Tiyak na transduction

Ito ay naiiba sa hindi tiyak na sa kasong ito, ang mga transducing phage ay palaging naglilipat lamang ng ilang mga gene, ibig sabihin, ang mga matatagpuan sa chromosome ng isang lysogenic cell sa kaliwa ng attL o sa kanan ng attR. Ang partikular na transduction ay palaging nauugnay sa pagsasama ng isang temperate phage sa host cell chromosome. Kapag lumalabas (hindi kasama) mula sa chromosome, maaaring makuha ng prophage ang isang gene mula sa kaliwa o kanang flank, halimbawa, alinman sa gal o bio. Ngunit sa kasong ito, dapat itong mawala ang parehong dami ng DNA nito mula sa kabaligtaran na dulo upang ang kabuuang haba nito ay mananatiling hindi nagbabago (kung hindi, hindi ito maaaring ipasok sa phage head). Samakatuwid, sa ganitong paraan ng pagbubukod, ang

Tiyak na transduction sa E. coli isinasagawa hindi lamang ng lambda phage, kundi pati na rin ng mga kaugnay na lambdoid at iba pang mga phage. Depende sa lokasyon ng mga site ng attB sa chromosome, kapag sila ay hindi kasama, maaari nilang i-on ang iba't ibang mga bacterial gene na naka-link sa prophage at ilipat ang mga ito sa ibang mga cell. Maaaring palitan ng materyal na isinama sa genome ang hanggang 1/3 ng genetic material ng phage.

Kapag ang isang cell ng tatanggap ay nahawahan, ang isang transducing phage ay sumasama sa chromosome nito at nagpapakilala ng isang bagong gene (isang bagong katangian) dito, na namamagitan hindi lamang sa lysogenization, kundi pati na rin sa lysogenic conversion.

Kaya, kung sa panahon ng nonspecific transduction ang phage ay isang passive carrier lamang ng genetic material, kung gayon sa panahon ng tiyak na transduction ang phage ay kasama ang materyal na ito sa genome nito at inililipat ito, lysogenizing ang bacteria, sa tatanggap. Gayunpaman, ang lysogenic conversion ay maaari ding mangyari kung ang genome ng isang temperate phage ay naglalaman ng sarili nitong mga gene na wala sa cell, ngunit responsable para sa synthesis ng mahahalagang protina. Halimbawa, tanging ang mga pathogen ng diphtheria na may katamtamang prophage na nagdadala ng tox operon ang isinama sa kanilang mga chromosome upang makagawa ng exotoxin. Ito ay responsable para sa synthesis ng diphtheria toxin. Sa madaling salita, ang temperate phage tox ay nagiging sanhi ng lysogenic conversion ng isang nontoxigenic diphtheria bacillus sa isang toxigenic.

Ang pamamaraan ng agar layer ay ang mga sumusunod. Una, ang isang layer ng nutrient agar ay ibinuhos sa tasa. Pagkatapos ng hardening, 2 ml ng 0.7% agar, natunaw at pinalamig sa 45 °C, ay idinagdag sa layer na ito, kung saan ang isang drop ng isang puro suspensyon ng bakterya at isang tiyak na dami ng phage suspension ay unang idinagdag. Matapos tumigas ang tuktok na layer, inilalagay ang tasa sa isang termostat. Ang mga bakterya ay dumami sa loob ng malambot na layer ng agar, na bumubuo ng tuluy-tuloy na opaque na background, kung saan ang mga kolonya ng phage ay malinaw na nakikita sa anyo ng mga sterile spot (Larawan 84, 2). Ang bawat kolonya ay nabuo sa pamamagitan ng pagpaparami ng isang paunang phage virion. Ang paggamit ng paraang ito ay nagbibigay-daan sa: a) sa pamamagitan ng pagbibilang ng mga kolonya, tumpak na matukoy ang bilang ng mga viable na phage virion sa isang ibinigay na materyal;

b) pag-aralan ang namamana na pagkakaiba-iba sa mga phage batay sa mga tampok na katangian (laki, transparency, atbp.).

Ayon sa spectrum ng kanilang pagkilos sa bakterya, nahahati ang mga phage sa polyvalent(lyse related bacteria, halimbawa, ang polyvalent Salmonella phage lyses halos lahat ng Salmonella), monophagous(nagli-lyse sila ng bakterya ng isang uri lamang, halimbawa, ang phage Vi-I ay nagli-lyse lamang ng mga sanhi ng typhoid fever) at tukoy sa uri mga phage na piling nagli-lyse ng ilang variant ng bacteria sa loob ng isang species. Sa tulong ng naturang mga phage, ang pinaka banayad na pagkakaiba-iba ng bakterya sa loob ng isang species ay isinasagawa, na hinahati ang mga ito sa mga variant ng phage. Halimbawa, gamit ang Vi-II phage set, ang causative agent ng typhoid fever ay nahahati sa higit sa 100 phage variant. Dahil ang pagiging sensitibo ng bakterya sa mga phage ay isang medyo matatag na katangian na nauugnay sa pagkakaroon ng kaukulang mga receptor, ang pag-type ng phage ay may mahalagang diagnostic at epidemiological na kahalagahan.

Sa isa pa, isang bacteriophage. Ang pangkalahatang transduction ay ginagamit sa bacterial genetics para sa genome mapping. Ang parehong mga temperate phage at virulent ay may kakayahang transduction; ang huli, gayunpaman, ay sumisira sa populasyon ng bakterya, kaya ang transduction sa kanilang tulong ay hindi napakahalaga sa kalikasan o sa pananaliksik.

Ang transduction ay inilarawan Norton Zinder at Joshua Lederberg noong 1952 Salmonella. Napagmasdan nila ang pagpapanumbalik ng mga normal na phenotype sa auxotrophic strains, at pinatunayan na isang virus lamang ang maaaring magsagawa ng paglipat ng genetic material.

Mekanismo

Pangkalahatang pamamaraan ng transduction

Ang transduction ay ang phage-mediated transfer ng DNA sa pagitan ng bacterial cells. Ang isang mahalagang hakbang sa prosesong ito ay ang pag-iimpake ng inilipat na DNA sa ulo ng phage sa panahon ng lytic phase ng ikot ng buhay nito, iyon ay, kapag ang cell ay namatay, na naglalabas ng mga viral particle palabas. Bilang isang patakaran, sa panahon ng pagpupulong ng mga particle ng viral, ang sarili nitong DNA ay pumapasok sa phage head, ngunit paminsan-minsan ang mga error ay nangyayari kapag ang mga fragment ng bacterial DNA ay pumasok sa phage head, na maaaring nabuo, halimbawa, sa panahon ng pagkawasak ng bacterial chromosome na sanhi. sa pamamagitan ng phage. Ang mga particle ng Phage na naglalaman ng mga fragment ng bacterial DNA ay tinatawag na transducing particle. Maaari silang makahawa sa mga selula tulad ng mga normal na phage, dahil mayroon silang lahat ng mga gene na kinakailangan para dito. Kapag, pagkatapos na ikabit sa isang cell, ang phage ay nag-inject ng genomic DNA dito, ito rin ay nag-inject ng bacterial DNA na nakapaloob sa ulo nito. Kapansin-pansin, posible rin ang transduction sa panahon ng lytic cycle.

Hindi lahat ng phages ay may kakayahang transduction. Tanging ang mga phage na nagdudulot ng pagkapira-piraso ng bacterial genomic DNA sa mga fragment ng kinakailangang laki upang magkasya sila sa capsid ang may kakayahan nito. Minsan ang pumapasok sa virion ay hindi ang genomic DNA ng bacterium, ngunit isang plasmid, na, pagkatapos na makapasok sa susunod na nahawaang cell, ay patuloy na magdodoble. Ang mga fragment ng genome na dinadala ng mga phage, sa kabaligtaran, ay hindi kaya ng pagtitiklop; ang kanilang pagdodoble ay posible lamang kung maaari silang magsama sa chromosome ng tatanggap na bacterium. Kung ang isang fragment ng bacterial genome ay mananatiling libre, sa paglipas ng ilang henerasyon ay mapupunta ito sa isa sa mga anak na selula sa panahon ng paghahati; ang naturang transduction ay tinatawag na abortive.

Video sa paksa

Transduction mapping

Ginamit ang transduction upang imapa ang mga gene sa mga bacterial chromosome. Ang pamamaraan ay batay sa katotohanan na ang mga fragment ng bacterial DNA na inilipat sa panahon ng transduction ay medyo malaki at maaaring maglaman ng isang bilang ng mga gene, kaya malapit na matatagpuan genes ay maaaring ilipat nang sabay-sabay sa panahon ng transduction (cotransduction). Mas maliit ang mga gene

Pagbabago

Ang pagbabago ay ang paglipat ng purong DNA mula sa isang cell patungo sa isa pa. Ang pagbabago ay natuklasan ng bacteriologist na si F. Griffiths noong 1928 sa mga eksperimento sa pneumococci. Ang pneumococci ay may dalawang uri ng mga strain: S- at R-form.

Ang S-form ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang polysaccharide capsule, dahil sa kung saan, kapag artipisyal na nilinang, ito ay bumubuo ng makinis na makintab na mga kolonya; ang form na ito ay pathogenic para sa mga daga. Ang R-form ay walang kapsula, kapag artipisyal na nilinang, ito ay bumubuo ng mga magaspang na kolonya; ang form na ito ay non-pathogenic para sa mga daga. Ngunit kung ang mga pinatay na S-cell at ang mga live na R-cell ay sabay-sabay na iniksyon sa mga daga, ang mga daga ay namamatay. Samakatuwid, ang genetic properties ng isang strain ay nakakaimpluwensya sa genetic properties ng isa pang strain.

Noong 1944, pinatunayan ni O. Avery, K. McLeod at M. McCarthy na ang mga pagbabago sa namamana na katangian ng mga selula ay nauugnay sa paglipat ng DNA.

Ang kakayahan ng isang cell na magbago ay posible sa ilalim ng espesyal na kondisyon nito, na tinatawag na kakayahan. Sa karampatang mga cell, ang komposisyon ng cell wall at plasmalemma ay nagbabago: ang pader ay nagiging porous, ang plasmalemma ay bumubuo ng maraming invaginations, at ang mga espesyal na antigens ay lumilitaw sa panlabas na ibabaw - mga kadahilanan ng kakayahan (sa partikular, mga partikular na protina na may mababang molekular na timbang).

Sa ilalim ng natural na mga kondisyon, ang extracellular pure DNA ay nabuo sa panahon ng pagkamatay (lysis) ng mga prokaryote.

Bilang isang patakaran, ang pagbabagong-anyo ay nangyayari sa loob ng isang species ng prokaryotes, ngunit sa pagkakaroon ng mga homologous na gene, ang pagbabago ng interspecies ay sinusunod din.

Kasama sa proseso ng pagbabago ang mga sumusunod na yugto:

1. Attachment ng pagbabago ng double-stranded DNA sa mga receptor sa ibabaw ng cell ng tatanggap.

2. Conversion ng double-stranded DNA sa single-stranded.

3. Pagpasok ng single-stranded DNA sa cell.

4. Pagsasama-sama ng pagbabago ng DNA sa chromosome ng tatanggap at recombination ng genetic material.

Ang haba ng pagbabago ng DNA ay dapat mula 500 hanggang 200 libong bp. Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkasira ng isa sa mga DNA strands ay ginagamit para sa aktibong transportasyon ng natitirang strand sa cell.

Ang unang tatlong yugto ng pagbabagong-anyo ay hindi nakasalalay sa komposisyon ng nucleotide ng DNA. Gayunpaman, ang proseso ng pagsasama ng pagbabago ng DNA sa chromosome ng tatanggap ay mas malamang kung ang DNA na ito ay lubos na homologous sa DNA ng tatanggap.

Ang proseso ng pagbabago ay inilalarawan sa diagram. Ang bawat segment ng tuwid na linya ay tumutugma sa isang DNA strand. Ang pagbabagong DNA ay ipinahiwatig sa itim, at ang recipient cell DNA ay ipinahiwatig sa kulay abo.

Sa unang yugto, ang pagbabago ng DNA ay nakakabit sa mga site ng receptor sa ibabaw ng cell ng tatanggap.

Sa ikalawang yugto, ang double-stranded na DNA sa ibabaw ng cell ay na-convert sa single-stranded DNA dahil sa cleavage ng isa sa mga strand ng bacterial nucleases.

Sa ikatlong yugto, ang natitirang DNA strand ay dinadala sa buong lamad patungo sa cytoplasm. Ginagamit nito ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkasira ng komplementaryong kadena.

Sa panahon ng pagtitiklop ng isang bacterial chromosome, ang nagbabagong DNA strand ay nakakabit sa isang homologous (partially complementary) na rehiyon ng DNA ng recipient cell. Sa kasong ito, dahil sa kakulangan ng kumpletong complementarity, nabuo ang isang heteroduplex ("molecular heterozygote") - isang seksyon ng double-stranded DNA kung saan hindi lahat ng mga pares ng nucleotide ay may mga nitrogenous na base na konektado ng mga hydrogen bond. Ang natitirang bahagi ng DNA ay umuulit nang normal.

Pagkatapos ng pagtatapos ng DNA replication, ang recipient cell ay nahahati upang bumuo ng dalawang cell: isang bahagyang nabagong cell na may chromosome na may kasamang heteroduplex DNA region, at isang hindi nabagong cell. Sa panahon ng pagtitiklop ng DNA sa isang bahagyang nabagong selula, ang mga pantulong na kadena ay nakumpleto sa parehong mga hibla ng DNA. Ang isang strand ay nagpapanatili ng orihinal na mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide, habang ang isa ay ganap na nagbabago. Pagkatapos ng paghahati ng isang bahagyang nabagong selula, isang hindi nabagong selula at isang ganap na nabagong selula ay nabuo, kung saan ang orihinal na pagkakasunud-sunod ng nucleotide ay pinalitan ng nucleotide sequence ng nagbabagong DNA.

Kaya, sa panahon ng pagbabagong-anyo, hindi ang pagdaragdag ng mga bagong gene ang nangyayari, ngunit ang pagpapalit ng mga gene ng tatanggap ng mga homologous nucleotide sequence.

Ang dalas ng pagbabagong-anyo sa mga prokaryote ay nakasalalay sa mga katangian ng nagbabagong DNA, ang konsentrasyon nito, ang estado ng cell ng tatanggap, at ang uri ng bakterya. Ang maximum na dalas ng mga nabagong cell ay hindi lalampas sa 1 bawat 100 na mga cell.

Ang pagbabago ay kilala rin para sa mga eukaryote. Gayunpaman, walang mga receptor site sa ibabaw ng mga eukaryotic cell, at ang pagbabago ng DNA ay artipisyal na ipinapasok sa mga cell. Halimbawa, ang DNA ay ipinapasok sa mga itlog ng hayop sa pamamagitan ng direktang microinjection, at sa mga itlog ng halaman sa pamamagitan ng microinjection sa pollen tube.

Ang transduction ay ang paglipat ng genetic material gamit ang mga virus mula sa isang donor cell patungo sa isang recipient cell.

Ang phenomenon ng transduction ay natuklasan noong 1951 ni N. Zinder (isang estudyante ni J. Lederberg).

Sa panahon ng transduction, ang DNA mula sa host cell ay pumapasok sa mga virion. Ang mga virion ay nakakahawa sa iba pang mga selula, at ang DNA ng orihinal na selula ng bakterya ay pumapasok sa isa pang selula ng bakterya. Ang viral DNA ay sumasama sa bacterial chromosome, at ang ipinakilala na bacterial DNA ay muling pinagsama sa DNA ng bacterial chromosome. Bilang resulta, 50% ng mga selula ay nababago.

Mayroong pangkalahatan (hindi tiyak), limitado (tiyak) at abortive transduction.

Pangkalahatang transduction

Sa panahon ng pangkalahatang transduction, ang mga fragment ng donor bacterial DNA ay random na kasama sa maturing phage particle kasama ng phage DNA o sa halip na phage DNA. Ang mga fragment ng bacterial DNA ay nabuo kapag ito ay pinutol ng isang enzyme na kinokontrol ng phage. Ang isang phage particle ay maaaring magsama ng hanggang 100 bacterial genes.

Limitadong transduction

Sa limitadong transduction, nangyayari ang recombination - pinapalitan ng bacterial DNA ang bahagi ng phage DNA. Ang recombinant DNA ay naglalaman ng isang maliit na bilang ng mga bacterial gene na katabi ng phage DNA na isinama sa bacterial chromosome.

Sa pangkalahatan at limitadong transduction, pinapalitan ng donor DNA ang mga homologous na rehiyon ng DNA ng tatanggap. Ang prosesong ito ay katulad ng pagbabago.

Ang abortive transduction ay maaaring parehong nonspecific at specific. Ang kakanyahan nito ay nakasalalay sa katotohanan na ang fragment ng DNA na inilipat ng phage ay hindi kasama sa chromosome ng tatanggap, ngunit umiiral bilang isang cytoplasmic replicon. Maaga o huli, mawawala ang replicon na ito.

Ang phenomenon ng transduction ng mga virus ay malawakang ginagamit sa gene transfer sa mga eukaryotes. Kung ang isang virus ay ginagamit na hindi makabuo ng isang capsid (iyon ay, umiiral lamang sa anyo ng DNA), kung gayon ang transduction ay hindi pangunahing naiiba sa pagbabagong-anyo o mula sa conjugative transfer ng genetic material gamit ang plasmid vectors. Ang mga vector system ay nilikha batay sa mga binagong SV40 virus (bumubuo sila ng hanggang 100 libong kopya sa isang cell), herpes, vaccinia, at cauliflower mosaic virus.

Dapat itong bigyang-diin muli na ang lahat ng inilarawan na mga uri ng recombination ay nauugnay hindi sa pagdaragdag ng mga bagong seksyon ng DNA, ngunit sa pagpapalit ng mga umiiral na nucleotide sequence. Kung mas mataas ang antas ng homology sa pagitan ng pagbabago at orihinal na DNA, mas mataas ang posibilidad ng matagumpay na recombination. Ang pinakamadaling paraan upang makamit ang recombination ay ang mga enzyme na matatagpuan sa lahat ng organismo. Mas mahirap magpakilala ng mga bagong regulator na lubos na partikular sa genome. Samakatuwid, upang ipakilala ang mga bagong gene sa genome, mas kumplikadong mga pamamaraan na nauugnay sa mga biochemical na pagbabago ng DNA ay ginagamit.

Sa pangkalahatang transduction, ang mga phage particle na naglalaman ng mga segment ng host cell DNA ay naglilipat ng medyo mahahabang kahabaan ng genomic DNA mula sa isang bacterial cell patungo sa isa pa. Ang mga transducing phage particle ay nabubuo sa panahon ng ilang mga nakakahawang proseso kapag ang DNA ng cell ay epektibong nasira at nagiging fragment.

cellular DNA, humigit-kumulang sa laki ng phage genome, hindi sinasadya nakabalot sa mga mature na bacteriophage particle. Bilang resulta ng kasunod na impeksiyon ng mga bacterial cell na may populasyon ng mga phage particle, kabilang ang transducing phages, sa tulong ng huli, ang DNA ng mga donor cell ay inililipat sa mga nahawaang cell na ito. Ang recombination sa pagitan ng mga ipinakilalang fragment ng donor DNA at DNA ng recipient cell ay humahantong sa pagbabago sa genotype ng huli.

Ang bawat transducing phage particle ay karaniwang naglalaman lamang ng isang random na fragment ng orihinal na donor chromosome. Ang posibilidad na maisama ang anumang bahagi ng genome ng donor sa naturang particle ay humigit-kumulang pareho. Gayunpaman, dahil sa medyo malaking sukat ng transduced na mga segment ng DNA (para sa ilang mga bacteriophage ito ay humigit-kumulang 100 kb, o 2.5 porsiyento ng buong E. coli chromosome), ang recipient cell ay karaniwang nakakakuha ng isang buong grupo ng mga gene sa isang pagkilos ng transduction . Bilang resulta, ang mga gene na malapit na naka-link sa isa't isa sa donor chromosome ay cotransduced na may mataas na frequency, habang ang mga gene na malayo sa isa't isa ay independyenteng na-transduce. Ang pagtukoy sa dalas ng gene cotransduction ay nakakatulong na pinuhin ang mga genetic na mapa sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa mga kamag-anak na distansya sa pagitan ng malapit na nauugnay na mga gene na matantya. 3 Tukoy (limitado) transduction

Ang transduction ng pangalawang uri, tiyak, ay katangian ng mga mapagtimpi na bacteriophage, ang nakakahawang cycle na kung saan ay nagambala bilang isang resulta ng pagsasama ng viral genome sa isang tiyak na chromosomal locus ng DNA ng nahawaang cell. Ang mga bakterya na naglalaman ng mga pinagsama-samang phage genome ay tinatawag lysogenic. Nagdadala sila ng mga viral genome bilang mga hereditary na elemento ng kanilang sariling mga chromosome. Sa isang lysogenic cell, ang mga viral at cellular genome ay gumagaya bilang isang unit at magkatugma. Ang pagsasama ng phage genome sa genome ng host cell ay nag-aalis sa phage ng kakayahang magdulot ng pagkamatay ng cell at makagawa ng mga nakakahawang progeny. Para sa kadahilanang ito, ang bacteriophage

may kakayahang lysogenesis, hindi katulad virulent phage, pinangalanan Katamtaman.

Sa ilalim ng ilang mga kundisyon - pagtatalaga sa tungkulin- ang lysogenic state ay naaantala at ang viral genome ay pinutol mula sa host chromosome. Ito ay nagrereplika upang bumuo ng maraming mga partikulo ng virus at pumapatay sa selula. Karaniwan, ang pag-alis ng viral genome ay nangyayari nang tumpak at ang nagresultang phage ay naglalaman ng isang viral genome na ganap na tumutugma sa orihinal.

Minsan ang phage genome ay naputol nang hindi tama at ang mga chromosomal genes ay kasama sa mga particle ng daughter phage, katabi sa pinagsamang viral genome. Ang mga gene na ito ay nakabukas sa halip na ilang mga viral gene. Sa susunod na cycle ng impeksyon, ang mga gene ng donor cell ay inililipat kasama ng mga phage genes sa mga cell ng tatanggap. Matapos maisama ang DNA ng transducing phage sa genome ng tatanggap, nakukuha ng cell, kasama ng phage genome, ang genetic na impormasyon ng nakaraang phage host.

Kaya, sa panahon ng tiyak na transduction, ang phage ay nagsisilbing isang vector para sa paglilipat ng mga gene mula sa isang cell patungo sa isa pa. Gamit ang mekanismong ito, tanging ang mga chromosomal genes ng host cell na malapit na naka-link sa integration site ng viral genome ang na-transduce.

Dahil ang iba't ibang mga temperate phage ay pumapasok sa iba't ibang mga chromosomal site, kapag sila ay hindi tama na excised, ang mga phage ay ginawa na nag-transduce ng iba't ibang chromosomal genes. Kaya phages lambda transduce genes na responsable para sa galactose metabolism o mga gene na kumokontrol sa biotin synthesis, at ang f80 phages ay nag-transduce ng ibang bilang ng mga gene na nag-encode ng mga enzyme para sa tryptophan biosynthesis.

Ang phage genome ay may kakayahang tiyak na transduction na ibinigay:

1 Dapat itong makakuha ng covalently linked na segment ng non-viral DNA na maililipat. Ang segment na ito ng DNA ay karaniwang cellular na pinagmulan, ngunit sa prinsipyo maaari itong mula sa anumang pinagmulan. Maaari itong ipasok kahit saan sa viral genome kung ito ay

ay hindi nakakaapekto sa pagtitiklop ng viral DNA sa infected na host cell o ang kakayahan nitong ma-package sa mga mature na phage particle.

2 Ang phage genome ay dapat na magawang magtiklop pagkatapos maganap ang impeksyon sa cell ng tatanggap, i.e. Dapat panatilihin ng viral DNA ang pinagmulan ng replication region (OP) at ang mga gene na kailangan para sa replication.

Ang 3 Phage genes na naka-encode sa mga structural phage protein ay dapat na functionally active.

Ang partikular na transduction ay malawakang ginagamit sa molecular genetics. Isaalang-alang natin ang isang halimbawa ng naturang aplikasyon ng hindi pangkaraniwang bagay na ito. Ang E. coli gene na naka-encode sa synthesis ng enzyme beta-galactosidase ay naglalaman ng 3600 bp. at bumubuo ng isang libong bahagi ng genome ng isang partikular na microorganism. Kung ang isang fragment ng DNA ng isang bacterial cell na nag-encode ng synthesis ng beta-galactosidase ay ipinasok sa genome ng transducing bacteriophage lambda, sinasakop nito ang isang ikalabinlimang bahagi doon, iyon ay, ang DNA ng lambda phage ay pinayaman ng beta-galactosidase gene 100 beses na higit pa kaysa sa DNA ng E. coli.

Ang pag-aaral ng kababalaghan ng pagbabago ay nagsilbing impetus para sa pagtuklas ng isa pang kababalaghan - transduction- paglipat at recombination ng mga gene sa bacteria gamit ang isang bacteriophage.

Ang karanasan na naging posible upang matuklasan ang bagong genetic na mekanismong ito at ang isang bagong paraan ng pag-aaral ng heredity ay ang mga sumusunod.

Ang hugis-U na tubo sa ibaba ay hinati sa gitna ng isang bacterial filter. Ang typhoid bacteria (Salmonella typhimurium) strain 22A ay inilagay sa kalahati ng tubo na ito, at ang strain 2A ay inilagay sa kabilang kalahati ng tubo. Kasabay nito, ang mga bacterial cell ay hindi makadaan sa partisyon.

Ang strain 22A ay nagdala ng mutation na humarang sa synthesis ng tryptophan T - at samakatuwid, kapag nililinang ang bakterya, kailangan nila ang pagdaragdag ng tryptophan sa medium. Ang bacterial strain 2A ay nagkaroon ng mutation na humarang sa synthesis ng histidine H - at samakatuwid ay kinakailangan ito sa panahon ng paglilinang.

Pagkatapos i-incubate ang dalawang magkaibang strain na ito sa isang tubo na pinaghihiwalay lamang ng bacterial filter, ang mga cell mula sa parehong strain ay nilagyan ng plated. Kapag ang mga cell ng strain 22A ay nilagyan ng medium na kulang sa tryptophan, isang maliit na bilang ng mga kolonya ang natagpuan. Dahil dito, ang ilang mga cell ng strain 22A sa paanuman ay nakakuha ng kakayahang mag-synthesize ng tryptophan at nakagawa ng mga kolonya sa isang daluyan na walang amino acid na ito. Ang dalas ng paglitaw ng naturang mga cell ay 1x10 -5.

Maaaring ipagpalagay na ang mga binagong cell na ito ay alinman sa resulta ng isang reverse mutation mula sa T - hanggang T + o ang paglipat ng isang transforming factor mula sa strain 2A. Ngunit ang strain 22A ay lubos na matatag, at samakatuwid ang ipinahiwatig na dalas ng paglitaw (10 6) ng mga cell ng T + genotype ay hindi maipaliwanag sa pamamagitan ng paglitaw ng mga reverse mutations. Hindi rin nakita ang transforming factor sa medium. Ang filtering agent na naglilipat ng T+ gene mula sa strain 2A hanggang sa strain 22A ay naging isang bacteriophage.

Ito ang mga unang katotohanan na nagpatunay sa paglipat ng namamana na impormasyon sa tulong ng isang bacteriophage mula sa isang bacterium ng isang genotype patungo sa isang bacterium ng isa pang genotype. Ang pagtuklas na ito ay ginawa noong 1952 nina N. Zinder at J. Lederberg.

Ang Solmonella typhirnurium strain 22A na ginamit sa mga pag-aaral ng Zinder at Lederberg ay walang kakayahang mag-synthesize ng tryptophan, ngunit pagkatapos na panatilihing magkasama sa isang hugis-U na tubo na pinaghihiwalay ng isang filter na may strain 2A, nakuha nito ang kakayahang mag-synthesize ng tryptophan. Ito ay maaaring mangyari lamang kung ang phage, na inilabas mula sa mga cell ng strain 2A, ay tumagos sa filter, pumasok sa ilang mga cell ng strain 22A at inilipat sa kanila ang bahagi ng namamana na impormasyon - isang fragment ng namamana na materyal ng strain 2A.

Dahil dito, ang DNA ng phage na nag-lysogenize sa bacterium sa paanuman ay sumasailalim sa recombination sa DNA ng bacterial cell, dahil kung saan ang mga gene ng host cell ay kasama sa mga bagong particle ng phage. Ang mga phage na ito, na muling nakakahawa sa mga cell ng ibang genotype, ay naglilipat din ng kanilang DNA na may bagong impormasyon dito. Kaya, nakuha ng mga cell ng strain 22A ang gene na responsable para sa synthesis ng tryptophan.

Tulad ng nakita natin, ang mga phage ay mga tagadala ng namamana na impormasyon mula sa isang bacterium ng isang genotype hanggang sa isang bacterium ng isa pang genotype. At ito ay posible lamang kung ang phage DNA ay pumasok sa matalik na relasyon sa chromosome DNA ng mga bacterial cell. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ng paglipat ng mga indibidwal na namamana na mga hilig mula sa donor bacterium, kung saan ang phage ay dumami at ang recombination ng Gothic na materyal ng phage at ang host bacterium sa tatanggap ay naganap, ay tinatawag na. transduction.

Ang donor ay isang bacterial culture na may kakayahang mag-synthesize ng methionine M + at fermenting galactose Gal + , at mayroon ding streptomycin resistance Sm r . Ang tatanggap na bacterium ay hindi nagsi-synthesize ng methionine M - , hindi nagbuburo ng galactose Gal - at sensitibo sa streptomycin Sm s . Ang phagolysate na nakuha mula sa donor M + Gal + Sm r ay ipinakilala sa kultura ng tatanggap M - Gal - Sm s. Pagkatapos ng pagpapapisa ng itlog, ang mga cell ng tatanggap ay inilalagay sa naaangkop na pumipili na media, bilang isang resulta kung saan natuklasan ang tatlong bagong klase ng mga recombinant: M - Gal + Sm s, M + Gal - Sm S, M - Gal - Sm r.

Sa kaso ng transduction, ang donor ay naglilipat lamang ng isang solong fragment ng DNA sa pamamagitan ng phage. Samakatuwid, ang mga nahawaang bakterya ng tatanggap ay, kumbaga, diploid para sa inilipat na fragment (merozygotes) at bahagyang heterozygotes (heterogenotes), ang mga supling nito ay maaaring maglaman ng recombinant bacteria M + Gal - Sm s at M - Gal - Sm s na lumitaw sa panahon ng transduction.

Maaaring iba ang kapalaran ng inilipat na fragment ng donor chromosome sa cell ng tatanggap. Ang fragment na ito ay maaaring, una, isama sa host chromosome at magtiklop nang sama-sama at kasabay sa kaukulang bahagi ng host chromosome (kumpletong transduction), pangalawa, maaari itong alisin mula sa host cell at, pangatlo, maaari itong mapanatili ang awtonomiya at mailipat. mula sa cell patungo sa cell anuman ang host chromosome (abortive transduction).

Ang phage ay maaaring magdala ng iba't ibang uri ng bacterial genes na tumutukoy sa isang tiyak na pattern ng synthesis ng amino acid, iba't ibang enzymatic properties, paglaban sa antibiotics (streptomycin, penicillin) at immunity sa isa pang phage. Bilang isang tuntunin, isa, hindi gaanong madalas ang dalawang malapit na nauugnay na mga gene, at napakabihirang tatlong mga gene ang na-transduce sa parehong oras. Ang tampok na ito ay ginamit sa mga eksperimento ni M. Demerets at ng kanyang mga kasamahan, na, sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa mga resulta ng transduction, pinamamahalaang i-map ang malapit na naka-link na gene loci na tinitiyak ang synthesis ng cysteine ​​​​sa Salmonella.

Kaya, ang transduction, tulad ng pagbabago, ay isang uri ng proseso ng recombination ng gene. Ang recombination ng gene ay isa sa mga mekanismo na nagsasagawa ng combinative variability sa bacteria, na sa mas mataas na organismo ay sinisiguro ng meiosis.

Kung makakita ka ng error, mangyaring i-highlight ang isang piraso ng teksto at i-click Ctrl+Enter.