Генетичні рекомбінації у бактерій: трансформація, конюгація, трансдукція

У процесі еволюції природний добір діє не тільки на рівні мутацій в окремих генах, але і на рівні рекомбінації генів, в результаті якої із ДНК двох різних клітин утворюється рекомбінантна хромосома. Цей процес називається генетичною рекомбінацією, а клітини, які утворюються в результаті цього процесу –– рекомбінантами. При рекомбінації не проходитьповне злиття клітин (не утворюються диплоїди), а частина генетичного матеріалу донорної клітини переноситься в реціпієнтну клітину, яка стає частковим диплоїдом або мерозиготою. В рекомбінантній хромосомі основу складає хромосома клітини – реціпієнта, яка включає частину клітини – донора, рекомбінанти формуються в реціпієнтних клітинах.

До рекомбінативної мінливості генетичного матеріалу, приводить трансформація, трансдукція і кон`югація. Рекомбінативна мінливість належить до другого типу спадкової мінливості (після мутаційної).

Тансформація (лат. transformatio – перетворення) передача генетичного від донора до реціпієнта за допомогою ізольованої ДНК. При трансформації не потрібен безпосередній контакт між клітиною–донором і клітиною–реціпієнтом. Джерелом трансформуючої ДНК може служити вбита культура бактерій (свіжа), або чисті препарати ДНК, які з неї екстраговані.

Явище тренсформації у бактерій вперше спостерігав Ф. Гриффітс в 1928 р., але він його не пояснив. Пізніше в 1944 р. О.Евері, К.Мак-Леод і М. Мак-Карті вдалося виділити трансформуючий агент і встановити його хімічну природу. Трансформуючим агентом виявилася ДНК. Процес трансформації проходить у декілька етапів: 1) адсорбція трансформуючої ДНК на поверхні клітини реціпієнта; 2) проникнення ДНК в клітину; 3) з`єднання трансформуючої ДНК з відповідним фрагментом хромосоми реціпієнта.

Не всі клітини бактерій здатні сприймати ДНК. Клітини, які сприймають трансформуючу ДНК, називаються компетентними.

Явище трансформації виявлино у стафілококів, бацил, бульбочкових бактерій, агробактерій, бруцел та ін. Число таких видів перевищило 50, але найкраще вона вивчена у сінної палички і стрептококу пневмонії. Вчені вважають, що можлива і міжвидова трансформація, але це спостерігається тоді, коли ДНК донора і реціпієнта подібні за нуклеотидним складом–гетеротрансформація. Гомотрансформація – перенесення генетичної інформації від одного штаму бактерій до другого (в межах одного виду). Відкриття явища трансформації дало змогу встановити роль нуклеїнових кислот як носіїв спадкової інформації.

За характером розміщення перенесених ознак розрізняють зчеплену трансформацію – перенесення двох і більше генів, які розміщені поруч, одним фрагментом ДНК.

Незчеплена тренсформація – перенесення генів різними фрагментами ДНК, або одним, Але гени не розміщені поруч.

В результаті трансформації утворюються трансформанти, які мають ознаки донора і реціпієнта. Рекомбінантна ДНК далі реплікується як єдина структура. Трансформація може здійснюватися як в лабораторних умовах так і в природі. Трансформацію в бактерій використовують для проведення гібридологічного аналізу різних мутацій, для встановлення філогенетичної подібності донора і реціпієнта.

Кон’югація (лат. conjugatio спряження бактерій) – передача генетичного матеріалу від однієї клітини до другої шляхом безпосереднього контакту між ними.Вперше була вивчена в 1946 р. Дж. Ледербергом і Е. Татумом при культивуванні кишкової палочки.

Пізніше було показано, що між кон’югуючими клітинами утворюється цитоплазматичний мостик і втановлено наявність статевої деференціації. При кон’югації одна бактерія є донором — чоловіча клітина F+ (анг. fertility — плодючість), друга — реціпієнтом — жіноча клітина F—.

Подібні статті

Роль та вміст води в організмі
Ще в 60-го роки Нобелівський лауреат, найбільший авторитет в області біоенергетики Альберт Сцент-Дьерді вигукнув: «Біологія забула роль води або взагалі не думала про неї». Основну субстанцію організму – воду прийнято розглядати як майже н ...

Життя і наукова діяльність Чарльза Дарвіна
Ч. Дарвін жив в епоху бурхливого суспільного розвитку, коли при­родознавство було на піднесенні, в науці здійснювались важливі від­криття. Він не мав систематичної біологічної освіти (два роки нав­чався на медичному факультеті в Едінбурзі ...