Механизмы изменчивости бактерий. Рекомбинации у бактерий, их особенности.



Мутации – стойкие изменения генетического материала, не запрограммированные в геноме.

 

В данном определении мутации противопоставляются описанным выше мобильным элементам, которые, хотя и перемещаются между участками генома, общей его структуры не меняют.

Бактерии могут приобретать новые фенотипические свойства благодаря мутациям, но при некоторых условиях возможно восстановление фенотипа, при этом такая мутация называется обратной (в отличие от мутации прямой, благодаря которой был достигнут новый фенотип). В случае восстановления и генотипа, и фенотипа говорят о реверсии, если же восстанавливается только исходный фенотип, то такая мутация называется супрессорной, причём она может затрагивать как ген, где произошла первичная мутация, так и отдельные молекулы тРНК.

По протяженности мутации могут быть точечными (затрагивать отдельные нуклеотиды) и аберрациями (охватывают несколько нуклеотидов). При этом возможны выпадения – делеции, развороты – инверсии, перемещения – транслокации.

 

Рекомбинация – это обмен генами при взаимодействии двух молекул ДНК, при этом образуется рекомбинантная молекула ДНК, сочетающие гены обоих «родителей».

В процессе рекомбинации условно выделяют клетку-донор, которая отдаёт часть своего генетического материала, и клетку-реципиент, которая этот материал воспринимает. В клетку-реципиент попадает часть генетического материала, поэтому говорят о формировании так называемой мерозиготы. В мерозиготе образуется один рекомбинант, большая часть генов которого представлена ДНК клетки-реципиента, а меньшая – гены клетки-донора.

Различают следующие виды рекомбинации:

 

- гомологичная;

- сайтспецифическая;

- незаконная

 

Передача генетического материала у бактерий.

 

Реализуется 3 основными путями: конъюгация, трансдукция, трансформация.

 

Конъюгация – это передача генетического материала от клетки-донора к клетке-реципиенту при их непосредственном контакте.

Как было показано выше, существуют трансмиссивные и интегративные (эписомы) плазмиды. F-плазмида (англ. fertility– плодовитость) является классическом примером одновременно трансмиссивной и интегративной плазмидой. Клетки, у которых она есть, называются F+-клетки, у которых нет – Fклетки.

Если плазмида передаётся автономно, то это реализуется следующим образом. Белок, который кодируется tra-опероном, узнаёт определённую последовательность ДНК, осуществляет одноцепочечный разрыв, присоединяется к 5-концу молекулы ДНК. Таким образом одна цепь переносится в другую клетку по конъюгационному мостику.

Если же плазмида функционирует как трансмиссивная, то она встраивается в геном исходной клетки, функционируя с ним как единый репликон, при этом одна клетка передаёт другой свои гены с высокой частотой, что дало основание назвать их Hfr (англ. highfrequencyofrecombination – высокая частота рекомбинации).

 

Трансдукция – передача бактериальной ДНК посредством бактериофага.

Различают общую и специфическую трансдукцию.

Общая трансдукция осуществляется по следующему механизму. Фаговая частицы «впрыскивает» свою ДНК в клетку бактерии. Совместное существование генетического материала бактерии и бактериофага называется лизогенией. Бактериальная ДНК фрагментируется, а фрагмент того же размера, что и ДНК фага, попадает в головку фаговой частицы с образованием дефектного фага. При инфицировании другой бактериальной клетки (её в данном случае и называют клеткой-реципиентом) ДНК дефектного фага попадает в клетку, при этом она рекомбинирует с ДНК клетки-реципиента гомологичной рекомбинацией.

Специфическая рекомбинация осуществляется по иному принципу. ДНК фага встраивается в геном бактериальной клетки с образованием профага, а в процессе «выщепления» ДНК профага из бактериальной ДНК фаг захватывает небольшие фрагменты, становясь дефектным фагом. Далее события аналогичны, но реализуется сайтспецифическая рекомбинация.

 

Трансформация – отдельный способ переноса генетического материала, заслуживающий особого внимания.

Это явление обнаружил в 1928 году Гриффитс, наблюдая трансформацию бескапсульных штаммов S. pneumoniae в штаммы, имеющие капсулы, а в 1944 году Эйвери показал, что трансформирующим фактором явилось молекула ДНК. Именно с этого момента было установлено, что носителем генетической информации является молекула ДНК.

Трансформацию можно определить, как способность клетки-реципиента захватывать и поглощать из окружающей среды фрагменты ДНК, выделенной клеткой-донором.

Клетка-реципиент должна обладать достаточной компетентностью, т.е. способностью поглощать молекулу ДНК. Трансформирующей же активностью обладает только двунитевая молекула ДНК, поскольку в клетку-реципиент проникает только одна нить, а вторая подвергается деградации на поверхности мембраны для обеспечения энергии в ходе проникновения.

 

 

 

 

На приведённой выше картинке схематично изображены все 3 способа передачи генетической информации.

 


Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 719; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!