Μη ειδική μεταγωγή. Μετατροπή φάγου

Η ειδική μεταγωγή ανακαλύφθηκε το 1956 από τον M. Morse και τους συζύγους E. και J. Lederberg. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της ειδικής μεταγωγής είναι ότι κάθε φάγος μεταγωγής μεταδίδει μόνο μια ορισμένη, πολύ περιορισμένη περιοχή του βακτηριακού χρωμοσώματος. Εάν στη γενικευμένη μεταγωγή ο φάγος δρα ως «παθητικός» φορέας του γενετικού υλικού των βακτηριδίων και ο γενετικός ανασυνδυασμός στα μετατραπέντα βακτήρια συμβαίνει σύμφωνα με τα γενικά πρότυπα της διαδικασίας ανασυνδυασμού, τότε στην περίπτωση ειδικής μεταγωγής, ο φάγος όχι μόνο μεταφέρει το γενετικό υλικό, αλλά και παρέχει την ενσωμάτωσή του στο βακτηριακό χρωμόσωμα. Το πιο γνωστό παράδειγμα ειδικής μεταγωγής είναι η μεταγωγή που εκτελείται από τον φάγο λ, ο οποίος είναι ικανός να μολύνει βακτηριακά κύτταρα E. coli με επακόλουθη ενσωμάτωση του DNA του στο βακτηριακό γονιδίωμα. Κατά τη διάρκεια της λυσογονοποίησης των βακτηρίων, ο εύκρατος φάγος λ ως αποτέλεσμα ανασυνδυασμού ειδικής θέσης (σπάσιμο και διασταυρούμενη επανένωση κλώνων DNA) ενσωματώνεται στο χρωμόσωμα τους μόνο σε ένα μέρος: στην περιοχή μεταξύ των βιολογικών και γαλονικών τόπων. Αυτή η περιοχή ονομάζεται attλ. Η εκτομή (εκτομή) του προφάγου από το χρωμόσωμα κατά την επαγωγή του προφάγου πραγματοποιείται επίσης σύμφωνα με τον μηχανισμό του ανασυνδυασμού ειδικής θέσης. Ο ανασυνδυασμός ανά τοποθεσία γίνεται με ακρίβεια, αλλά όχι χωρίς σφάλματα. Περίπου μία φορά ανά εκατομμύριο συμβάντα κατά τη διάρκεια της εκτομής του προφάγου, ο ανασυνδυασμός δεν συμβαίνει στη θέση attλ, αλλά συλλαμβάνει τις gal ή βιοπεριοχές. Πιστεύεται ότι αυτό οφείλεται στον "λανθασμένο" σχηματισμό του βρόχου κατά τη διάσπαση του προφήτη. Ως αποτέλεσμα, η περιοχή του βακτηριακού γονιδιώματος δίπλα στον προφάγο αποκόπτεται από το χρωμόσωμα και γίνεται μέρος του γονιδιώματος του ελεύθερου φάγου. Η περιοχή του γονιδιώματος του προφάγου που αντιστοιχεί στη θέση του στον βρόχο παραμένει στο βακτηριακό χρωμόσωμα. Έτσι, λαμβάνει χώρα μια γενετική ανταλλαγή μεταξύ του προφάγου και του βακτηριακού χρωμοσώματος. Το βακτηριακό γενετικό υλικό που ενσωματώνεται στο γονιδίωμα του φάγου μπορεί να αντικαταστήσει έως και το 1/3 του γενετικού υλικού του φάγου. Μετά τη συσκευασία του DNA φάγου, μέρος του οποίου αντικαθίσταται από βακτηριακό DNA, ελαττωματικά σωματίδια φάγου σχηματίζονται στην κεφαλή του φάγου. Ο φάγος είναι ελαττωματικός λόγω του γεγονότος ότι ο όγκος της κεφαλής είναι περιορισμένος και όταν ένα θραύσμα βακτηριακού DNA περιλαμβάνεται στο γονιδίωμά του, ένα μέρος του γονιδιώματος του φάγου παραμένει στο βακτηριακό χρωμόσωμα. Εάν το ελάττωμα είναι ασήμαντο, τότε ο φάγος παραμένει βιώσιμος, αφού η πρωτεϊνική του επικάλυψη παραμένει ανέπαφη και εξασφαλίζει την προσρόφηση στα κύτταρα. Ένας τέτοιος ελαττωματικός φάγος μπορεί να μολύνει άλλα κύτταρα, αλλά δεν μπορεί να προκαλέσει αναπαραγωγική μόλυνση, αφού τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για την αναπαραγωγή απουσιάζουν. Εάν σε έναν τέτοιο ελαττωματικό φάγο διατηρηθούν κολλώδη άκρα DNA, τα οποία εξασφαλίζουν τη μετατροπή του σε κυκλική μορφή, τότε το DNA του ελαττωματικού φάγου, μαζί με ένα θραύσμα βακτηριακού DNA, μπορούν να ενσωματωθούν στο DNA των βακτηρίων-δέκτη και να προκαλέσουν τη λυσογόνωση τους. σχηματίζονται ελαττωματικά σωματίδια που περιέχουν τα γονίδια του τόπου gal. Τέτοια ελαττωματικά σωματίδια ονομάζονται λdgal (φάγος λ, ελαττωματικό, gal). Εάν το γονιδίωμα του φάγου λ περιέχει το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση βιοτίνης, τότε το λdbio. Επομένως, εάν τα κύτταρα-δέκτες υποβληθούν σε επεξεργασία με bio- ή gal- με ένα προϊόν φαγόλυσης που λαμβάνεται μετά από μόλυνση βακτηρίων δότη με φάγο λ, ο οποίος περιέχει ελαττωματικά σωματίδια, σχηματίζονται μετααγωγείς bio+ ή gal+ με συχνότητα 10-5-10-6. Η ειδική μεταγωγή στο E. coli πραγματοποιείται όχι μόνο από τον φάγο λ, αλλά και από σχετικούς φάγους που ονομάζονται λαμδοειδείς φάγοι, οι οποίοι περιλαμβάνουν φ80, 434, 82 κ.λπ. Ειδικότερα, ο φάγος φ80 ενσωματώνεται στο χρωμόσωμα κοντά στα γονίδια που κωδικοποιούν ο σχηματισμός ενζύμων που είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση της τρυπτοφάνης. Για το λόγο αυτό, ο φάγος φ80 είναι κατάλληλος για τη μεταφορά γονιδίων trp. Βρέθηκε ότι ο φάγος P22 του S. typhimurium, εκτός από τη γενική μεταγωγή, μπορεί επίσης να πραγματοποιήσει ειδική μεταγωγή. Κατά τη διάρκεια του λυτικού κύκλου ανάπτυξης, ο βακτηριοφάγος P22 μπορεί να πραγματοποιήσει γενική μεταγωγή, ενώ κατά τη λυσογονοποίηση, μπορεί να πραγματοποιήσει ειδική μεταγωγή. Το DNA του φάγου P22 ενσωματώνεται σε μια περιοχή του χρωμοσώματος δίπλα στα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση προλίνης. Η ενσωμάτωση προφάγου διεγείρει δραματικά το σχηματισμό ειδικών σωματιδίων μεταγωγής. Έτσι, η ειδική μεταγωγή απαιτεί προκαταρκτική λυσογόνωση των βακτηρίων δότη και επακόλουθη επαγωγή προφάγου από κύτταρα. Τα προκύπτοντα ελαττωματικά σωματίδια μορφομετατροπής φάγου μολύνουν τα κύτταρα του στελέχους δέκτη, λυσογενοποιούνται και ο προφάγος εισάγεται με ένα τμήμα του βακτηριακού γονιδιώματος του δότη στο χρωμόσωμα του δέκτη. Η μεταγωγή μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις ακόλουθες κατευθύνσεις: μεταγωγή πλασμιδίων και βραχέων θραυσμάτων του χρωμοσώματος δότη. για την κατασκευή στελεχών ενός δεδομένου γονότυπου, ιδιαίτερα ισογονικών στελεχών. Εδώ, το μικρό μέγεθος των μεταφερόμενων θραυσμάτων παρέχει το πλεονέκτημα της μεταγωγής έναντι της σύζευξης. Τα ισογονικά στελέχη που κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας γενικευμένη μεταγωγή διαφέρουν μόνο στην περιοχή του χρωμοσώματος που μεταφέρεται από τον φάγο μεταγωγής. για την ακριβή χαρτογράφηση των βακτηριακών γονιδίων, τον καθορισμό της σειράς και της θέσης τους στα οπερόνια και τη λεπτή δομή των μεμονωμένων γενετικών καθοριστικών παραγόντων, η οποία πραγματοποιείται με τη χρήση συμπληρωματικής δοκιμής. Είναι γνωστό ότι η σύνθεση μιας συγκεκριμένης ομάδας προϊόντων απαιτεί τη λειτουργία πολλών γονιδίων. Ας υποθέσουμε ότι η σύνθεση κάποιου ενζύμου καθορίζεται από τα προϊόντα των γονιδίων a και b. Ας υπάρχουν δύο φαινοτυπικά πανομοιότυπα μεταλλάγματα που δεν μπορούν να συνθέσουν το ένζυμο, αλλά δεν είναι γνωστό αν είναι γενετικά πανομοιότυπα ή διαφορετικά. Για την ταυτοποίηση του γονότυπου, πραγματοποιείται μεταγωγή, δηλ. ο φάγος πολλαπλασιάζεται στα κύτταρα ενός πληθυσμού και στη συνέχεια τα κύτταρα του δεύτερου πληθυσμού μολύνονται με το προϊόν φαγόλυσης. Εάν και οι δύο μεγάλες αποικίες αληθινών μεταγωγέων και μικρές αποικίες απορριπτόντων μεταγωγέων σχηματίζονται κατά τη σπορά σε ένα εκλεκτικό μέσο, ​​συμπεραίνεται ότι οι μεταλλάξεις εντοπίζονται σε διαφορετικά γονίδια.

μεταγωγή -ένα είδος ανασυνδυαστικής μεταβλητότητας μικροοργανισμών, που συνοδεύεται από τη μεταφορά γενετικής πληροφορίας από έναν δότη σε έναν λήπτη με βακτηριοφάγο.Η μεταφορά τμημάτων του βακτηριακού χρωμοσώματος από φάγους ανακαλύφθηκε το 1951. Lederberg και Zinder salmonella typhimurium,περιγράφεται στη συνέχεια σε πολλά γένη βακτηρίων: Salmonella, Escherichia, Shigella, Bacillus, Pseudomonas, Vibrio, Streptococcus, Slaphylococcus, Corynebacterium.Η μεμβράνη του καψιδίου βακτηριοφάγου προστατεύει το DNA από τη δράση των νουκλεασών· επομένως, η μεταγωγή, σε αντίθεση με τον μετασχηματισμό, δεν είναι ευαίσθητη στις νουκλεάσες. Πραγματοποιείται μεταγωγή εύκρατοι φάγοι. Μεταφέρουν μόνο ένα μικρό θραύσμα του γονιδιώματος του κυττάρου ξενιστή, και κατά κανόνα, μεταξύ ατόμων του ίδιου είδους, αλλά η μεταφορά γενετικών πληροφοριών μεταξύ των ειδών είναι επίσης δυνατή εάν ο βακτηριοφάγος έχει ένα ευρύ φάσμα ξενιστών.

Ανάλογα με το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ενός φάγου με ένα βακτήριο, απομονώνονται λυτικοί και εύκρατοι φάγοι.

Λυτικοί (μολυσματικοί) φάγοιεγχέουν νουκλεϊκό οξύ στο κύτταρο και αναπαράγονται σε αυτό, μετά από το οποίο φεύγουν από το κύτταρο με λύση.

Λυσογόνοι ή εύκρατοι φάγοι, έχοντας εγχύσει το DNA τους σε ένα κύτταρο, μπορούν να κάνουν δύο πράγματα: 1) να ξεκινήσουν έναν κύκλο αναπαραγωγής και να φύγουν από το κύτταρο με λύση. 2) να ενσωματώσει τις γενετικές του πληροφορίες στο βακτηριακό γονιδίωμα και, ως μέρος αυτού, να μεταφερθεί στα θυγατρικά κύτταρα. Οι φάγοι που είναι ενσωματωμένοι στο βακτηριακό γονιδίωμα ονομάζονται προφήτεςκαι τα βακτήρια με φάγους ενσωματωμένους στο γονιδίωμα είναι λυσογόνα. Ως αποτέλεσμα της δράσης παραγόντων που διακόπτουν τη λυσογένεση (UV, ιονίζουσα ακτινοβολία, χημικά μεταλλαξιογόνα), τα ιικά σωματίδια συντίθενται ξανά και εγκαταλείπουν το κύτταρο. Ένα παράδειγμα μέτριου φάγου είναι ο φάγος 1, ο οποίος μολύνει Ε. coli. Στάδια μεταγωγής του:

1. Προσρόφηση φάγων στους επιφανειακούς υποδοχείς Ε. coli.
2. Διείσδυση της ουράς φάγου μέσω του κυτταρικού τοιχώματος και έγχυση DNA στο κύτταρο ξενιστή.
3. Ανασυνδυασμός του μορίου DNA του κυκλικού φάγου με το DNA του ξενιστή και εγκαθίδρυση λυσογόνου (το DNA του φάγου βρίσκεται σε ολοκληρωμένη κατάσταση).
4. Μεταφορά προφάγου στα θυγατρικά κύτταρα κατά την αναπαραγωγή Ε. coli. Όσο περισσότερες διαιρέσεις, τόσο περισσότερα κύτταρα περιέχει ο βακτηριοφάγος. .
5. τέλος της λυσογονίας. Το DNA του βακτηριοφάγου αποκόπτεται από το βακτηριακό χρωμόσωμα. Γίνεται σύνθεση ιικών πρωτεϊνών και αντιγραφή DNA φάγου, που συνοδεύεται από την ωρίμανση των ιικών σωματιδίων και την απελευθέρωσή τους από το κύτταρο με τη λύση του. Κατά τη διάρκεια της εκτομής, ο βακτηριοφάγος μπορεί να συλλάβει κοντινά βακτηριακά γονίδια, τα οποία στη συνέχεια εισέρχονται στο κύτταρο δέκτη.
6. Ενσωμάτωση του γονιδιώματος ενός βακτηριοφάγου που φέρει βακτηριακά γονίδια στο DNA ενός βακτηρίου-δέκτη. Ανάλογα με τη θέση ενσωμάτωσης του βακτηριοφάγου, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι μεταγωγής:

ένα. Μη ειδικό (γενικό).Ένας βακτηριοφάγος μπορεί να ενσωματωθεί οπουδήποτε στο βακτηριακό γονιδίωμα και, ως εκ τούτου, είναι ικανός να φέρει οποιοδήποτε θραύσμα του DNA του ξενιστή.

σι. Ειδικός.Ο βακτηριοφάγος ενσωματώνεται σε αυστηρά καθορισμένες θέσεις στο βακτηριακό γονιδίωμα και επομένως μεταφέρει μόνο αυστηρά καθορισμένα θραύσματα DNA.

ντο. ανεπιτυχής. Το τμήμα του βακτηριακού χρωμοσώματος του δότη που μεταφέρεται από τον βακτηριοφάγο δεν εισέρχεται σε ανασυνδυασμό με το χρωμόσωμα του δέκτη, αλλά παραμένει εκτός του χρωμοσώματος. Πραγματοποιείται μεταγραφή του μεταφερόμενου DNA (όπως υποδεικνύεται από τη σύνθεση του αντίστοιχου γονιδιακού προϊόντος), αλλά όχι αντιγραφή. Στη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης, το θραύσμα δότη περνά μόνο σε ένα από τα θυγατρικά κύτταρα και χάνεται με την πάροδο του χρόνου.

Η μεταγωγή είναι η μεταφορά γονιδίων από ένα βακτηριακό κύτταρο σε άλλο από έναν βακτηριοφάγο. Το φαινόμενο αυτό καθιερώθηκε για πρώτη φορά το 1952 από τους N. Zinder και J. Lederberg. Διεξήγαγαν μελέτες για βακτήρια Salmonella typhimurium, παθογόνα για ποντίκια. Επιλέχθηκαν δύο στελέχη από αυτά τα βακτήρια: το αυξοτροφικό στέλεχος 22Α, που δεν μπορεί να συνθέσει τρυπτοφάνη (Τ~) και το στέλεχος 2Α, ικανό να συνθέσει τρυπτοφάνη (Τ 1 "). από ένα βακτηριακό φίλτρο (Εικ. 24 Το στέλεχος 22Α (Τ~) εμβολιάστηκε στο ένα γόνατο του σωλήνα και το στέλεχος 2Α (Τ1") στο άλλο. Μετά από μια ορισμένη περίοδο επώασης, τα βακτήρια του στελέχους 22Α, όταν σπάρθηκαν σε ένα ελάχιστο θρεπτικό μέσο, ​​έδωσαν έναν μικρό αριθμό αποικιών (η συχνότητα εμφάνισης των μετατρεπόμενων κυττάρων ήταν N0 ~ 5). Αυτό έδειξε ότι ορισμένα κύτταρα είχαν αποκτήσει την ικανότητα να συνθέτουν τρυπτοφάνη. Πώς θα μπορούσαν τα βακτήρια να αποκτήσουν αυτή την ιδιότητα; Ερευνα

Ρύζι. 24. Σχέδιο πειράματος για μεταγωγή

έδειξε ότι το στέλεχος 22Α ήταν λυσογόνο για φάγο Ρ-22. Αυτό
ο φάγος απελευθερώθηκε από τη λυσογονική καλλιέργεια, διήλθε
φίλτρο και λυμένο στέλεχος 2Α. Με την προσθήκη μέρους του γενετικού
του στελέχους 2Α, ο Βακτηριακός φάγος επέστρεψε και μετέφερε αυτό το γενετικό υλικό στο στέλεχος 22Α. Στέλεχος 22Α στο
απέκτησε συγκεκριμένες κληρονομικές ιδιότητες του στελέχους 2Α,
σε αυτή την περίπτωση, η ιδιότητα να συντίθεται τρυπτοφάνη. Άλλα χαρακτηριστικά μπορούν να μεταδοθούν με παρόμοιο τρόπο, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητας
ζύμωση, αντοχή στα αντιβιοτικά κ.λπ.

Το φαινόμενο της μεταγωγής έχει επίσης διαπιστωθεί σε Escherichia coli και ακτινομύκητες. Κατά κανόνα, ένα γονίδιο μετατρέπεται, σπάνια δύο, και πολύ σπάνια τρία συνδεδεμένα γονίδια. Κατά τη μεταφορά του γενετικού υλικού, ένα μέρος του μορίου του DNA του φάγου αντικαθίσταται. Ο φάγος χάνει το δικό του θραύσμα και γίνεται ελαττωματικός. Η συμπερίληψη γενετικού υλικού στο χρωμόσωμα του βακτηρίου-δέκτη πραγματοποιείται με έναν μηχανισμό όπως η διασταύρωση. Υπάρχει μια ανταλλαγή κληρονομικού υλικού μεταξύ των ομόλογων περιοχών του χρωμοσώματος του δέκτη και του υλικού που εισάγεται από τον φάγο.

Υπάρχουν τρεις τύποι μεταγωγής: γενική ή μη ειδική, ειδική και αποτυχημένη. Κατά τη διάρκεια της μη ειδικής μεταγωγής κατά τη συναρμολόγηση των σωματιδίων φάγου, οποιοδήποτε από τα θραύσματα DNA του προσβεβλημένου βακτηρίου μπορεί να συμπεριληφθεί στην κεφαλή τους μαζί με το DNA του φάγου. Ως αποτέλεσμα, διάφορα γονίδια του βακτηρίου δότη μπορούν να μεταφερθούν στα κύτταρα λήπτες. Η μη ειδική μεταγωγή μπορεί να πραγματοποιηθεί από φάγους P-1 και P-22 σε Escherichia, Shigella και Salmonella. Με ειδική μεταγωγή, ο προφάγος περιλαμβάνεται σε μια συγκεκριμένη θέση στο βακτηριακό χρωμόσωμα και μετατρέπει ορισμένα γονίδια που βρίσκονται στο χρωμόσωμα του κυττάρου δότη δίπλα στον προφάγο. Για παράδειγμα, ο φάγος "k (λάμδα) σε κατάσταση προφάγου περιλαμβάνεται πάντα στην ίδια θέση στο χρωμόσωμα του Escherichia coli και μετατρέπει τον τόπο που καθορίζει την ικανότητα ζύμωσης της γαλακτόζης. Όταν οι προφάγοι διαχωρίζονται από το DNA του ξενιστή, Τα βακτηριακά γονίδια δίπλα στον προφάγο αποκόπτονται μαζί του από τα χρωμοσώματα της σύνθεσης και μέρος των γονιδίων του προφάγου παραμένει στη σύνθεσή του.Η συχνότητα της συνολικής μεταγωγής είναι από 1 ανά 1 εκατομμύριο έως 1 ανά 100 εκατομμύρια.

Έχει διαπιστωθεί ότι ένα θραύσμα του χρωμοσώματος του δότη που μεταφέρεται στο κύτταρο του δέκτη δεν περιλαμβάνεται πάντα στο χρωμόσωμα του δέκτη, αλλά μπορεί να διατηρηθεί στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Όταν τα βακτήρια διαιρούνται, εισέρχονται μόνο σε ένα από τα θυγατρικά κύτταρα. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται αποτυχημένη μεταγωγή.

Γενική μεταγωγή

Ο μηχανισμός του έγκειται στο γεγονός ότι στη διαδικασία της ενδοκυτταρικής αναπαραγωγής ενός φάγου, ένα θραύσμα βακτηριακού DNA ίσου σε μήκος με τον φάγο μπορεί κατά λάθος να συμπεριληφθεί στην κεφαλή του αντί για DNA φάγου. Αυτό είναι πολύ πιθανό, αφού σε ένα μολυσμένο κύτταρο η βιοσύνθεση του DNA του εμποδίζεται και το ίδιο το DNA υφίσταται αποσύνθεση. Έτσι, κατά τη διαδικασία αναπαραγωγής φάγων, προκύπτουν ελαττωματικά ιοσωμάτια, στα οποία οι κεφαλές αντί για το δικό τους γονιδιωματικό DNA περιέχουν ένα θραύσμα DNA ενός βακτηρίου. Τέτοιοι φάγοι διατηρούν μολυσματικές ιδιότητες. Προσροφούνται στο βακτηριακό κύτταρο, εισάγουν σε αυτό το DNA που περιέχεται στο κεφάλι, αλλά ο φάγος δεν πολλαπλασιάζεται. Το DNA του δότη (ένα θραύσμα του χρωμοσώματος του δότη) που εισάγεται στο κύτταρο του δέκτη, εάν περιέχει γονίδια που απουσιάζουν στον δέκτη, τον προικίζει με ένα νέο χαρακτηριστικό. Αυτό το χαρακτηριστικό θα εξαρτηθεί από το(τα) ποιο(α) γονίδιο(α) έχει εισέλθει στην κεφαλή του φάγου μεταγωγής. Στην περίπτωση ανασυνδυασμού ενός θραύσματος DNA του δότη που εισάγεται από τον φάγο με το χρωμόσωμα του κυττάρου δέκτη, αυτό το χαρακτηριστικό είναι κληρονομικά σταθερό.

Ειδική μεταγωγή

Διαφέρει από το μη ειδικό στο ότι σε αυτή την περίπτωση, οι φάγοι μεταγωγής φέρουν πάντα μόνο ορισμένα γονίδια, συγκεκριμένα, αυτά που βρίσκονται στο χρωμόσωμα του λυσογόνου κυττάρου στα αριστερά του attL ή στα δεξιά του attR. Η ειδική μεταγωγή συνδέεται πάντα με την ενσωμάτωση του εύκρατου φάγου στο χρωμόσωμα του κυττάρου ξενιστή. Κατά την έξοδο (αποκλεισμός) από το χρωμόσωμα, ο προφάγος μπορεί να συλλάβει το γονίδιο από την αριστερή ή τη δεξιά πλευρά, για παράδειγμα, είτε gal είτε bio. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να χάσει το ίδιο μέγεθος του DNA του από το αντίθετο άκρο, έτσι ώστε το συνολικό του μήκος να παραμείνει αμετάβλητο (διαφορετικά δεν μπορεί να συσσωρευτεί στην κεφαλή του φάγου). Επομένως, με αυτή τη μορφή αποκλεισμού, σχηματίζονται ελαττωματικοί φάγοι: A - dgal ή Xdbio.

ειδική μεταγωγή σε Ε. coliεκτελεί όχι μόνο τον λάμδα φάγο, αλλά και τους σχετικούς λαμδοειδή και άλλους φάγους. Ανάλογα με τη θέση των θέσεων attB στο χρωμόσωμα, όταν αποκλείονται, μπορούν να ενεργοποιήσουν διάφορα βακτηριακά γονίδια που συνδέονται με τον προφάγο και να τα μεταφέρουν σε άλλα κύτταρα. Το υλικό που ενσωματώνεται στο γονιδίωμα μπορεί να αντικαταστήσει έως και το 1/3 του γενετικού υλικού του φάγου.

Ο μεταγωγικός φάγος, στην περίπτωση μόλυνσης του κυττάρου δέκτη, ενσωματώνεται στο χρωμόσωμά του και εισάγει ένα νέο γονίδιο (νέο χαρακτηριστικό) σε αυτό, μεσολαβώντας όχι μόνο στη λυσογονοποίηση, αλλά και στη λυσογονική μετατροπή.

Έτσι, εάν κατά τη μη ειδική μεταγωγή ο φάγος είναι μόνο ένας παθητικός φορέας γενετικού υλικού, τότε κατά τη διάρκεια ειδικής μεταγωγής, ο φάγος περιλαμβάνει αυτό το υλικό στο γονιδίωμά του και το μεταφέρει, λυσογονώντας βακτήρια, στον δέκτη. Ωστόσο, η λυσογόνος μετατροπή μπορεί επίσης να συμβεί εάν το γονιδίωμα του εύκρατου φάγου περιέχει τα δικά του γονίδια, τα οποία απουσιάζουν στο κύτταρο αλλά είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση βασικών πρωτεϊνών. Για παράδειγμα, μόνο εκείνα τα παθογόνα της διφθερίτιδας έχουν την ικανότητα να παράγουν εξωτοξίνη, στο χρωμόσωμα της οποίας είναι ενσωματωμένος ένας μέτριος προφάγος που φέρει το τοξικό οπερόνιο. Είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση της τοξίνης της διφθερίτιδας. Με άλλα λόγια, ο εύκρατος τοξφάγος προκαλεί λυσογονική μετατροπή του μη τοξικογόνου βακίλλου της διφθερίτιδας σε τοξικογόνο.

Ρύζι. τέσσερις.

1 - δοκιμή σημείου. 2 - τιτλοδότηση σύμφωνα με το Grazia.

Η μέθοδος στρώσης άγαρ είναι η εξής. Αρχικά, ένα στρώμα θρεπτικού άγαρ χύνεται στο πιάτο. Μετά τη στερεοποίηση, 2 ml τετηγμένου και ψυχθέντος στους 45°C 0,7% άγαρ προστίθενται σε αυτό το στρώμα, στο οποίο προστίθεται πρώτα μια σταγόνα πυκνού βακτηριακού εναιωρήματος και ένας ορισμένος όγκος εναιωρήματος φάγου. Αφού σκληρύνει το επάνω στρώμα, το κύπελλο τοποθετείται σε θερμοστάτη. Τα βακτήρια πολλαπλασιάζονται μέσα στο μαλακό στρώμα του άγαρ, σχηματίζοντας ένα συμπαγές αδιαφανές υπόβαθρο, στο οποίο οι αποικίες φάγων είναι σαφώς ορατές με τη μορφή αποστειρωμένων κηλίδων (Εικ. 4.2). Κάθε αποικία σχηματίζεται από τον πολλαπλασιασμό ενός γονικού ιού φάγου. Η χρήση αυτής της μεθόδου σάς επιτρέπει:

α) να προσδιορίσει με ακρίβεια τον αριθμό των βιώσιμων ιοσωμάτων φάγων σε ένα δεδομένο υλικό μετρώντας τις αποικίες.

β) από χαρακτηριστικά γνωρίσματα (μέγεθος, διαφάνεια κ.λπ.), να μελετήσει την κληρονομική μεταβλητότητα των V φάγων.

Σύμφωνα με το φάσμα δράσης στα βακτήρια, οι φάγοι χωρίζονται σε πολυσθενής(βακτήρια που σχετίζονται με τη λύση, για παράδειγμα, ο πολυσθενής φάγος Salmonella λύει σχεδόν όλες τις Salmonella), μονοφάγους(λύουν βακτήρια ενός μόνο είδους, για παράδειγμα, ο φάγος Vi-I λύει μόνο τους αιτιολογικούς παράγοντες του τυφοειδούς πυρετού) και συγκεκριμένου τύπουφάγους που λύουν επιλεκτικά μεμονωμένες παραλλαγές βακτηρίων μέσα σε ένα είδος. Με τη βοήθεια τέτοιων φάγων, πραγματοποιείται η πιο λεπτή διαφοροποίηση των βακτηρίων σε ένα είδος, με τη διαίρεση τους σε παραλλαγές φάγων. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ένα σύνολο φάγων Vi - II, ο αιτιολογικός παράγοντας του τύφου χωρίζεται σε περισσότερες από 100 παραλλαγές φάγων. Δεδομένου ότι η ευαισθησία των βακτηρίων στους φάγους είναι ένα σχετικά σταθερό χαρακτηριστικό που σχετίζεται με την παρουσία των αντίστοιχων υποδοχέων, ο τύπος φάγου έχει μεγάλη διαγνωστική και επιδημιολογική σημασία.

Πίνακας περιεχομένων του θέματος "Γενετικά στοιχεία βακτηρίων. Μεταλλάξεις σε βακτήρια. μεταγωγή.":
1. Μεταναστευτικά γενετικά στοιχεία βακτηρίων. Τρανσποζόνια. Οι βακτηριοφάγοι ως μεταναστευτικά γενετικά στοιχεία.
2. Μετάλλαξη. μεταλλάξεις σε βακτήρια. Μεταλλαξιογόνα. αυθόρμητες μεταλλάξεις. Πίσω μεταλλάξεις (αναστροφές).
3. Προκαλούμενες μεταλλάξεις βακτηρίων. χημική μεταλλαξιογένεση. μεταλλαξιογένεση ακτινοβολίας. Τύποι μετάλλαξης.
4. Επιδιόρθωση DNA βακτηρίων. Συστήματα επιδιόρθωσης DNA. Αντιστάθμιση λειτουργιών που εξασθενούν ως αποτέλεσμα μεταλλάξεων. Ενδογενής καταστολή. Εξωγονική καταστολή.
5. Μεταφορά βακτηριακού DNA. βακτηριακή σύζευξη. Ο παράγοντας F βακτηρίων.
6. Μετασχηματισμός βακτηρίων. Στάδια βακτηριακού μετασχηματισμού. Χαρτογράφηση βακτηριακών χρωμοσωμάτων.

8. Ιδιότητες βακτηρίων. Μη κληρονομικές αλλαγές στις ιδιότητες των βακτηρίων. S - αποικίες. R - αποικίες. Μ - αποικίες. D - βακτηριακές αποικίες.

μεταγωγή- μεταφορά από έναν βακτηριοφάγο στο μολυσμένο κύτταρο θραυσμάτων του γενετικού υλικού του κυττάρου που περιείχε αρχικά τον βακτηριοφάγο. Μετατροπή βακτηριοφάγουσυνήθως μεταφέρει μόνο ένα μικρό κομμάτι DNA ξενιστή από ένα κύτταρο (δότη) σε άλλο (δέκτη).

Κατανέμεται τρεις τύποι μεταγωγής: μη συγκεκριμένος(γενικός), ειδικόςκαι ανεπιτυχής. Σε ένα κύτταρο που έχει μολυνθεί με έναν βακτηριοφάγο, θραύσματα βακτηριακού DNA ή πλασμιδίων μπορούν να διεισδύσουν στις κεφαλές ορισμένων φάγων μαζί με το ιικό DNA κατά τη συναρμολόγηση του θυγατρικού πληθυσμού. Οι ιοί είναι περιορισμένοι στην ποσότητα γενετικού υλικού ανάλογα με τον όγκο του κεφαλιού. Εάν το DNA ενός βακτηριακού κυττάρου διασπαστεί από έναν φάγο σε ένα άτυπο μέρος, τότε για να δημιουργηθεί χώρος για ένα θραύσμα χρωμοσωμικού DNA, ορισμένα τμήματα του ιικού DNA «θυσιάζονται», γεγονός που οδηγεί στην απώλεια ορισμένων από τις λειτουργίες τους. . Σε αυτή την περίπτωση, το σωματίδιο φάγου μπορεί να γίνει ελαττωματικό. Ο αριθμός των μη φυσιολογικών φάγων μπορεί να φτάσει το 0,3% του συνόλου του θυγατρικού πληθυσμού.

Ο φάγος που προκύπτει είναι το σωματίδιο που προκαλεί μη ειδική (γενική) μεταγωγή. Με αυτή τη μορφή μεταγωγήσχεδόν οποιοδήποτε γονίδιο μπορεί να εισαχθεί στα κύτταρα λήπτες.

Με μη ειδική μεταγωγή από φάγοΜπορεί να μεταφερθεί οποιοδήποτε θραύσμα του DNA του ξενιστή, αλλά με ένα συγκεκριμένο, μόνο αυστηρά καθορισμένα θραύσματα DNA μπορούν να μεταφερθούν. Το πιο γνωστό παράδειγμα ειδικής μεταγωγής είναι η μεταγωγή με τη μεσολάβηση φάγου. Δεδομένου ότι αυτός ο φάγος, κατά τη μετάβαση στην κατάσταση προφάγου, περιλαμβάνεται στο βακτηριακό χρωμόσωμα μεταξύ των γονιδίων που κωδικοποιούν τη σύνθεση γαλακτόζης και βιοτίνης, αυτά τα γονίδια μπορεί να μεταφέρει κατά τη μεταγωγή. Κατά τη διάρκεια της αποτυχημένης μεταγωγής, το εισαγόμενο θραύσμα DNA δότη δεν ενσωματώνεται στο γονιδοφόρο του δέκτη, αλλά παραμένει στο κυτταρόπλασμα, όπου το DNA του μεταγράφεται αλλά δεν αντιγράφεται. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι κατά την κυτταρική διαίρεση μεταδίδεται μόνο σε ένα από τα θυγατρικά κύτταρα (δηλαδή κληρονομείται μονογραμμικά) και στη συνέχεια χάνεται στους απογόνους.

Ιδιότητες μεταγωγής σωματιδίων φάγουτο ακόλουθο:

Τα σωματίδια φέρουν μόνο ένα μέρος DNA φάγου, δηλαδή, δεν είναι λειτουργικοί ιοί, αλλά μάλλον δοχεία που φέρουν θραύσματα βακτηριακού DNA.

όπως άλλοι ελαττωματικούς ιούς, τα σωματίδια δεν είναι ικανά να αναπαραχθούν.

Μετατροπή φάγωνμπορεί να περιέχει κάποιο μέρος του χρωμοσώματος του ξενιστή με γονίδια που δίνουν κάποιο πλεονέκτημα στο βακτήριο-δέκτη (για παράδειγμα, γονίδια ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά ή γονίδια που κωδικοποιούν την ικανότητα σύνθεσης διαφόρων ουσιών). Αυτή η απόκτηση νέων ιδιοτήτων από τα βακτήρια ονομάζεται φαινόμενο της λυσογένεσης.

Το φαινόμενο της μεταγωγήςμπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη χαρτογράφηση του βακτηριακού χρωμοσώματος εάν ακολουθούνται οι ίδιες αρχές όπως για τη χαρτογράφηση χρησιμοποιώντας το φαινόμενο του μετασχηματισμού.