59. Трансформація у мікроорганізмів

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

Тансформація - передача генетичного матеріалу 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 виявлено 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 трансформація – перенесення генів різними фрагментами ДНК, або одним, але гени не розміщені поруч.

В результаті трансформації утворюються трансформанти, які мають ознаки і 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.

----------------------------------------------------------------------------------------------

60. Поняття про вірулентні і помірні фаги. Лізіс і лізогенія

 Вірулентні фаги спричиняють літичну інфекцію серед бактерій, яка проходить у декілька етапів:

- Адсорбція. Фаги можуть розвиватись не на будь-якій бактерії, а тільки на видоспецифічній. Специфічність хазяїна та фага обумовлюється специфічністю адсорбції, яка в свою чергу залежить від рецепторів, які присутні у клітинній стінці хазяїна. За ступенем специфічності виділяють поліфагів — здатні уражати кілька видів бактерій одного роду, монофагів — уражають бактерій одного виду, типові фаги — уражають тільки певний штам (тип) бактерій одного виду. Рецептори можуть знаходитись у ліпопротеїновому або у ліпополісахаридному шарі.

- Ін'єкція (введення нуклеїнової кислоти фага у клітину). При цьому у фага Т2 базальна пластинка прикріплюється до клітини, чохол відростка скорочується, а порожній стержень проколює клітинну стінку, через нього геном віруса потрапляє до клітини. Порожня білкова оболонка залишається назовні.

- Латентний період. Під час нього зупиняється синтез ДНК, РНК та білків клітини-хазяїна.

- Синтез молекул фага. Починається синтез фагової ДНК зі зруйнованої ДНК хазяїна, а також синтез білків віруса.

- Дозрівання Т-фагів — складний багатоступеневий процес, при якому спочатку утворюються капсиди, порожнина яких заповнена білками. Після розчинення цих білків порожнина заповнюється ДНК до певної щільності, капсиди закупорюються. Потім добудовуються компоненти відростка.

- Вихід фагів. Під впливом ферменту лізоциму, синтезованому під контролем ДНК фагів, клітинна стінка бактерії руйнується, фаги виходять назовні та інфікують інші клітини-хазяїна.

Помірні фаги — Помірними бактеріофагами називають бактеріофаги, що викликають, як правило, абортивну лізогенну інфекцію, зумовлену інтеграцією геному бактерії та лізогенного фага. Помірні бактеріофаги використовують для вивчення взаємодії вірусів і клітин на молекулярно-генетичному рівні для дослідження механізмів переривання вірусної інфекції, що може бути перспективним для фармації. Помірні бактеріофаги інфікують клітину, але не викликають її лізису. Після введення нуклеїнової кислоти в клітину господаря помірні фаги здатні надалі або піти літичним шляхом, аналогічно вірулентному фагу, або перейти в особливий стан, що отримав назву «профаг». При цьому ДНК бактеріофага, що потрапила в клітину, вбудовується в бактерійну хромосому або переходить у форму плазміди і передається спадково від клітини до клітини. Така бактерійна культура називається лізогенною. Під дією різних чинників, а іноді спонтанно може відбуватися перетворення профага на вегетативну форму, що супроводжується розмноженням бактеріофага, лізисом клітини і виходом бактеріофагів з клітини.

Лізис  — руйнування живих клітин під дією хімічних або механічних агентів,наприклад, ферментів, вірусів (бактеріофагів), антибіотиків,детергентів, осмотичного шоку. Розчин, що утворюється в результаті, називається лізатом або клітинним екстрактом.

Лізогенія — генетично зумовлена здатність бактерій руйнуватися з виділенням бактеріофага через низку поколінь після безпосереднього зараження ним. Лізогенія зумовлена явищем інтеграції геному помірного бактеріофага з бактеріальною хромосомою. Теорія лізогенії розроблена у 1950 р. французькими вченими (А. Львов, А. Гутман), які показали, що лізогенний стан пов’язаний із присутністю у клітинах бактерій потенційно інфекційної структури — профага.

---------------------------------------------------------------------------------------------