18. Генетические рекомбинации.

Процесс образования геномов, содержащих генетический материал от двух родительских форм. У бактерий осуществляется в результате конъюгации,  трансформации, трансдукции.

Рекомбинации подразделяют на законные и незаконные. Законная рекомбинация требует наличия протяженных, комплементарных участков ДНК в рекомбинируемых молекулах. Она происходит только между близкородственными видами микроорганизмов.

Незаконная рекомбинация не требует наличия протяженных комплементарных участков ДНК.

Трансформация — процесс поглощения клеткой организма свободной молекулы ДНК из среды и встраивания её в геном, что приводит к появлению у такой клетки новых для неё наследуемых признаков, характерных для организма-донора ДНК.  Клетки, способные воспринимать донор ную ДНК, называются компетентными. Состояние компетентности непродолжительно. Оно возникает в определенный период роста бактериальной культуры.В состоянии компетентности клеточная стенка бактерий становится проницаемой для высокополимерных фрагментов ДНК. По-видимому, это связано с тем, что трансформируемый фрагмент ДНК связывается с белком, образуя трансформасому, в которой он переносится в бактериальную клетку. Процесс трансформации:

1).Адсорбция ДНК-донора на клетке-реципиенте.

2) проникновение ДНК внутрь клетки-реципиента;

3) соединение ДНК с гомологичным участком хромосомы реципиента с последующей рекомбинацией.

После проникновения внутрь клетки трансформирующая ДНК деспирализуется. Затем происходит физическое включение любой из двух нитей ДНК донора в геном реципиента.

Трансдукция  — процесс переноса бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагом. 

Неспецифическая:  трансдуцирующие фаги являются только переносчиком генетического материала от одних бактерий к другим, поскольку сама фагоная ДНК не участвует в образовании рекомбинантов.

Специфическая:  характеризуется способностью фага переносить определенные гены от бактерии-донора к бактерии- реципиенту.

Абортивная: принесенный фагом фрагмент ДНК бактерии донора не включается в хромосому бактерии реципиента, а располагается в цитоплазме.

Конъюга́ция - однонаправленный перенос части генетического материала  при непосредственном контакте двух бактериальных клеток. 

Первым этапом является прикрепление клетки-донора к реципиентной клетке с помощью половых ворсинок.Затем между обеими клетками образуется конъюгационный мостик через который из клетки-донора в клетку-реципиент могут передаваться F-фактор и другие плазмиды, находящиеся в цитоплазме бактерии-донора в автономном состоянии.

Транспозиция - перемещение определенных генетических элементов из одного места на хромосоме в другое.

 

Генная инженерия — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма(клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.

19. Нехромосомные генетические факторы.

Для плазмид характерно стабильное существование в нехромосомном состоянии. Транспозоны и IS-элементы входят, как правило, в состав хромосом, но способны переходить из хромосомы в плазмиду, поэтому также могут быть отнесены к нехромосомным генетическим элементам. У прокариот большой объем генетической информации оказывается рассредоточенным в нехромосомных элементах.

Особенностью генетической информации, содержащейся в нехромосомных элементах, является ее необязательность для жизнедеятельности бактерий, т.е. в ее отсутствие бактериальная клетка жизнеспособна, но важная роль нехромосомных генетических элементов заключается в том, что они расширяют возможности существования бактериального вида, обеспечивают обмен генетическим материалом на большие расстояния  и играют определенную роль в эволюции прокариот.

Для плазмид характерно стабильное существование в нехромосомном состоянии.

 Плазмиды - это линейные или кольцевые ковалентно замкнутые молекулы ДНК, содержащие от 1500 до 40000 пар нуклеотидов.. Отличительная особенность плазмид - способность к автономной репликации

Транспозоны и IS-элементы входят, как правило, в состав хромосом, но способны переходить из хромосомы в плазмиду, поэтому также могут быть отнесены к нехромосомным генетическим элементам.

Мигрирующие элементы, представленные транспозонами и IS-элементами, - это линейные молекулы двухнитевой ДНК, размеры которых колеблются от 200 до 6000 пар нуклеотидов. Они  неспособны к автономной репликации.

Мигрирующие элементы могут встраиваться в разные участки бактериальной хромосомы или мигрировать с бактериальной хромосомы на плазмиду; их репликация осуществляется под контролем тех же механизмов, что и у соответствующей хромосомы или плазмиды .

IS-элементы содержат информацию, необходимую только для их переноса внутри клетки, никаких выявляемых признаков в них не закодировано. Транспозоны устроены более сложно: в них включены некоторые гены, не имеющие отношения к процессу транспозиции.

Для переноса мигрирующих элементов между клетками нужен переносчик, которым могут быть определенные плазмиды или фаги.