21. Общая, или гомологичная, рекомбинация.

Генетическая рекомбинации - перераспределение генетического материала приводящий к появлению новых комбинаций гена

Рекомбинация может происходить путем обмена

•клеточными ядрами,

•целыми молекулами ДНК,

•частями молекул ДНК.

Гомологичная рекомбинация характерна для всех живых организмов. 1)Этот тип рекомбинации начинается с одноцепочечных разрывов, осуществляемых ферментом эндонуклеазой.

2)Далее между молекулами ДНК происходит обмен цепями, приводящий к образованию крестообразной структуры, которая получила названия полухиазма Холидея.

3)Затем происходит перемещение точки перекреста цепей вдоль рекомбинирующих молекул ДНК с образованием гетеродуплекса. Этот процесс осуществляют специфические ферменты. Размеры гетеродуплекса могут достигать нескольких тысяч пар оснований.

4)Далее полухиазма может быть разрезана двумя способами. При одном способе разрыва рекомбинирующие молекулы обмениваются своими частями. При другом способе разрыва рекомбинирующие молекулы обмениваются одноцепочечными участками, образовавшими гетеродуплекс (рис. 9.2Е,З).

В результате гомологичной рекомбинации может происходить:

а) инверсия участка ДНК, заключенного между обращенными повторами; \

б) удаление сегмента ДНК при наличии прямых повторов;

в) «неравный кроссинговер» между сестринскими хроматидами, его результатом является утрата фрагмента ДНК в одной хроматиде и его добавление в другой.

22.Рекомбинация у бактерий.

Рекомбинация генов – процесс образования смешанного потомства в результате генетического обмена между двумя клетками. Вследствие рекомбинации образуются новые бактериальные клетки (рекомбинанты) с признаками обеих клеток. Рекомбинанты содержат основной набор генов реципиента и определенную часть клеток донора. У бактерий к образованию рекомбинантных хромосом ведет три способа переноса генетической информации: трансформация, конъюгация, трансдукция.

Трансформация – это изменение свойств бактериальной клетки в результате переноса информации, при котором фрагмент ДНК клетки-донора проникает в клетку – реципиент родственного штамма или вида.

Не все клетки бактерий способны воспринимать ДНК. Клетки, которые воспринимают трансформирующую ДНК, называются компетентными. Они синтезируют специфический белок. Существуют и другие факторы компетентности.

Процесс трансформации происходит в несколько стадий:

1) адсорбция (поглощение) и восприятие бактериями-реципиентами фрагмента двунитчатой ДНК клетки-донора;

2) эклипс – скрытый период, характеризующийся отсутствием биологического действия ДНК.В этот период двунитчатая ДНК распадается: одна цепь разрушается, другая – участвует в последующих стадиях;

3) интеграция (включение) трансформирующей ДНК в хромосому реципиента в результате разрыва и воссоединения хромосомы донора;

4) экспрессия (проявление генов), т.е. размножение трансформированного клона клеток, потомство которых будет иметь измененный ген. Таким образом, при трансформации происходит замещение одного генетического участка другим. Различают гомотрансформацию – перенос генетической информации от одного штамма к другому в пределах одного вида, и гетеротрансформацию – перенос ДНК от одного вида к другому.

Конъюгация – передача генетического материала из клетки в клетку при непосредственном контакте путем образования цитоплазматического мостика между бактериями.

«Мужская» клетка содержит F-фактор, или половой фактор, который контролирует синтез так называемых половых пилей, или F-пилей. Клетки, не содержащие F-фактора, являются «женскими»; при получении F-фактора они превращаются в «мужские» и сами становятся донорами. F-фактор располагается в цитоплазме в виде кольцевой двунитчатой молекулы ДНК. При конъюгации F-пили соединяют «мужскую» и «женскую» клетки, обеспечивая переход ДНК через конъюгационный мостик или F-пили.

Трансдукция – это перенос генетического материала от одних бактериальных клеток к другим с помощью фага. Трансдуцирующий фаг переносит фрагмент ДНК от клетки донора к реципиенту и вводит эту ДНК таким же образом, как и свою собственную ДНК.

Виды трансдукции:

1. Неспецифическая трансдукция — Это процесс передачи генетической информации от одного бактериофага к другой без специфической выборки определенных генов. В этом случае передача материала происходит случайным образом, и гены передаются в "неспецифическом" порядке.

2. Специфическая трансдукция отличается от неспецифической тем, что бактериофаг (вирусы, заражающие бактериальные клетки) может переносить только определенные гены, как это характерно для фага к Е. coli.

3. Абортивная трансдукция, вид трансдукции, при котором участок хромосомы генов, попавший в другую бактериальную клетку, не удваивается при её последующих делениях, а передаётся только один ген.

23. Рекомбинация у эукариот. Вопрос +- честно говоря,взять полностью 21 добавить когда происходит рекомбинация и все вроде как ( я как понял это более подробный 21 вопрос)

У эукариот рекомбинация интенсивно идет в мейозе, в первой его профазе, когда хромосомы образуют пары и гомологичные участки сближаются.

Для начала процесса рекомбинации происходит разрыв, и происходит перекрещивание двух цепей, то есть RecA-белок фактически создает такую структуру – образуется полухиазма, которая может быть сшита, или может начаться миграция перекрестия вдоль молекулы, далее лигазы сшивают разрыв.

Получается структура, в которой одна молекула ДНК – одна нить цельная, а вторая представлена двумя фрагментами, а между ними – фрагменты из другой нити, и точно так же на второй молекуле ДНК.

Молекулы стремятся к положению с наименьшей энергией, поэтому они начинают вращаться, таким образом изгибаются две прямые цепи, а две скрещенные выпрямляются – такая структура называется структурой Холидея.

Далее эта структура Холидея должна быть разрезана. Процесс может идти по двум путям. Разрезать можно в горизонтальной плоскости не вдоль, между цепями, либо в вертикальной. В результате горизонтального разрыва получается один целый фрагмент, а второй с разрывом, который содержит фрагмент, комплементарный нити, исходно бывшей с ней в паре, такой же фрагмент на другом участке и небольшой встроенный фрагмент из противоположной нити. По другую сторону от разреза – аналогичная ситуация. Таким образом, произошли обмены средними участками

Далее разрывы зашьются, и получатся молекулы с неидентичными по последовательности вставками

Если разрез пойдет в вертикальной плоскости, то разорвется нить, которая была непрерывной – не рвалась в начале. И с ней в комплексе останется нить, которая шла как боковая – в результате нить, где произошла сшивка будет непрерывной основой, а комплементарная ей нить будет состоять из двух частей – от одной и от другой молекулы. В данном случае обменивается конец. Таких обменов может быть несколько, и в результате может оказаться, что конец не поменялся, а поменялась все равно середина. Так могут обменяться практически любые участки. Но чем ближе участки, тем меньше вероятность обмена между ними.

В случае обмена участка в середине возникает гетеродуплекс, и эта клетка исправляется. Если исправление идет случайным образом, то равномерно остается и та и другая копия, в результате если последовательностей немного (например, две), то одна из копий может исчезнуть, так как к каждой цепи достраивается комплементарная ей чужая, таким образом, получаются одинаковые молекулы. Это явление получило название генной конверсии – превращение одной формы генов в другую.

В случае обмена концами участок, который подвергается исправлению, небольшой, и он, как правило, не очень значим, поэтому там не наблюдается потери каких-либо форм генов. У эукариот обмен осложняется тем, что ДНК находится в хроматине, но с другой стороны упрощается, потому что в хроматине есть белки, которые могут помочь поддержать такие структуры в течение достаточно длительного времени.