид се пренася от донорна клетка в клетка реципиент. В резултат на това прехвърляне получател клетка получава донори свойства. Интегриран трансмисивни плазмид е F-фактор. Донорни клетки с F-фактор, посочени като F + -клетки и реципиентни клетки, които не са F-фактор - F - -клетките. Ако F-фактор е интегрирана в хромозомата на донорната клетка и започва да функционира като единична хромозома трансмисивни репликон е хромозома донор придобива способността да бъде прехвърлен в клетката-получател. Донорни клетки, които са интегрирани в хромозомата на F-фактор
наречени Hfr-клетки. Хромозомна ДНК повторен копия на една верига на хромозомата се прехвърлят в реципиент F --клетки, докато другите остава в HFR + клетъчна, т.е. донор запазва своята генетична последователност.
Прехвърляне на генетичен материал чрез свързване на ДНК разцепване започва с локализация в близост до F-фактор. Една верига на донор ДНК предава чрез conjugational мост в реципиентна клетка. Процесът се придружава от разширение от комплементарна верига за образуване двойноверижни структури. Прехвърля в клетка реципиент и незавършена до двойно-верижна структура на ДНК нишка рекомбинира с хомоложен регион на ДНК получател да образува стабилен генетична структура. Биологичната значимост на свързване са добре видими в Пример разпространение на бактериална резистентност към антибиотици. Резистентността към антибиотици бактерии в може да получи в резултат на мутация, която се проявява един път на всеки разделения 10 юни клетки. Въпреки това, след като са се променили, генетичната информация може да се разпространява бързо сред други бактерии чрез конюгиране, тъй като всеки от третите бактерии тясно свързани способни точно този тип генетичен трансфер.
Трансформация - прехвърлянето на генетична информация чрез ДНК се екстрахира от донорната клетка. Процесът на преобразуване може да възникне случайно в природата в някои видове бактерии, повечето Грам-положителни, когато ДНК се изолира от мъртви клетки, реципиентни клетки се включват. Обикновено, чужди ДНК, която влиза в бактериалната клетка, се разцепва с рестрикционни ендонуклеази; но при определени условия, такава ДНК може да се интегрира в генома на бактерията. ДНК произход, може да бъде плазмид или хромозомни гени и носене, трансформира получател. По същия начин, чрез трансформация процеси могат да се разпространяват гени, кодиращи вирулентни фактори между бактериални популации; но в обмена на трансформация генетична информация играе второстепенна роля.
Трансформацията е добро средство за хромозома картографиране, като трансформирани клетки включват различни ДНК фрагменти. Определяне на честотата на едновременно придобиване на две предварително определени характеристики (по-близо са разположени гените, толкова по-вероятно, че те едновременно да бъде включено в един и същи участък от ДНК) осигурява посредничеството на съответните гени в хромозомата. Прехвърляне на извлечената ДНК е основен метод на генното инженерство, използвани в изграждането на рекомбинантни щамове с даден геном.
Трансдукция - прехвърлянето на бактериална ДНК от бактериофага. В процеса на фаг репликация в бактериални ДНК фрагмент бактерии прониква в фаговата частица и транспортира заедно с него в бактерията получател. В този случай, фагови частици обикновено са дефектни, те губят способността да се размножават. Тъй трансдуцирани само малки ДНК фрагменти, вероятност рекомбинация засяга всеки отделен знак е много малък: тя варира от 10 до 10 -6 -8. Има три вида на трансдукция: неспецифични (общи), специфични и неуспешни.
Общата (неспецифичен) Трансдукция - фрагмент на бактериофаг прехвърляне на част от бактериална хромозома. В клетки, инфектирани с бактериофаг, по време на монтажа на главата на дете населението на фаг може да проникне някои фрагмент на бактериалната ДНК или плазмид или вирусна ДНК, заедно с, или вместо него. Този процес се дължи на факта, че бактериалната ДНК е фрагментирана след фагова инфекция и част от бактериалната ДНК на същия размер като ДНК фаги влиза в вирусни частици с честота от приблизително 1 на 1000 фагови частици. В тази форма на трансдукция в реципиентни клетки могат да бъдат направени почти всеки ген. Феноменът на неспецифично трансдукция може да се използва за нанасяне на бактериална хромозома.
Специфична трансдукция настъпва в случая, където ДНК на фага се интегрира в бактерия, за да се образува профаги. С изключение на фагова ДНК от бактериална хромозома, в резултат на случаен процес е капан в непосредствена близост до мястото на включване на фагова ДНК фрагмент от бактериална хромозома. Тъй като повечето умерен фаг се интегрира в бактериалната ДНК в специфични места за бактериофаги прехвърлянето характеристика в клетка мястото на получател специфична бактериална ДНК донор. Специфична механизъм трансфер трансдукция може да служи като вирулентни гени измежду бактерии, при условие че тези гени са локализирани в непосредствена близост на интеграцията профага.
Най-типичен пример е трансдукция се извършва чрез фаг # 955;. Обикновено тя преобразува някои гени: Gal (галактоза кодира синтеза) и био (кодира синтеза биотин). При прехода до състояние на профаги Фаг # 955; включени в определена част от хромозомата на бактерията гостоприемник - Гал между гените и био. Разделяне на фагова ДНК от бактериална хромозома може да бъде неточна и някои фрагмент от него остава в хромозомата, и близко разположени гени се включват фагова ДНК. В случай на инфекция с фагови трансдуцирани клетки дефектни в специфичен ген, като гал -. Рекомбинацията може да настъпи с подмяна на дефектен ген собствени трансдуцирани бактерии интактен ген за образуване на рекомбинантен (transductant) гал +.
Неуспешен трансдукция. При въвеждането неуспешен трансдукция донор ДНК фрагмент не е интегрирана в хромозомата на получателя, и остава в цитоплазмата и функционира независимо. След това се пропуска една от дъщерните клетки (т.е. наследствено unilinearly) и след това загуби в потомството.
Свързани статии