Трансформация

Процесс переноса генетт. Информации от клетки-донора клетке-рецепиенту без непосредственного контакта клеток, при этом рецепиентная клетка становится частично гибридной. Трансформация возможна у целого ряда бактерий: Diplococcus, Hemophilus, Neisseria, Bacillus, а также у актиномицетов, циано­бактерий и других и имеет общие закономерности. Для того чтобы ДНК проникла в бактериальные клетки, они должны находиться в состоянии компетентности. Возникновению компетентности, приобретаемой лишь частью клеток культуры обыч­но в середине логарифмической стадии роста, способствует осо­бый белок. В присутствии хлорамфеникола — ингибитора белкового синтеза — состояние компетентности не развивается. В то же время антибиотик, добавленный к компетентной культуре, компетентности не подавляет. Следовательно, белок, стимулирую­щий компетентность, вырабатывается в ходе роста культуры.

Сначала ДНК связывается с поверхностью компетентных кле­ток. Обычно трансформирующая ДНК имеет молекулярную массу около 1 • 10⁷ Д, что составляет около 0,5 % бактериальной хро­мосомы. ДНК, связанная с компетентными клетками, расщепляется специальными нуклеазами до фрагментов с молекулярной мас­сой 4—5 * 10⁶Д. После этого фрагменты ДНК проникают в клет­ку. Некоторые бактерии, в частности пневмококки, могут неспе­цифически поглощать ДНК из разных источников. В то же время, например Hemophilus, поглощает только свою, гомологическую ДНК.

Фрагменты менее 5* 10¹ Д в клетку не проникают.

После попадания в бактерию двуцепочечная ДНК превращает­ся в одноцепочечную: одна нить ДНК деградирует. На заключи­тельной стадии происходит интеграция одноцепочечного транс-формирующего фрагмента с ДНК клетки-реципиента. При этом репликация не требуется, и включаемый фрагмент физически объ­единяется с ДНК реципиента. Частота трансформации разных бактерий составляет около 1 %.

Для некоторых бактерий показана трансформация в естествен­ных условиях, например в организме инфицированного живот­ного для Diplncoccus pneumoniae, а также в условиях культу­ры — для Bacillus subtilis. Это означает, что трансформация — естественный биологический процесс.

В то же время в последние годы в связи с развитием генной инженерии широко применяется плазмид ная, или векторная, трансформация, которая заключается во введении в клетки бакте­рий, а также эукариот генов, интегрированных в естественные или искусственные плазмиды

ТрансдукцияТрансдукцией называют перенос генов из одних бактериаль­ных клеток в другие при помощи бактериофага. Происходит в том случае, когда в оболочку фага пакуются бактериальные гены.Если ген упакован в оболочку фага полностью, рецепиентная клетка может приобрести новые признаки. Существуют бактериофаги, которые могут включать любой фрагмент бактериальной хромосомы с примерно одинаковой вероятностью(Р22). Другие фаги (E.coli) при интеграции в хромосому бактерии занимают определенные локусы.Выделяют 3 типа трансдукции: общая (По типу Р22) – посредством бактериофага может переноситься и встраиваться в геном рецепиента любой участок ДНК донора; специфическая (по типу фага лямбда) посредством бактериофага переносится определенный часток ДНК клетки-донора и встраивается в определенный участок хромосомы клетки рецепиента; абортивная – фрагмент бактериальной ДНК донора, упакованный в оболочку фага, вводится в рецепиентную клетку и функционирует в ней не интегрируясь в хромосому и не реплицируясь, может передаваться одной из дочерних клеток или быть утерянным. Таким образом, в результате трансдукции рецепиентная клетка становится частично гибридной, приобретает новые признаки или свойства. Трансдукция считается самым распространенным типом рекомбинации у прокариот.

Закон независимого наследования (третий закон Менделя) — при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании). Когда скрещивались растения, отличающиеся по нескольким признакам, таким как белые и пурпурные цветы и желтые или зелёные горошины, наследование каждого из признаков следовало первым двум законам и в потомстве они комбинировались таким образом, как будто их наследование происходило независимо друг от друга. Первое поколение после скрещивания обладало доминантным фенотипом по всем признакам. Во втором поколении наблюдалось расщепление фенотипов по формуле 9:3:3:1, то есть 9:16 были с пурпурными цветами и желтыми горошинами, 3:16 с белыми цветами и желтыми горошинами, 3:16 с пурпурными цветами и зелёными горошинами, 1:16 с белыми цветами и зелёными горошинам

нделю попались признаки, гены которых находились в разных парах гомологичных хромосом гороха. При мейозе гомологичные хромосомы разных пар комбинируются в гаметах случайным образом. Если в гамету попала отцовская хромосома первой пары, то с равной вероятностью в эту гамету может попасть как отцовская, так и материнская хромосома второй пары. Поэтому признаки, гены которых находятся в разных парах гомологичных хромосом, комбинируются независимо друг от друга. (Впоследствии выяснилось, что из исследованных Менделем семи пар признаков у гороха, у которого диплоидное число хромосом 2n=14, гены, отвечающие за одну из пар признаков, находились в одной и той же хромосоме. Однако Мендель не обнаружил нарушения закона независимого наследования, так как сцепления между этими генами не наблюдалось из-за большого расстояния между ними).

Рассуждая аналогично, можно представить расщепление при тригибридном скрещивании, т. е. когда родители различаются по аллелям трех генов, а в Р\ образуются тригетерозиготы, при тетрагибридном скрещивании и так далее в любом полигибридном скрещивании. Соотношения генотипических и фенотипиче­ских классов в /*2 полигибридных скрещиваний, а также число типов гамет у гибридов определяются простыми формулами. Если предположить, что человек гетерозиготен хотя бы по 20 генам (в действительности эта цифра значительно боль­ше), то число типов гамет, ко­торое может образовывать та­кая полигетерозигота, составит: 2* = 1 048 576. Эта цифра дает некоторое представление о по­тенциальных возможностях комбинативной изменчивости.