Конъюгация бактериальная

Способность многих плазмид передаваться из клетки в клетку при конъюгации также становится понятной исходя из предположения об их эгоистичности . Действительно, такое заражение все новых клеток — очевидный (и, по-видимому, достаточно распространенный) способ избежать элиминации из бактериальной популяции в условиях, когда плазмида не приносит хозяину явных селективных выгод. Цель будет достигнута, если частота переноса в среднем не меньше, чем частота спонтанной утери плазмид, или если она компенсирует несколько меньшую скорость роста содержащих плазмиду бактерий, которая, в принципе,. может наблюдаться из-за необходимости реплицировать дополнительный генетический материал. В этой связи необходимо отметить, что присутствие на плазмиде транспозонов и 18-эле.ментов. может расширить ее возмож- [c.125]

Чрезвычайно важным является то обстоятельство, что интегрированная в хромосому конъюгативная плазмида (например, F-фак-тор Е.соН) не теряет способности инициировать конъюгацию клеток и перенос ДНК из донора в реципиент. При этом ДНК плазмиды, составляющая одно целое с хромосомной ДНК, затаскивает в реципиент хромосому бактерии-донора. Между ДНК донора и реципиента может происходить общая рекомбинация, что приводит к обмену гомологичными генами между клетками бактериальной популяции. Этот процесс — бактериальный аналог полового размножения. Наличие механизма обмена генами очень важно для эволюции бактерий, поскольку, как и в случае патового размножения эукариот, нарушает абсолютную сцепленность генов одной хромосомы и позволяет естественному отбору находить благоприятные комбинации уже присутствующих в популяции бактерий аллельных вариантов генов. [c.128]

А. Поскольку для переноса плазмидной ДНК должна произойти-конъюгация между тремя бактериальными штаммами, эта процедура получила название тройного скрещивания. [c.77]

Обычно о присутствии плазмид в бактериальной клетке судят по проявлению определенных признаков, к которым относится устойчивость к отдельным лекарственным препаратам, способность к переносу генов при конъюгации, синтез веществ антибиотической природы, способность использовать некоторые сахара или обеспечивать деградацию ряда веществ. Из перечисленного выше видно, что плазмиды делают возможным существование организмов в более широком диапазоне условий внешней среды, т.е. действуют как факторы адаптации. Большую группу составляют плазмиды с нерасшифрованными функциями такие плазмиды выявляют с использованием физико-химических методов. [c.144]

Трансформация бактерий заключается в переносе ДНК, выделенной из одних клеток, в другие. Для трансформации не требуется непосредственного контакта между двумя клетками. Способность ДНК проникать в клетку-реципиент зависит как от природы самой ДНК, так и от физиологического состояния клетки-реципиента. Трансформирующей ДНК могут быть только высокомолекулярные двухцепочечные фрагменты, при этом проникать в бактериальную клетку может ДНК, выделенная из разных биологических источников, но включаться в геном — только ДНК с определенной степенью гомологичности. После того как экзогенный фрагмент ДНК, проникший в клетку, нашел гомологичный фрагмент ДНК клетки-реципиента, между ними происходит генетический обмен аналогично тому, как это имеет место на последнем этапе конъюгации (рис. 40, А). [c.151]

Конъюгация и трансформация — не единственные способы передачи генетического материала. Гены могут переноситься из одной бактериальной клетки в другую с помощью умеренных фагов. Такой перенос бактериальных генов получил название транс-дукции. Трансдукция оказывается возможной, если в процессе размножения фага одна из частиц случайно захватит фрагмент бактериальной хромосомы, как правило, содержащий очень небольшое число генов. Когда такая фаговая частица заражает бактерию-реципиент, бактериальная ДНК проникает в клетку таким же путем, как фаговая. Между трансдуцированной бактериальной ДНК и гомологичным участком бактериальной хромосомы может произойти обмен, и как следствие его возникают рекомбинанты, несущие небольшую часть генетического материала клетки-донора (рис. 40, А). Передача признаков с помощью фагов показана для бактерий, принадлежащих к разным родам. [c.152]

Метионин имеет в своем составе подвижную метильную группу, которая способна переноситься на другие клеточные структуры в процессах метилирования, например в процессах конъюгации или синтеза холина. Защищает организм при отравлениях бактериальными эндотоксинами и некоторыми другими ядами, в связи с этим используется для защиты организма от токсикантов окружающей среды. Обладает радиопротекторными свойствами. Лекарственные препараты под названием Метионин выпускаются в виде таблеток. Применяются также в геронтологии в качестве профилактического средства. [c.27]

Плазмиды. Они представляют собой кольцевые ДНК, локализованные в бактериальных клетках. И хотя они занимают всего лишь несколько процентов генетического материала, их биологическая значимость достаточно велика. Они содержат информацию о резистентности к различным токсическим веществам, например к антибиотикам, а также участвуют в усвоении клеткой некоторых питательных веществ. В бактериальных клетках количество плазмид варьирует в пределах от единиц до сотни, причем их репликация автономна и не связана с репликацией хромосомы. Плазмиды являются гораздо более мобильным хранилищем генетического материала, чем хромосома, и при конъюгации клеток обмен генами происходит только за счет этих структур. [c.500]

Для полноты сведений о половом факторе укажем, что при реверсии Hfr-клеток в F -особи иногда появляются такие варианты, у которых Р-фактор включает часть бактериальной хромосомы. Подобный фактор назвали промежуточным (Р ). При его передаче от Р" -к Р" -клеткам образуются мужские особи с признаками Р" и Hfr-бактерий. Перенос генетического материала бактерий при конъюгации с по-мош ью Р-факторов называют сексдукцией или Р-дукцией [22]. [c.87]

Процесс переноса. Если смешать популяцию клеток Hfr с избытком клеток F то почти каждая клетка Hfr найдет себе партнера F я будет с ним конъюгировать. Из такой смеси через определенные промежутки времени брали пробы и, сильно встряхивая их в смесителе, насильственно разъединяли партнеров. Затем пробы переносили на чашки с агаром для выделения рекомбинантов. И наконец, исследовали рекомбинантные штаммы, чтобы выяснить, какие гены были переданы донорами клеткам-реципиентам. Исследования показали, что каждый ген передается в совершенно определенный момент времени после начала конъюгации (рис. 15.16). Временная последовательность переноса генов соответствовала порядку их расположения в бактериальной хромосоме, установленному в результате генетического анализа. Это значит, что любой штамм Hfr представляет собой гомогенную популяцию, все [c.459]

Генетическая карта. В результате применения описанного выше метода прерванной конъюгации, позволяющего выяснить временную последовательность переноса генов из клетки-донора, можно составить карту расположения генов в бактериальной хромосоме (рис. 15.17). Скорость их переноса в течение всего процесса остается постоянной. Моменты перехода внутрь клетки-реципиента позволяют судить о расстояниях между ними в хромосоме. При использовании этого метода не удается учитывать различия менее одной минуты. Для более тонкого картирования может служить анализ сцепления при трансдукции (переносе генов фагом). [c.460]

Факторы фертильности (F-факторы). Это, как уже говорилось, плазмиды, которые могут включаться в бактериальную хромосому подобно ДНК умеренного фага лямбда. Они мобилизуют генетическую информацию этой хромосомы и осуществляют перенос ее в другую клетку. Такой перенос (конъюгация) был хорошо изучен на Е. соИ. [c.462]

Совсем недавно при помощи электронного микроскопа было установлено, что между клетками F+ и F происходит конъюгация и что во время этого процесса вещество хромосом переносится от клеток F+ к клеткам F (фиг. 111). При этом, как это ни странно, переносится не вся бактериальная [c.242]

Все возрастающее беспорядочное применение антибиотиков в животноводстве, которые используются в малых дозах как стимуляторы роста, а также в качестве превентивной меры против вызванных стрессом желудочно-кишечных расстройств у животных на фермах, приводит к все более широкому распространению в микробных популяциях К-фактора устойчивости к антибиотикам, передающегося от одной бактериальной клетки к другой при конъюгации. Передача происходит через плазмиду, которая представляет собой кольцевую экстрахромосомную ДНК, способную к репликации. [c.265]

Рис. 62. Бактериальная клетка, облепленная многочисленными фаговыми частицами (запечатлена в момент конъюгации с другой клеткой, свободной от фага).

Рис. 72. Конъюгация. Между двумя бактериальными клетками образуется плазматический мостик, через который переносится генетический материал (электронная микрофотография).

Оказалось, что фактор R может передаваться во время конъюгации, и тогда он молниеносно распространяется по всей популяции, причем намного быстрее, чем при нормальном размножении бактериальных клеток. [c.181]

Рассмотрим отрезок хромосомы, содержащий цистроны 8ш и Ь. При конъюгации клеток мужская вводит в женскую свое генетическое вещество, и образуется зигота, т. е. диплоидная клетка, содержащая двойную хромосому (исходные бактериальные клетки — гаплоидные — имеют по одной хромосоме). Структура отрезка двойной хромосомы выглядит схематически так, как показано па рис. 100. [c.307]

Второй вариант того же опыта заключается в том, что в клетке внезапно происходит та или иная революция , сопровождающаяся существенным нарушением стационарности процессов. Например, осуществляется конъюгация женской клетки, лишенной какого-либо цистрона, с мужской клеткой, передающей ей этот цистрон. Через 3—5 мин. акцепторная клетка начинает синтезировать с полной скоростью фермент, который она не могла синтезировать до конъюгации. Процессы, протекающие в эти несколько минут, пока синтез нового белка не установится, существенно нестационарны, и их изучение дает много сведений об истинных скоростях отдельных этапов синтеза белка. Другой интересный переворот — заражение бактериальной клетки фагом. За несколько минут все синтетические процессы в клетке перестраиваются. Клетка, получившая ДНК от фага, начинает синтезировать новые ферменты, фаговую ДНК, затем белки самого фага, из которых впоследствии собираются частицы дочернего фага. [c.452]

Конъюгативный перенос бактериальных генов в клетки животных. Перенос генов во время конъюгации бактериальных клеток, когда мужские и женские клетки вступают в контакт друг с другом через объединяющий их цитоплазматический мостик, является широко распространенным и хорошо изученным генетическим явлением [224, 225]. Недавно была продемонстрирована возможность конъюгативного переноса ДНК из бактериальных клеток в культивируемые клетки животных [226]. В этой серии экспериментов В.Л. Ватерсу удалось показать, что гены устойчивости к антибиотикам, находящиеся в составе конъюгатив-ной плазмиды Е. соН, переносятся с низкой частотой в клетки яичников китайских хомячков СНО К1 из бактериальных клеток, давая возможность клеткам-реципиентам выживать на селективной среде в присутствии соответствующих антибиотиков. При этом не происходило поглощения бактериальных клеток клетками животных посредством эндоцитоза, и перенос имел место в присутствии ДНКазы в питательной среде, что исключало непосредственный захват ДНК клетками из культуральной жидкости. Чужеродная ДНК реплицировалась в клетках животных, а экспрессия генов генетических маркеров происходила лишь в том случае, если гены находились под контролем эукариотических промоторов. Хотя конъюгативный перенос генов бактерий в клетки дрожжей, а также растений (Ti-плазмиды) известен давно, обсуждаемая работа впервые продемонстрировала возможность непосредственного обмена генами между бактериями и клетками высших животных. В том случае, если данный процесс удастся оптимизировать, у генной инженерии появится дополнительная возможность введения очень больших молекул ДНК в клетки животных, в том числе и в целях генотерапии. [c.154]

Обычно бактерии размножаются простым клеточным делением, т. е. количество ДНК в хромосоме удваивается, клетки делятся и дочерние клетки получают идентичные хромосомы. Однако, как показали в 1946 г. 1едерберг и Татум [13а], бактерии могут размножаться и половым путем. Прямых данных о спаривании у бактерий первоначально не было, однако было показано, что если смешать клетки двух различных мутант-лых штаммов К-12 Е.соИ и выращивать их совместно в течение нескольких поколений, то некоторые бактерии вновь обретут способность к росту на минимальной среде. Поскольку каждый из этих штаммов содержал по одному дефектному гену, образование особи, не несущей ни одного из этих дефектов, могло произойти лишь в результате комбинирования генетического материала обеих штаммов. Именно эти опыты по- служили основанием для вывода о существовании у бактерий конъюгации. В дальнейшем было показано, что в процессе конъюгации может происходить истинная генетическая рекомбинация. Это означает, что гены двух спаривающихся клеток могут быть интегрированы с образованием единой цепи бактериальной ДНК- [c.189]

Среди П, обеспечивающих устойчивость бактерий к антибиотикам, осн массу составляют т наз факторы множеств резистентности, несущие сразу неск соответствующих детерминант С помощью трансмиссибетьных П детерминанты резистентности легко могут распространяться между видами, способными к конъюгации На такие П гены резистентности могут передаваться с помощью транспозонов Кроме детерминант лек резистентности из числа функцион элементов П хорошо изучены гены нек-рых бактериальных токсинов, напр энтеротоксинов, вырабатываемых возбудителями кишечных инфекций, носителями т наз Тох-П (факторов патогенности энтеробактерий) Показана способность Тох-П передаваться между бактериями в организме животных и человека На этих П могут находиться также детерминанты резистентности к антибиотикам В этой связи активно развивается новое направление в практич бактериологии-поиск и создание в-в, избирательно подавляющих репликацию плазмид или экспрессию их генов Пример таких в-в-клавулановая к-та (ф-ла I) и ее производные - ингибиторы Р-лактамазы [c.553]

В 1970-х гг. Чакрабарти и его коллегами был создан первый бактериальный штамм, обладающий более широкими катаболическими возможностями. Он расщеплял больщинство углеводородов нефти и был назван супербациллой . Для его получения использовали плазмиды, каждая из которых кодировала фермент, расщепляющий определенный класс углеводородов плазмида САМ детерминировала деградацию камфары, ОСТ - октана, NAH - нафталина, XYL - ксилола (рис. 13.5). Сначала путем конъюгации пере- [c.276]

Генетический перенос у прокариот всегда осуществляется путем однонаправленного перехода ДНК из клетки в клетку, так что одна клетка служит донором, а другая — реципиентом ДНК. Этот переход может совершаться при конъюгации, включающей прямой контакт двух клеток, или в результате процессов, называемых трансдукцией и трансформацией. Трансдукционный перенос происходит при участии некоторых бактериальных вирусов (бактериофагов), способных захватывать фрагменты генома клетки-донора. Трансформационный перенос совершается путем поглощения клеткой-реципиентом свободных фрагментов ДНК, которые выходят из клетки-донора и попадают во внешнюю среду [56]. [c.26]

Половой, или F-фактор. F-фактор (Fertility fa tor — фактор плодовитости) контролирует процесс конъюгации и перенос генетического хромосомного материала из бактериальной клетки-донора в клетку-реципиент. Фактические данные позволяют заключить, что этот фактор найден пока лишь у некоторых бактерий. Клетки, несущие его, обозначили мужскими (Р" ), а клетки-реципиенты — женскими (F ). На одну хромосому приходится один F-фактор. [c.86]

Плазмиды бактерий. Генетическая информация бактерий не ограничивается ДНК, расположенной в нуклеоиде бактериальной клетки. Как уже отмечалось в предыдущих разделах книги, носителями наследственных свойств служат также внехромосомные элементы, получившие общее название плазмид. В отличие от ДНК ядерных эквивалентов-нуклеоидов, являющихся органоидами бактериальной клетки, плазмиды представляют собой независимые генетические элементы. Потеря плазмид или их приобретение не отражается на биологии клетки (приобретение плазмид оказывает положительное влияние лишь на популяцию в целом, повышая жизнеспособность вида). Свойство плазмид передаваться от одной клетки к другой положено в основу деления плазмид на группы 1) трансмиссивные, или конъюгативные (инфекциозные), и 2) нетрансмиссивные, или неконъюгативные (неинфекциозные). К трансмиссивным относят плазмиды, инициирующие свойства доноров у клеток-хозяев. При этом последние получают новое качество — возможность конъюгировать с клетками-реципиентами и отдавать им свои плазмиды. Клетки-реципиенты, приобретая во время конъюгации плазмиды, сами превращаются в доноров. [c.112]

В лизогенных клетках профаг прочно связан с хромосомой клетки-хозяина. При конъюгации клеток профаг вместе с хромосомой хозяина переносится из клетки-донора в клетку-реципиент. Генетические эксперименты показывают, что фаг лямбда присоединен к хромосоме хозяина в совершенно определенном месте (между галактозным опероном и биотиновым локусом). Вначале предполагали, что ДНК бактериофага только прикрепляется к хромосоме бактерии в этом участке. Однако в результате составления генетических карт фага, а также из опытов по рекомбинации стало ясно, что фаговая ДНК при лизогенизации не просто прикрепляется к бактериальной ДНК, а включается в нее. [c.150]

Рис. 15.16. Взаимоотношения между половыми типами Es heri hia oli. Клетка F может служить только реципиентом. При конъюгации с клеткой штамма F + или Hfr она может получить фактор F и в результате стать клеткой F. В клетке F + фактор F представляет собой кольцевую молекулу ДНК. Этот фактор можно удалить путем обработки клеток акридиновым оранжевым. При включении фактора F в бактериальную хромосому клетка переходит в состояние Hfr. Фактор может включиться в разные участки хромосомы и в различной ориентации от этого зависит, с какого места начнется и в каком направлении будет происходить перенос хромосомы (показано красными стрелками). В случае неправильного выключения фактора F из хромосомы он может превратиться в фактор F, содержащий кусочек хромосомной ДНК.

Трансформация наблюдалась лишь у некоторых классов микроорганизмов и, вероятно, связана с их особой чувствительностью к этому процессу. Как ДНК проникает в клетку, в настоящее время еще не ясно. Известны еще два способа, с помощью которых бактериальные клетки могут обмениваться генетическим материалом, а менно транодукция и конъюгация. При трансдукции генетическую информацию из одной клетки в другую переносит вирус. Конъюгация наблюдается у бактерий весьма редко, но когда она происходит, непосредственный контакт между клетками приводит к тому, что из клетки в клетку передается максимально возможное количество генетического материала. [c.312]

А. Вверху видны две клетки штамма, имеющие щетинкоподобные выросты внизу — клетка, на которую напали бактериофаги (ср. фиг. 117) фаги видны справа в виде маленьких глазков с длинными иглоподобными выростами. Бактериофаги были инактивированы облучением ультрафиолетом и теперь служат лишь меткой для данного бактериального штамма. Нижняя клетка соединена мостиком с клеткой, принадлежащей к другому штамму, который устойчив к бактерио фагам. Б и В. Образование мостиков при конъюгации между клетками двух разных штаммов (для одного из которых характерны удлиненные, для другого— округлые клетки). Увеличение на фиг. А примерно X 18 ООО, на фиг. —примерно X 640 ООО, а на фиг. В — Х17 ООО. [c.242]

Средний размер переносимого сегмента различен у разных щтаммов Hfr. Еще более удивительно, что не во всех случаях при переносе направлен вперед один и тот же конец хромосомы. Бактериальная хромосома имеет, по-видимому, форму кольца и при конъюгации разрывается в разных местах у разных штаммов Hfr. Именно поэтому на фиг. ПО представлены разные карты для четырех исследованных Hfr-штаммов Es heri hia oli. На всех этих картах гены, насколько их можно было исследовать, расположены в одинаковой последовательности и примерно на одних и тех же расстояниях друг от друга. Однако оборванный конец О, направленный вперед при конъюгации, находится у каждого штамма в разном положении. На самой верхней карте эта точка лежит между Б] и Г, на следующей — между gal и Гб и т. д. [c.243]

Напротив, само существование репрессоров не вызывает никаких сомнений. И все столь неоспоримые доказательства на этот счет получены в генетических экспериментах. Как бы неправдоподобно это ни звучало, но все детали описанных здесь механизмов регуляции обнаружены в опытах по рекомбинации бактерий (тут использовались и конъюгация, и трансдукция, и сексдукция, и создание гетерогенот путем внесения в бактериальные клетки определенных участков генома в дополнение к уже находящемуся там бактериальному геному (см. стр. 163) и т. д. Всю работу, которая потребовалась для разработки планов экспериментов, а также для интерпретации полученных результатов, невозможно даже оценить в полной мере, настолько она грандиозна. [c.289]

Третий метод — это конъюгация клеток, непосредственный половой процесс у бактериальных клеток, в котором одни клетки выступают как мужское начало и служат донорами генетического вещества, а другие клетки — как женское начало и служат акцепторами генетического вещества. Во время конъюгации между обеими клетками сквозь оболочку прорастает протоплазменный мостик, или трубочка, через которую и происходит передача ДНК. Происходит ли при этом также передача белка, т. е. передаются ли нуклеопротеидные структуры или макромолекулы ДНК, отделенные от белка, еще неизвестно. [c.286]

Кроме рассмотренной эписомной культуры, были отобраны еще энисомные культуры с локусом Pro, а также культура F с нрикреплепными к эппсоме маркерами Gal и X. Остановимся вкратце на том, каким образом проводится селекция этих необычайных бактериальных мутантов. Эксперимент ведется в два этапа. Сначала из культуры косвенно отбираются по методу отпечатков те Hfr, которые содержат интересующий нас локус (например. La ) вблизи конца хромосомы. Из генетической карты ясно, что нужно отбирать клетки Hfr, передающие с наибольшей вероятностью маркеры, помещающиеся рядом с La , например Т , TL и т. д. Можно выбрать такую культуру, чтобы маркер La в ней передавался женским клеткам через 2 часа после начала конъюгации и с малой вероятностью. Это означает, что он расположен в дальнем конце хромосомы. [c.328]

Подобные генетические эффекты получаются и под влиянием радиоактивного распада Р , если ввести горячий фосфор в хромосому Hfr, Подвергнуть клеткп конъюгации и, заморозив их, дать распасться фосфору уже в зиготе (а не в донорной клетке Hfr до конъюгации, как это проделывалось в рассмотренном ранее опыте). Как и в опыте с ультрафиолетовым облучением клеток Hfr, раснад Р нарушает связи между близкими локусами и приводит к возрастанию вероятности рекомбинации между близкими маркерами. Опыты с радиоактивными зиготами позволяют определить время копирования , в течение которого внутри материнской клетки образуется дочерняя хромосома. Ясно, что если заморозить зиготы не сразу после конъюгации, а после некоторого периода развития, в течение которого происходила редупликация хромосомы, то дальнейший распад Р уже не будет влиять на образование дочерних клеток со свойствами рекомбинантов. Опыт показывает, что иримерно после 40—60 мин. от начала конъюгации дочерняя хромосома уже образована и последующий распад Р в зиготе не оказывает действия на судьбу будущей дочерней клетки. Следовательно, время редупликации хромосомы у рекомбинанта порядка 40—60 мин. (в обычных условиях культивации бактерий). При этом время деления бактерий гораздо меньше, так как бактериальная клетка многоядерпая, и те ядра, которые пе получили отрезка мужской хромосомы, продолжают редуплицироваться нормально, в то время как оплодотворенное ядро задерживается в развитии. [c.342]

Индукция не общее явление, целый ряд лизогенных культур не подвергается индукции и приводит к лизису отдельных клеток только путем спонтанного превращения. Частным примером индукции, рассмотренным выше (см. стр. 337), является зиготная индукция, возникающая когда мужские бактериальные клетки, содержащие профаг, вводят при конъюгации свою хромосому в женскую клетку, нелизогенную и соответственно неимунную к фагу. [c.382]

Особенно замечателен факт интеграции хромосомы фага в хромосоме хозяина (Львов). ДНК фага копируется при редупликации точно так же, как ДНК клетки-хозяина. При конъюгации мужских и женских клеток профаг подвергается рекомбинации точно так, как будто это собственный генетический локус бактериальной клетки. Это замечательное обстоятельство было открыто Ледербергами на примере фага A. Было точно найдено положение профага (A ) на генетической карте. Оно находится между областями Тгур и Gal, в особенности I-- [c.385]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология