Перенос генетической информации у бактерий

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]

Другой способ — применение методов генетической инженерии для создания растений, способных к азотфиксации. Предлагается переносить гены азотфиксации (га -гены) от микроорганизмов, фиксирующих азот, непосредственно в злаковые или другие экономически важные виды растений. По мнению специалистов, эта процедура методически вполне осуществима ш/-ген может быть введен в протопласты растений с помощью определенных векторов (таких, как плазмиды бактерий, патогенных для растений, или вирусы растений). Последующее культивирование протопластов и их регенерация до целых растений позволили бы получить особи, которые несли бы введенную генетическую информацию в своих клетках и, возможно, в последующих поколениях благодаря передаче через семена. [c.55]

Особенность организации генетической информации в мире прокариот — рассредоточение большого ее объема в нехромосомных элементах. Из этого следуют две существенно различающиеся возможности горизонтального обмена генетической информацией первая связана с хромосомной, вторая — нехромосомной ДНК. Из трех основных процессов, приводящих у прокариот к обмену хромосомной ДНК, наиболее совершенным является процесс конъюгации, так как он обеспечивает возможность более полного обмена генетическим материалом двух клеток. (При благоприятных условиях возможно вхождение в реципиентную клетку всей донорной ДНК.) Однако эффективность механизмов генетической рекомбинации в этих процессах высока для близкородственных прокариотных организмов. Обмен участками хромосомной ДНК у бактерий в большинстве случаев ограничен пределами одного вида. Возможность горизонтальной передачи генетической информации на большие таксономические расстояния реализуется при переносе нехромосомных молекул ДНК, способных к автономной репликации. [c.154]

Перенос генетического материала путем прямого контакта между двумя клетками называется конъюгацией. Уже давно на основании морфологических данных предполагали, что и у бактерий может происходить своего рода спаривание однако только эксперименты с множественными мутантами бесспорно доказали, что и у бактерий возможна передача генетического материала при прямом межклеточном контакте. В 1946 г. Ледерберг и Татум провели решающий опыт с двумя мутантами Е. соИ К12, каждый из которых был ауксотрофным по двум различным аминокислотам (рис. 15.14). Один двойной мутант нуждался в аминокислотах А и В, но был способен синтезировать С и D (А В D ) другой мутант был ему комплементарен (А В" С D ). Эти мутанты не росли на минимальной питательной среде и не образовывали колоний. Однако если на ту же минимальную среду высевали смесь суспензий обоих мутантов, то колонии появлялись. Клетки этих колоний обладали наследственной способностью синтезировать все аминокислоты, т.е. принадлежали к типу A B D (были прото-трофными). Такие клетки возникали с частотой 1 10 это были генетические рекомбинанты-они объединяли в себе генетическую информацию двух реципрокно дефектных (взаимодополняющих) родительских клеток. Использование в качестве исходных штаммов множественных мутантов исключало возможность появления ревертантов, так как вероятность одновременной реверсии по двум генам составляет величину порядка 10 на генерацию. Необходимой предпосылкой рекомбинации служил прямой контакт родительских клеток. [c.456]

Перенос и экспрессия генов у эукариот. Для микроорганизмов известны два основных способа введения чужеродного генетического материала в клетку. При трансформации чистая ДНК при некоторых, не до конца ясных условиях проникает в микробную клетку и встраивается в генетический материал. При трансдукции генетическая информация от одной бактериальной клетки к другой передается с помощью бактериофага. Эксперименты по трансформации бактерий сьп-рали важную роль в истории генетики с их помощью установили, что именно ДНК является генетически активным материалом [220]. [c.167]

На основании работ по синтезу индуцируемых ферментов у мутантов кишечной палочки совместно с Ж- Л. Моно выдвинул (1961) гипотезу о переносе генетической информации при участии информационной рибонуклеиновой кислоты и о механизме генетической регуляции синтеза белка у бактерий (концепция оперона). [c.187]

Основное направление научных работ—изучение механизма функционирования бактериальных биокатализаторов. Разработал (1950— 1960) теорию переноса генетической информации с ДНК на рибосомы при участии информационной РНК. На основании работ по синтезу индуцируемых ферментов у мутантов кищечной палочки совместно с Ф. Жакобом выдвинул (1961) гипотезу о переносе генетической информации при участии информационной РНК и о механизме генетической регуляции синтеза белка у бактерий (концепция оперона). [c.343]

Несмотря на то что ранние генетические исследования были сконцентрированы на высших организмах, первый случай переноса генетической информации обнаружили у бактерий. Позднее тот же самый подход использовали и применительно к высшим организмам. Оказалось, что у двух основных групп живых организмов-прокариот и эукариот-генетический материал находится в одной и той же форме. [c.21]

Тогда же было обнаружено, что РНК, синтезирующаяся в клетках при заражении их бактериофагом, по своему нуклеотидному составу резко отличается от общей, т. е. рибосомной РНК бактерии, и соответствует ДНК бактериофага. Эта РНК была названа ДНК-подобной. Предполагалось, что она участвует в переносе генетической информации от ДНК к РНК- [c.7]

ПЕРЕНОС ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ У БАКТЕРИИ [c.182]

Вездесущность транспозирующихся элементов может рассматриваться либо как доказательство их важности для эукариот и прокариот, либо как указание на то, что они одинаково успешно размножаются в составе геномов любого типа. Вместе с плазмидами, способными переносить генетическую информацию между бактериями, транспозоны прокариот обеспечивают подвижность генов хозяина (с успехом компенсируя отсутствие истинного полового процесса). В некоторых случаях механизмы, подобные транспозициям, вовлекаются в регуляцию генов. У эукариот, с другой стороны, уже известны отдельные случаи, когда перемещение последовательностей из сайта или в специфические сайты играет роль в регуляции генов. В их геномах найдены также элементы. [c.472]

У бактерий существуют три способа, или процесса, переноса генетической информации, приводящие к рекомбинации генетического материала трансформация, конъюгация и трансдукция, широко используемые в генетических экспериментах. [c.182]

Другой, значительно более распространенный механизм обмена генетической информацией у бактерий, состояш ий в переносе генетического мате- [c.482]

Трансдукция — это перенос генетической информации от клетки донора к клетке-реципиенту, который осуществляется фагом. Это явление впервые описали в 1952 г. Н. Циндер и Дж. Ледерберг. Оно основано на том, что в процессе размножения фагов в бактериях иногда образуются частицы, которые наряду с фаговой ДНК или вместо нее содержат фрагменты бактериальной ДНК- Такие частицы называются трансдуцирую-щими. По морфологии и адсорбционным свойствам они ничем не отличаются от обычных фаговых вирионов, но при заражении ими новых клеток они передают им генетические детерминанты предыдущего хозяина. Таким образом, чтобы осуществить трансдукцию (или трансдукционное скрещивание), необходимо размножить фаг на клетках штамма-донора, а затем заразить им клетки штамма-реципиента. Отбор рекомбинантов, которые называются здесь трансдуктантами, проводят на селективных средах, где не могут расти исходные реципиентные клетки. [c.98]

Химически агрессивная среда цитоплазмы обычно разрушает такие фрагменты гораздо быстрее, чем с них снимается копия для синтеза белка. Как и все организмы, бактерии живут только благодаря избирательному поглош ению веш,ества из внешней среды. Вероятность захвата фрагмента чужого генома обратно пропорциональна его длине (молекулярному весу) и, следовательно, осмысленности и специфичности содержаш ейся в нем информации. А ведь этот фрагмент предстоит не только прочесть (что возможно благодаря универсальности генетического кода), но и правильно понять , т. е. на основе полученной информации отдельные молекулы должны не только синтезироваться, но и правильно собраться в надмолекулярные функциональные системы клетки. Еще труднее представить себе подобную систему, эффективно работающую в чуждой для нее цитоплазматической среде. Обычно последствия такой работы оказываются негативными для клетки в целом. Иными словами, неспецифический горизонтальный перенос, если и отражается на физиологии клетки, то почти всегда разрушительно. [c.93]

Перенос генетической информации между бактериями при конъюгации. Две клетки Е. oti, из которых одна передает свою хромосому другой, вступают в контакт с помощью белкового конъюгационного мостика. Репликация донорной ДНК начинается в особом участке (отмечен точкой), и одна из цепей ДНК переносится в клетку реципиента. Перенос прекращается при разрыве конъюгационного мостика (при случайном движении клеток или встряхивании сосуда, в кагором эти клетки находятся). Чем продолжительнее контакт двух клеток до разрыва мостика, тем больщее число генов переносится. Перенесенная ДНК может с помощью рекомбинации заменить соответствующую часть генома реципиентной клетки. У разных щтаммов Е. oti перенос инициируется в различных хромосомных локусах. [c.197]

В последние годы стало очевидным, что изменчивость как эу-, так и прокариотических организмов связана не только с точечными мутациями, хромосомными перестройками или описанными рекомбинационными событиями, но и с подвижными, или мобильными, генетическими элементами — сравнительно автономными сегментами ДНК, способными встраиваться в геном клетки-хозяина и вырезаться из него. К мобильным элементам можно отнести и некоторые вирусы — в этом случае возможно перемещение ие только в пределах генетического материала одной клетки, но и между клетками (см. гл. XIII). У бактерий перенос генетической информации между клетками могут осуществлять не только вирусы, но и плаз.миды, многие из которых могут встраиваться в различные участки генома клетки-хозяина и поэтому тоже могут быть отнесены к мобильны. элемента.м. Плазмиды и мобильные генетические элементы играют существенную роль в эволюции бактерий. [c.110]

Моно [Monodl Жак Люсмн (1910— 1976). Французский биокимик и микро-био/10Г Окончил Парижский университет (1934), работал там же (с 1959 г.— профессор). Совместно с Ф. Жакобом высказал гипотезы о переносе генетической информации и механизме генетической регуляции синтеза белка в бактериальных клетках. Разработал теорию роста и развития бактерий, доказал возможность управления этим ростом. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1965, совместно с Ф. Жакобом и А. М. Льво- [c.185]

Обычно рассматривают Три типа переноса генов у бактерий. Первый тип — трансформация — это такой процесс, при котором ДНК одной бактерии — донора переходит в другую бактерию — реципиент. Реципиент-ная клетка, в которой происходит экспрессия генетических признаков донора, называется трансформантом. Второй тип трансдукция — это процесс генного переноса, при котором бактериальный вирус (бактериофаг), размножающийся в клетках бактериального штамма-до-нора, включает в себя часть генетической информации бактерии и после инфицирования другого, реципиент-ного, штамма вызывает иногда наследуемые изменения у последнего. Реципиентная клетка, которая таким путем приобретает признаки донора, называется трансдук-тантом. Третий тип переноса — кон ьюгацця — это процесс, при котором клетки бактериального штамма-доно-ра вступают в непосредственный механический контакт с клетками реципиентного штамма и передают последнему генетический материал. Реципиент, который получает этот материал, называется трансконъюгантом. Наряду с процессом мутирования генов трансформация, трансдукция и конъюгация играют важную роль в появлении новых типов бактерий. Эти процессы очень важны также потому, что они позволяют исследователям, занимающимся бактериальной генетикой, выяснять биохимические и генетические аспекты функционирования бактерий, устанавливать принципы строения, функционирования и регуляции генов, а также более сложных процессов синтеза макромолекул, роста и деления клеток. [c.65]

Рис. 27-7. Общая схема эксперимента Херши и Чейз. Эксперимент проводили на двух препаратах бактериофага, меченного радиоактивным изотопом. В одном из ник о помощью изотопа Р были помечены фосфатные группы фаговой ДНК, а в другом изотоп был введен в серусодержащие аминокислоты белка оболочки фага. Каждый из меченных таким способом фагов по отдельности был добавлен к суспензии немеченых бактерий. Затем обе группы зараженных фагом бактериальных клеток встряхивали в смесителе. Оказалось, что клетки, зараженные Р-вирусными частицами, содержат в своем составе Р, т. е. в них попала меченая вирусная ДНК. Отделенные от клеток тени фага (пустые оболочки вируса) радиоактивности не содержали, В клетках, зараженных З-вирусными частицами, радиоактивности яе было, зато она была найдена в тенях фага после отделения их от клеток с помошью смесителя. Поскольку в обоих случаях было получено потомство вирусных частиц, данный эксперимент доказал, что генетическая информация, необходимая для репликации вируса, переносится вирусной ДНК, а не вирусным белком.

ВВОДИТ свою ДНК в бактерию-хозяина. Те же реакции, приводящие к эффективной и избирательной упаковке космид в частицы фага Я, можно провести и in vivo [2—5]. В этом случае упаковку обеспечивает система, запускающаяся в бактериальной клетке либо при индукции профага в ответ на тепловую инактивацию термочувствительного репрессорного белка, либо при индуцировании клетки хелперным фагом. При этом способе существенно возрастают эффективность процессов переноса генетической информации между разными клетками и взаимопревращения различных (кольцевых и линейных с выступающими концами) форм ДНК (рис. 3.1). [c.75]

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]

Между 1946 и 1950 гг. накопилось много данных, указывающих на то, что генетическим веществом является ДНК, а не белок и не нуклеопротеин. Было открыто, например, что содержание ДНК в наборе хромосом постоянно и что, хотя последовательность нуклеотидов в молекулах ДНК очень сложна, состав ДНК у данного вида тоже постоянен. Было высказано предположение, что генетическая информация содержится в сложной последовательности четырех нуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Теперь все признали огромное значение трансформации бактерий, а открытие Херши и Чейз того факта, что фаговая ДНК переносит генетическую информацию вируса от родителя к потомству, помогло завершить этот довольно серьезный переворот в мышлении. [c.568]

ДНК — носитель генетичссгюй информации, поскольку ДНК существует во всех Ю1ет-ках, способна переносить генетическую информацию от одной бактерий ьной клетки к другой (Эвери, 1944 г.), и имеет структуру двойной спирали из двух цепочек нуклеозидов четырех сортов. Притом на цепочках друг против друга расположены нуклеозиды основания вторых комплеметарны друг другу (Крик и Уотсон 1953, нобелевская премия 1962 г). Такая структура очевидно, способна переносить информацию. [c.6]

Микроорганизмам (в частности — бактериям) удается так быстро приспосабливаться к условиям окружающей среды потому, что они ухитряются пользоваться общим набором генетической информации, распределенной между разными микроорганизмами. И когда нужно, один микроорганизм заимствует у другого гены, которые могут быть ему полезны. Конечно, это происходит ненамеренно. Например, плазмиды (внехромосомные элементы наследственности) распространяются в бактериальных популяциях за счет конъюгации (сближения клеток с образованием между ними мостика, по которому генетический материал переносится от одной клетки к другой). Плазмиды время от времени прихватывают с собой и генетический материал хромосом, расширяя тем самым [c.115]

Эвери (Avery) установил, что ДНК, а не белок, переносит генетическую информацию при трансформации бактерий [c.229]

Известна обширная группа генетических явлений, связанная с горизонтальной передачей генов в пределах одного поколения организмов, а также между клетками одного и того же многоклеточного организма. Характерными примерами такого рода являются специфическая и неспецифическая трансдукции, осуществляемые бактериофагами, в результате чего происходит перенос небольших частей генома микроорганизмов. Большое значение в эволюции бактерий играет и обмен генами с помощью конъюга-тивных плазмид и транспозонов, в частности, распространение генов устойчивости к различным химическим веществам как в популяциях родственных бактерий, так и между представителями таксономически удаленных друг от друга групп [59]. Ретровирусы, по-видимому, и в природных условиях способны осуществлять горизонтальный перенос генов у млекопитающих, а с помощью Т1-плазмид происходит горизонтальный обмен генами и у растений. Перемещение генетической информации и изменение характера ее экспрессии возможны и в пределах геномов самих одноклеточных и многоклеточных организмов под действием разнообразных мобильных генетических элементов, а также при воздействии мутагенных факторов окружающей среды [60]. [c.37]

Частичный перенос хромосомы из мужской клетки приводит к тому, что Р -клетка становится частично диплоидной (мерозигота), т. е. содержащей двойной набор многих генов. В такой частично диплоидной клетке между двумя хромосомами происходит обмен генетической информацией (генетическая рекомбинация) (рис. 15-2). Химические реакции, лежащие в основе этого процесса, имеющего важное значение для всех организмов, размножающихся половым путем, мы рассмотрим в разд. Ж- В конечном счете рекомбинационный процесс приводит к тому, что дочерние клетки, образовавшиеся при последующем делении, содержат только одну хромосому с обычным числом генов. Однако некоторые гены попадают в эту хромосому от каждого из родительских штаммов. Таким образом, может случиться, что клетка Р мутантного штамма, неспособная расти на среде без определенных питательных добавок, получит ген из мужской клетки, который позволит ей расти на минимальной среде. Хотя число таких рекомбинантных бактерий мало, тем не менее их легко можно отобрать из очень большого числа исходна смешанных мутантных бактерий. [c.191]

Сразу же после появления в 1953 г. гипотезы Уотсона и Крика было высказано предположение, что рибосомная РНК (рРНК), на долю которой в некоторых клетках приходится до 90% общего количества РНК, является переносчиком генетической информации из ядер в цитоплазму. Однако к 1960 г. было показано, что это предположение цеправильно. Так, в частности, несмотря на значительные различия нуклеотидного состава ДНК, размер и нуклеотидный состав РНК в рибосомах различных бактерий оказались весьма близкими (гл. 2, разд. Г, 8) [34]. Кроме того, к этому времени стало ясно, что перенос информации осуществляется при помощи относительно нестабильной, короткоживущей формы РНК, тогда как рибосомная РНК оказалась очень стабильной [35]. [c.199]

Триптофансинтетаза (стр. 141) состоит из двух субъединиц А и В (или а и ), первая из которых содержит всего лишь 268 аминокислот. Тонкую структуру гена А удалось картировать следующим образом. Было выделено большое число мутантных бактерий, неспособных расти на среде, не содержаш,ей триптофана (ауксотрофы по триптофану). Генетические скрещивания проводились с помощью специального трансдуцирующего бактериофага Pike [134]. В процессе размножения в чувствительных к ним бактериях трансдуцирующие бактериофаги иногда включают в собственную ДНК часть бактериальной хромосомы. В дальнейшем, когда такой фаг заражает другие бактерии, часть его генетической информации может переноситься в результате рекомбинации 3 хромосомы бактерий, переживших инфекцию. Используя серии мутантов с делециями аналогично тому, как это было сделано при картировании гена гЛ, удалось разделить ген А на ряд участков, а исследование частоты рекомбинаций позволило осуществить точное картирование. [c.251]

Развитие биотехнологии в целом и генетической инженерии, в частности, основано на нескольких важнейших открытиях. В 1944 г. грунне ученых под руководством О.Т. Эвери удалось ввести в клетки бактерий чужеродную ДНК и доказать, что она переносит наследственную информацию. В 1953 г. Ф. Крик и Дж. Уотсон выяснили, как биологическая функция ДНК (воспроизводство, копирование и передача наследственной информации) обусловлена ее структурой. В 1972 г. П. Берг получил рекомбинантную (искусственно собранную) молекулу ДНК. А уже в начале 1980-х годов в нескольких лабораториях одновременно создали генетически модифицированные (их еще называют трансгенными) растения. [c.98]

Биологический смысл природной компетентности бактерий не вполне понятен. Процесс трансформации бактериальных клеток в природных условиях обеспечивает поддержание жизненно важного динамического состояния генома бактериальных клеток. Развитие компетентности тесно сопряжено с рекомбинацией и репарацией бактериальных хромосом и является одним из молекулярных механизмов, обеспечивающих горизонтальный перенос генов у микроорганизмов [204]. В настоящее время имеются указания на то, что донорная ДНК, которая захватывается бактериальными клетками в природных популяциях микроорганизмов, появляется не только из-за случайной гибели клеток. Развитие компетентности, по крайней мере у Strepto o us pneumoniae, индуцирует лизис части клеток этой популяции и освобождение геномной ДНК, а следовательно, процессы освобождения ДНК и ее захвата бактериальными клетками в таких системах координированы [205]. Суммируя данные о биологическом значении природной компетентности бактериальных клеток, можно заключить, что при участии этого процесса происходит обмен генетической информацией в популяциях микроорганизмов, что необходимо для поддержания генетического разнообразия вида и распространения генов, важных для выживания бактерий в изменяющихся условиях окружающей среды. Кроме того, трансформирующая ДНК может участвовать в репарации повреждений бактериальных хромосом после генотоксических воздействий [206]. [c.144]

Конъюгация — способ обмена генетической информацией у бактерий, при котором вследствие физического контакта между ютетками происходит перенос ютеточной, плазмидной или транспозонной ДИК от донорной клетки в реьщпиентную. [c.496]

Однако нрп помощи ДНК фага переносится не только его собственная информация. Некоторые штаммы фагов способны переносить также генетический материал от бактерии, где фаг размножился, к бактерии, которую он затем инфицирует. Это подтверждается явлением лизогении, при котором фаги (так называемые умеренные фаги) не убивают клетки, а внедряются в них и влияют на поведение и свойства не только данной бактерии, но и ее отдаленных потомков. В этом случае генетический материал фага (т. е. ДНК) объединяется с генетическим материалом клетки-хозяина. Если на такую лизогенную клетку воздействовать, например, УФ-об-лучением, то она начинает продуцировать фаги, а сама гибнет. Новые фаги, заражая другие клетки, несут не только свой генетический материал, но и некоторое количес1во генетического материала погибшей клетки [c.474]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология