Трансдукция у бактерий

Еще одним доказательством генетической роли фаговой ДНК служит явление трансдукции. Некоторые фаги способны переносить генетический материал от бактерии-донора, в которой фаг размножался, к бактерии-реципиенту, инфицируемой данным фагом. Трансдукция есть перенос генетических признаков бактерии, т. е. фаг переносит как свой собственный генетический материал, так и часть генетического материала бактерии-донора. Этим материалом опять-таки служит ДНК [27, 28]. [c.488]

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]

Трансформация — это процесс гибридизации бактерий, при котором осуществляется перенос информации химически чистой ДНК от клетки-донора в клетку-реципиент, где в результате рекомбинации замещается специфическая последовательность генома. При этом ДНК выступает как трансформирующий агент без каких-либо живых посредников (как это имеет место при конъюгации и трансдукции) и чувствительный к ферменту ДНК-азе (рис. 2.16). Трансформированная клетка и ее потомство будут обладать новыми признаками, которые контролируются привнесенным участком ДНК, частично или заметно отличающимся по своей нуклеотидной последовательности от замещенного участка ДНК в хромосоме реципиента. [c.103]

Трансдукция — особый механизм гибридизации бактерий, совершающийся путем переноса ДНК из клетки-донора в родственную [c.105]

Рис. 2.17. Схема трансдукции у бактерий

При трансдукции геном бактерии-реципиента рекомбинирует с участком генома фага, несущим генетическую информацию от бакте-рии-донора. Происшедшее изменение (рекомбинация) становится затем [c.106]

В нормальных природных условиях гены и наборы генов претерпевают рекомбинацию в ходе таких биологических процессов, как трансформация бактерий, вирусная трансдукция, конъюгация бактерий и обмен генов при слиянии половых эукариотических клеток. Гены и группы генов могут также перемещаться с одного места на другое как в пределах одной и той же хромосомы, так и между разными хромосомами. Например, белки-антитела, которые вырабатываются клетками крови (иммуноцитами) позвоночных против миллионов самых разных, не содержащихся в организме [c.991]

Специфическая трансдукция. Наиболее известным примером служит трансдукция, осуществляемая фагом X (см. разд. 4.2.2). Обычно он трансдуцирует лишь определенные гены, а именно gal и Ыо. Как уже говорилось, этот фаг при переходе в состояние профага включается в определенный участок хромосомы бактерии-хозяина-между генами gal и Ыо. Отделение фаговой ДНК от бактериальной хромосомы (например, в результате УФ-облучения) может произойти неточно, т. е. какой-то фрагмент ее останется в хромосоме, а близко расположенные гены клетки-хозяина будут захвачены фаговой ДНК. По-видимому, причиной этого может быть неправильная рекомбинация. [c.466]

Трансдукция — передача инфицирующими бактериальную клетку бактериофагами частей бактериальной хромосомы другим бактериям, которые вследствие этого генетически изменяются. [c.465]

При так называемой неспецифической трансдукции, по-видимому, может быть замещен и обменен любой участок бактериального генома. Иначе обстоит дело со специфической трансдукцией. В этом случае затрагивается всегда только одна область генома бактерии — так называемый галактозный участок (т. е. участок, в котором расположены гены, ответственные за сбраживание галактозы способность сбраживать обозначают ОаГ Gal означает, что в результате мутации эти гены стали не- [c.160]

Если при трансдукции участки генома переносятся от одной бактерии к другой с помощью фагов, то для так называемой трансформации фаг не нужен. При трансформации участки генома отыскивают свой путь в геном другой клетки, если можно так выразиться, самостоятельно. [c.163]

Для бактерий размножение, как правило, не связано с половым процессом. Однако у некоторых наблюдается особый процесс передачи генетической информации с образованием меро-зиготы — конъюгация. Другие типы передачи генетической информации — трансформация (с помощью переноса голой ДНК) и трансдукция (с помощью бактериофагов). [c.65]

Генная систематика. Основана на способности бактерий с гомологичными ДНК к трансформации, трансдукции и конъюгации, на анализе внехромосомных факторов наследственности — плазмид, транспозонов, фагов. [c.6]

Явление переноса фагом наследственной информации от одних бактерий к другим называют трансдукцией. Процесс трансдукции — еще одно подтверждение генетической роли ДНК [c.474]

Умеренные фаги способны вносить существ, изменения в структуру и функционирование бактериального генома благодаря двум процессам - интегращш фаговой ДНК в хромосому бактерии и трансдукции (переносу фагом бактериальных геиов из одних клеток в другие). Трансдуцирую-щие фаги образуются в результате неточного исключения из хромосомы интегрир. фаговой ДНК. При этом часть собственной ДНК фага утрачивается, и вместо нее в фаговый геном включается участок бактериальной ДНК, достигающий иногда значит, размеров. Интегрир. фаги могут мутировать и терять способность к исключению из хромосомы, становясь вследствие этого ее неотъемлемой частью. В этом случае гены фага начинают определять ф-ции клетки, т.е. становятся ее собств. генами. [c.80]

Не следует смешивать трансдукцию и лизогенную (вирусную) конверсию (нехромосомная лизогения), при которой также изменяется фенотип бактерий. Попавший в клетку фаг либо вегетирует и лизирует бактерии, либо, в случае профагов, индуцирует у части зараженных клеток иммунную реакцию, предотвращающую вегетацию фага и лизис бактерий. Так возникает лизогенное состояние, когда геном фага в виде профага находится в интегрированном с бактериальной хромосомой состоянии. Тогда некоторые гены фага непосредственно (контролируя образование особого фермента) или опосредованно (взаимодействуя с бактериальными генами) изменяют фенотип зараженной клетки. Например, S-формы колоний туберкулезных микобактерий могут возникать при лизогенизации шероховатых штаммов. [c.106]

Микроорганизмы, как и высшие организмы, способны собирать и перераспределять уже имеющуюся информацию между родственными, но генотипически неоднородными клетками Это происходит при трансформации, трансдукции и конъюгации у бактерий, при половой и соматической гибридизации у растений и животных Яркий пример здесь с гибридомами, продуцирующими моноклональные антитела (см ) [c.228]

Трансдукция. Трансдукция — это перенос генетического материала от бактерии-донора к бактерии-реципиенту с помощью фага. Впервые явление трансдукции было открыто в 1951 г. Ледербергом с сотрудниками у Salmonella typhimurium. Сейчас различают неспецифическую и специфическую трансдукции. При неспецифической трансдукции возможен перенос фагом любого признака от бактерии-донора к бактерии-реципиенту. Перенос осуществляется только умеренными (невирулентными) фагами. Умеренные фаги способны заражать бактерии, однако не размножаются в них и не вызывают лизиса, а включаются в ДНК бактериальной клетки и в таком неинфекционном состоянии в виде так называемого профага передаются от клетки к клетке при размножении. Культуры бактерий, содержащие профаг, называются лизогенными. В этих культурах с небольшой частотой (в одной из 10 — 10 клеток) наблюдается спонтанное размножение фага и происходит лизис клетки с освобождением фаговых частиц, обнаруживаемых с помощью бактерий-индикаторов, для которых такой фаг вирулентен. [c.108]

Явление неспецифической трансдукции можно представить на следующем примере. Если инфицировать фагом Р-22 штамм-донор S. typhimurium, обладающий определенными признаками, а затем подействовать полученным лизатом на лизогенный для этого фага штамм-реципиент той же бактерии, не имеющий этих признаков, то среди клеток реципиента обнаруживаются особи, обладающие одним из признаков донора. При этом к разным клеткам могут переноситься различные признаки. Считают, что отдельные частицы фага Р-22, вирулентного для донора, размножаясь в клетке, захватывают фрагменты бактериальной ДНК- Попадая в клетки лизогенного для фага Р-22 штамма-реципиента, эти частицы, включаясь в ДНК, переносят признаки, закодированные на таких фрагментах. Включение (интеграция) трансдуцируемого участка ДНК в хромосому реципиента происходит по типу разрыв-воссоединение . Обычно переносимые фрагменты довольно короткие из-за небольших размеров частицы фага. Поэтому, как правило, в клетку-реципиент переносится, в отличие от процесса трансформации, только один признак. Попадание двух частиц фага, несущих различные гены, в одну п ту же клетку мало вероятно. Если же при транс- [c.108]

Наряду с неспецифической существует специфическая трансдукция. Например, фаг Я всегда располагается на хромосоме бактерии-донора по соседству с геном, ответственным за синтез р-галактозидазы, и специфически переносит этот ген в клетки реципиента, неспособные синтезировать данный фермент. Выделяют еще абортивную трансдукцию, когда трансдуцированный участок ДНК не интегрируется в клетке и не реплицируется. Наличие его устанавливают, благодаря обнаружению продукта, за образование которого отвечает данный ген. При размножении культуры наблюдается разбавление этого продукта, поскольку клетки не передают трансдуцированный ген друг другу. По этому признаку и определяют характер происшедшей трансдукции. [c.109]

С помощью трансдукции переносятся способность сбраживать различные углеводы, резистентность к антибиотикам, пе-нициллиназная активность, спорообразование и другие признаки. Процесс трансдукции, по-видимому, играет важную роль в природе, приводя к появлению штаммов бактерий с атипичными свойствами. В пользу этого предположения говорит частое выделение из природных источников умеренных фагов, способных вызывать трансдукцию. [c.109]

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]

Включение профага в хромосому бактерии в определенном положении вызывает определенный эффект, в частности иммунитет к действию фага того же самого типа или его мутантов. Наличие профага влияет также на биохимические свойства бактерии-хозяина, и если при конъюгации или трансдукции (см. ниже) этот профаг переносится на нелизогенный штамм [c.253]

Как же происходит трансдукция Проще всего было бы предположить, что фаг Р22, лизируя клетку штамма Aгg S взламывает ее геном, и при созревании фаговых частиц в них встраивается один из его обломков. Этот обломок впоследствии мог бы быть попросту навязан второй клетке-хозяину (Arg S ). На самом деле это не так. По-видимому, фаг прикрепляется к геному бактерии так, как это показано на рис. 66, после чего между свободным плечом генома фага и бактериальным геномом происходит обмен участками (кроссинговер ). Теперь фаг содержит участок бактериального генома, например Arg" (но взамен он отдал часть своего генома ). Во вновь инфицируемой клетке-хозяине, очевидно, может происходить то же самое привнесенный участок бактериального генома с Arg замещает участок хозяйского бактериального генома Arg . В результате зараженная (лизогенизированная) бактерия превращается в Arg, т. е. приобретает способность синтезировать аргинин. [c.160]

Бактерии и в самом деле скрещиваются друг с другом. Если смешать клетки двух различных ауксотрофных штаммов Es heri hia oli К12, то среди их потомков обнаруживаются рекомбинанты, ауксотрофные сразу по двум факторам роста, а также рекомбинанты, возвратившиеся к дикому типу (т. е. прототрофы, или анауксотрофы). Однако в данном случае необходим прямой контакт между двумя бактериальными клетками в отличие от трансдукции (когда участок бактериального генома переносится из клетки в клетку бактериофагами) или трансформации (когда участок генома, свободно блуждая, проникает в клетку-реципиент). Показано, что если разделить два штамма, способных к взаимной рекомбинации, поместив их в U-образную трубку со стеклянной пористой перегородкой, не пропускающей бактерий, но легко проницаемой для фагов и фрагментов генома, то рекомбинации не происходит. [c.170]

Действительно, нечто подобное наблюдается и здесь. При переходе Hfr-vF к фактору F при случае прикрепляется участок генома, который он и прихватывает с собой — точно так же, как это делает профаг, например профаг (рис. 68). Благодаря высокой инфекционности фактора F захваченный им участок генома попадает в новую бактерию. Разумеется, именно этот ген и определяет точку, в которой фактор F будет включен в геном это будет как раз рядом с гомологичным аллелем перенесенного гена. Описанный процесс в целом получил название трансдукции при участии полового фактора, или сексдукции. [c.180]

С этими закономерностями мы ознакомились. Мы видели, что существует несколько механизмов такой передачи. Бактерии в этом отношении отличаются поразительной изобретательностью тут и трансдукция, и трансформация, и конъюгация, и сексдукция. .. Лишь одно им не удалось создать настоящую мейотическую систему. Однако и парасексуальные механизмы позволяют им весьма эффективно размножаться и исключительно быстро приспосабливаться к новым условиям — в противном случае они давно исчезли бы с лица Земли. [c.183]

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]

Трансдукция была открыта Ледербергом и Зиндером и изучена на нескольких видах микроорганизмов на Е. соИ, Salmonella, S higella и Staphylo o us. По-видимому, это наиболее общий нз известных сейчас методов генетики бактерий. [c.286]

В 1952 г. Ледерберг и Зиндер открыли новое важное явление — перенос генетических локусов из одного штамма бактерий в другой частицами фага. Явление это получило название трансдукции в отличие от трансформации, происходящей без участия фага. В настоящее время трансдукция — один из важнейших методов изучения генетических карт бактерий. Возможно, что это самый общий метод получения генетической рекомбинации у бактерий. Трансдукция наблюдается при инфицировании рецепторного штамма бактерий фагом, выращенным на другом штамме, донор-ном, с отличным генотипом. Трансдукция отличается от ранее рассмотренной конверсии тем, что а) она вовсе необязательно относится к рецепторным клеткам в лизогенном состоянии лизогенный рецепторный штамм представляет лишь ряд чисто практических удобств, так как огромное большинство клеток в нем выживает после инъекции фагадга ДНК б) переносимые при траис-дукции свойства целиком связаны с генотипом клеток-доноров в то же время лизогенпая конверсия практически не зависит от свойств клеток, на которых был выращен вирулентный фаг. [c.388]

При расщеплении получаются клетки первоначального типа и различные рекомбинанты, у которых заменен на аллельный один генетический локус или два—три соседних локуса. Возможна, естественно, и рекомбинация мутантов внутри одного цистрона точно так же, как это происходит при конъюгации бактерий. Поэтому трансдукция позволила проверить независимым методом результаты, полученные на Е. oli с помощью конъюгации. При исследовании трансдукции удается быстро определить, какие генетические локусы расположены но соседству друг с другом, т. е. схематически (без измерения расстояний) построить генетическую карту. Если же сосредоточить свое внимание на тонкой структуре одной генетической области, то здесь удается путем измерения вероятности рекомбинации внутри исследуемого локуса количественно изучить карту и расставить на ней все наличные мутанты в строго определенных точках. Трансдукция как экспериментальный метод изучения генетических карт имеет даже известные преимущества перед конъюгацией, в которой приходится всегда считаться с трудноопределимой переменной — вероятностью вхождения генетического маркера. [c.389]

Предполагается, что ДНК мертвых клеток ГЕМОМ при попадании в любой биоценоз быстро подвергнется гидролизу ДНКазами почвы или водных экосистем. Поэтому даже если ГЕМОМ выживут, то они не смогут легко передать ДНК при трансформации другим клеткам. Специальные исследования, однако, показали, что ДНК, адсорбированная на частицах почвенной глины, устойчива к действию ДНКаз и может существовать в таком иммобилизованном виде достаточно долго, а затем быть вовлечена в процесс трансформации. Гены в почвенных и водных экосистемах могут быть также перенесены в результате трансдукции. Приведем пример, подтверждающий это. Через год после введения в водную экосистему специфического штамма Pseudomonas sp. В13 в системе обнаружили виды, расщепляющие 3-хлор-бензол (3-ХБ), которые никогда не выделялись из этой экониши до введения туда штамма В13. Более того, в геноме нового изолята обнаружены последовательности, принадлежащие штамму В13, после чего было высказано предположение о том, что новый штамм возник в результате обмена частью генома между аборигенной бактерией и внесенным штаммом В13, не способным утилизировать 3-ХБ. Таким образом, перенос генного материала в природных нишах возможен в течение значительного времени после введения чужеродных генов, и следствием этого может быть изменение пула генов микробиоты данной экосистемы, что отразится на биоразнообразии и стабильности данного сообщества. [c.263]

Впервые горизонтальный перенос наследственной информации с помош ью упомянутого механизма (или, как говорят специалисты, путем вирусной трансдукции) американские генетики Дж. Ледеберг и Н. Циндер обнаружили в 1952 г. у бактерий, но затем выяснилась его возможность и у эукариот. Такой перенос был осущ ествлен в Станфордском университете (Калифорния, США) в 1972 г., когда и родилась, по сути, генная инженерия. [c.92]

Таким образом, Циндер и Ледерберг открыли третий механизм генетического обмена у бактерий, резко отличающийся от трансформации и конъюгации. Поскольку фаг Р22 может трансдуцировать любой участок генома Salmonella, такой процесс трансдукции назван неспецифическим в отличие от специфической трансдукции, осуществляемой фагом Xdg, которая, как мы видели ранее, затрагивает только тот участок генома Е. соИ, который расположен поблизости от локуса прикрепления attX. [c.353]

После того как было выяснено, что трансдукция осуществляется умеренным фагом Р22, для изучения трансдукции стали использовать следующую методику. Нели зогенный штамм-донор заражают фагом Р22 и некоторое время выжидают, чтобы фаг мог размножиться и лизировать чувствительные клетки. Полученный препарат фага очищают от клеток, которые остались нелизированными, и заражают им культуру лизогенного или нелизогенного штамма-реципиента. Затем зараженные бактерии высевают на селективную плотную среду, на которой могут размножаться только клетки, получившие в результате трансдукции какой-либо определенный признак от штамма-донора. Если штамм-реципиент лизогенен и несет профаг Р22, он иммунен к фагу Р22 и, следовг ельно, все клетки- [c.353]

Таким образом, вырисовывалась нримерно следующая картина механизма трансдукции. При размножении фага Р22 в чувствительных бактериях небольшой фрагмент бактериальной ДНК проникает в головку дочерней частицы фага. (Это происходит, когда молекулы фаговой ДНК извлекаются из фонда вегетативного фага при созревании инфекционных фаговых частиц). Когда такая необычная фаговая частица, освободившись из клетки-донора, заражает бактерию-реципиент, бактериальная ДНК, безбилетный пассажир , инъецируется в клетку, как если бы это была ДНК фага. Если не происходит литической реакции и бактерия выживает, между трансдуцированной бактериальной ДНК и гомологичным [c.354]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология