Генетика бактериофагов

Переходим теперь к рассмотрению генетики бактериофагов, сыгравшей столь важную роль в молекулярной биологии. Начнем с рассмотрения мутантов фагов Та и Т4. Существует два способа отбора мутантов фагов. Оба способа независимы и потому относятся к разным и независимым генетическим локусам. [c.366]

Хотя со времени появления первого издания прошло только семь лет, понадобилась значительная переработка с тем, чтобы включить в книгу все наиболее существенные новые данные. За это время возник ряд совершенно новых и очень важных областей исследования, которые развивались очень быстро, а некоторые даже бурно. Это касается, в частности, генетических исследований бактерий и бактериофагов. Хотя вопрос о том, можно ли считать бактериофаги и другие вирусы живыми организмами, остается открытым, они, во всяком случае, обладают генетической структурой, которую удалось изучить очень детально. Эти неожиданные достижения вместе со сходными результатами, полученными на бактериях и других микроорганизмах, значительно уточнили наши сведения о единицах наследственности. Изучение природы генов и их способности к самовоспроизведению было также в большой степени стимулировано моделью строения нуклеиновых кислот, предложенной Уотсоном и Криком. Поэтому бактериям, бактериофагам и природе гена в настоящей книге посвящены специальные главы. Может показаться, что значение этих областей исследования несколько преувеличивают, однако многие данные, которые в настоящее время кажутся новыми и гипотетичными, возможно, скоро войдут в основы генетики. [c.14]

Эти три свойства — отсутствие собственного обмена веществ, наличие наследственности и присутствие лишь одного типа нуклеиновой кислоты — позволяют безошибочно отличать вирусы от клеток или клеточных компонентов. Однако мы все еще не знаем, что такое вирус. Для ознакомления с наиболее характерными чертами вирусов, в особенности с их генетикой, мы рассмотрим вирусы, поражающие бактерий, т. е. бактериофаги (сокращенно фаги). [c.145]

ЛЕКЦИЯ № 4. Генетика микроорганизмов. Бактериофаги [c.20]

Полученные Лурия и Дельбрюком статистические данные в пользу спонтанного происхождения мутаций бактерий и проведенное ими определение частоты мутаций не просто знаменуют собой начало генетики бактерий. Эта работа представляет собой также и первый из нескольких случаев удачного выбора экспериментального материала, способствовавших дальнейшему развитию этой науки. Как выяснилось позднее, Лурия и Дельбрюк смогли обнаружить спонтанное мутирование бактерий к устойчивости к фагу потому, что они использовали фаг Т1, который является вирулентным бактериофагом. Случись Лурия и Дельбрюку выбрать какой-либо из фагов, получивших позднее название умеренных , и они вынуждены были бы сделать вывод, что бактерии приобретают признак устойчивости в результате контакта с антибактериальным агентом на чашке с агаром, и волей-неволей внесли бы свой вклад в укрепление последнего оплота ламаркизма. [c.141]

Исследование физических и химических свойств фагов fl и I2 показало, что это два совершенно новых типа бактериофагов, до тех пор неизвестных молекулярным генетикам. Однако вскоре после открытия в Нью-Йорке фагов fl и f2 из всех частей света начали поступать сообщения об открытии других фагов, специфичных к мужским штаммам большинство из них напоминало либо fl, либо f2. Так, одна группа новых фагов — fd, М13 и F12 — была родственной фагу fl, а вторая группа —MS2, fr и R27 — фагу f2. В дальнейшем мы будем обозначать эти два семейства бактериофагов групповыми символами fl и f2, поэтому следует помнить, что многое из того, что будет сказано ниже о свойствах фагов fl и f2, в действительности основано на экспериментах, проведенных с другими членами этих двух групп. Лишь фаг QP, интересный в историческом отношении,. [c.466]

Получается кодовое число между 3 и 4, т. е. совпадающее с тем, которое получил Бензер в генетике бактериофага. Этот результат является одним из примеров блистательного успеха применения методов молекулярной биологии. [c.341]

Перейдем теперь к генетике бактериофагов, которые изучены гораздо лучше, чем все другие вирусы. Картина заражения клетки бактериофагом следующая. Бактериофаг адсорбируется своим хвостом на внешней поверхности клетки, проделывает в оболочке микроскопическое отверстие, для чего в его хвосте присутствует специальный фермент со свойствами лизоцима, затем инъецирует внутрь клетки свое содержимое, что у больших фагов сопровождается настоящим сократительным движением (рис. 124). В результате от фага остается нустая белковая оболочка, или тень . Отдельные эпизоды во всей этой последовательности удается хорошо заснять с помощью электронного микроскопа. Освободить бактериальную клетку от адсорбированных на ней пустых оболочек фагов легко с помощью быстрой мешалки. [c.364]

Обратимся теперь к тонкой генетике бактериофага, связанной с построением детальной генетической карты одной из областей хромосомы Т4. Мы уже упоминали о том, что генетика фага подтвердила принцип линейного расположения всех генетических локусов вдоль одной группы сценления, или хромосомы.Мы знаем, что хромосома фага — это одна молекула ДНК. Далее подтвер- [c.375]

Подобно другим вирусам, бактериофаги могут адаптироваться к различным видам клеток-хозяев. Многие из первых исследователей замечали, что фаги, которые вначале очень плохо росли иа некоторых бактериальных штаммах, начинали расти лучше после одного или нескольких пассажей на новом хозяине. Д Эррель считал, что эта способность фагов к адаптации является одним из самых сильных аргументов в пользу их живой природы. В те времена полагали, что вирусы, как и микробы вообще, обладают пластической наследственностью, способной непосредственно реагировать на окружающую среду, т. е. приспосабливаться к ней. Это обстоятельство, отмеченное уже в гл. VI, позволило Лурия считать микробиологию последним оплотом ламаркизма . С развитием генетики бактериофагов постепенно завоевало признание представление [c.367]

Их специфическая активность проявляется только при инфицировании клеток. Поэтому генетика бактериофагов связана с генетическими особенностями бактерий-хозяев. Признаки бактериофагов, доступные генетическому анализу, — это прежде всего скорость и полнота лизиса инфицированных клеток и круг бактерий-хозяев, поражаемых фагами. Широкое распространение в генетическом анализе бактериофагов получили мутанты с условным проявлением. Это мутанты, чувствительные к повышению и понижению температуры, — так называемые термочувствительные (ts) и холодочувствительные (es). Они нормально размножаются и ли-зируют клетки только при пермиссивной температуре (37°С). [c.217]

В то время Луриа занимался в основном размножением бактериальных вирусов (бактериофагов, или, короче, фагов). Уже в течение нескольких лет среди наиболее прозорливых генетиков бытовало подозрение, что вирусы — это нечто вроде чистых генов. В этом случае для того, чтобы узнать, что же такое ген и как он воспроизводится, следовало изучать свойства вирусов. А так как простейшими вирусами были фаги, то в 40-х годах стало появляться все больше ученых, которые изучали фаги (так называемая фаговая группа), надеясь в конце концов узнать, каким образом гены управляют наследственностью клеток. Во главе этой группы стояли Луриа и его друг, немец по происхождению, физик-теоретик Макс Дельбрюк, который в то время был профессором Калифорнийского технологического института. Но если Дельбрюк продолжал надеяться, что проблему помогут решить чисто генетические ухищрения, то к Луриа все чаще начинала приходить мысль, что верный ответ удастся получить только после того, как будет установлено химическое строение вируса (гена). В глубине души он понимал, что невозможно описать поведение чего-то, если неизвестно, что это такое. Не сомневаясь, что он никогда не заставит себя изучить химию, Луриа избрал, как ему казалось, наиболее мудрый выход из положения и отправил к химику меня, своего первого серьезного ученика. [c.21]

Выходит, в Индиане собрались выдаюш,иеся ученые, генетик МеЛлер да еще Сальвадор Лурия — микробиолог, открывший в эксперименте стадии размножения бактериофагов. [c.135]

Большая часть наших знаний в области биохимической генетики была получена в результате исследования бактериофагов. Интенсивное изучение Т-четных фагов Т2, Т4 и Тб было начато еще в 1938 г. Максом Дельбруком и его сотрудниками. Хотя размеры исследованных ими вирусов малы, тем не менее оказалось, что они относятся к числу наиболее сложно устроенных из известных вирусов (дополнение 4-Д). Генетической информации, содержащейся в одной линейной молекуле ДНК, которая в случае фага Т4 содержит 2-10 пар оснований, достаточно для кодирования примерно 200 генов. Удалось установить положение 60 из этих генов на генетической карте. Ниже мы рассмотрим вкратце метод, при помощи которого это было сделано. [c.248]

Почти до середины XX в. среди бактериологов господствовало мнение, что в отличие от других живых организмов бактерии при неблагоприятных внешних воздействиях выживают не благодаря случайным генетическим изменениям (мутациям), а вследствие того, что именно эти воздействия в большинстве случаев запускают физиологические процессы, которые и позволяют бактериям выжить. Эта теория была опровергнута исследованиями С.Е. Лурия и М. Дельбрюка (Luria S.E., Delbru k М., Geneti s 28 491-511, 1943), которые доказали, что устойчивость Е. соИ к бактериальным вирусам (бактериофагам) обусловлена именно произошедшими в них мутациями, а не реакцией бактерий на воздействие со стороны бактериофага. Эти данные нашли подтверждение в работах других авторов, изучавших последствие других неблагоприятных внешних воздействий. Исследования Лурия—Дельбрюка положили начало современной генетике микроорганизмов. [c.26]

Основные научные работы посвящены механизму наследственности в бактериях и бактериофагах и биохимическим эффектам мутаций. Изучал (с 1954) природу взаимоотношений между профагом и генетическим материалом бактерий. Исследовал генетику ли-зогении. [c.187]

Совершенно ясно, что технически довольно трудно наблюдать, каким образом вирусы растений и животных внедряются в клетки своих хозяев и размножаются там трудно также изучать роль нуклеиновой кислоты вируса в этих процессах. Удобным объектом для такого рода исследований служат бактериофаги — вирусы, поражающие бактериальные клетки. Они легко поддаются биохимическому изучению, главным образом благодаря быстрому размножению их в клетках хозяина. Бактериофаги широко использовались при исследованиях в области молекулярной генетики и репликации пуклеиновых кислот. Частицы бактериофага могут содержать либо ДНК, либо РНК. [c.157]

Высокая вероятность генетической рекомбинации у фагов и большое число потомков, получаемых в каждом опыте, обусловили широкое использование бактериофагов в генетических экспериментах. Именно на бактериофагах были сделаны многие важные открытия в молекулярной генетике. Особенно возросла роль бактериофагов как объектов исследования после работы Херши и Чейз, впервые показавших, что при заражении бактериальной клетки в нее проникает только ДНК (но не белок) фага (см. фиг. 157, литический цикл). [c.484]

Вскоре после того как было обнаружено, что нейроспора может служить прекрасным объектом для генетико-биохимических исследований, в этой области стали использовать и другие микроорганизмы. Прежде всего начали проводить исследования на бактериях, а затем на бактериофагах и на вирусах других типов. Оказалось, что не только нейроспора, но и другие виды грибов, в частности дрожжевые грибы и различные виды Aspergillus, также очень удобны для генетических исследований. Генетика микроорганизмов развивалась с необычайной быстротой и дала чрезвычайно важные результаты. Помимо всего прочего, она сильно расширила наши представления о природе генов. В этой главе мы главным образом остановимся на генетике бактерий и бактериофагов. [c.239]

Полагают, что это интересное исключение из правил классической генетики возникло в результате ощибки в копировании при дупликации генов, выразивщейся в том, что один участок был скопирован дважды, а другой — ни разу. В нашем примере две хромосомы р1+ и +рг должны при делении произвести две хромосомы того же самого типа, но в исключительных случаях хромосома р[+ во время размножения может утратить ген р и вместо этого поймать плюс-аллель гомологичной хромосомы, В связи с этим следует упомянуть, что конверсия гена, так же как перекрест, предполагает предварительную тесную конъюгацию между двумя хромосомами. Пока еще не установлено, насколько часто может происходить это явление, однако имеющиеся данные показывают, что конверсия гена — исключительный случай и обычно не имеет большого биологического значения, У бактериофагов рекомбинации, возможно, возникают довольно сходным путем, но вопрос о них. еще остается открытым. [c.275]

Яркий пример трансдукции описан Меррилом для фибробластов человека с врожденной галактоземией. Такие фибробласты не содержат фермента галактозо-1-фосфат—уридилилтрансферазы, необходимого для превращения галактозы в глюкозу. Кишечная палочка этот фермент содержит. Если фибробласты обработать бактериофагом Я, ранее кулвтивированным на кишечной палочке, содержащей ген нужного фермента, они приобретают способность синтезировать отсутствовавший у них фермент. Последнее свидетельствует о том, что Соответствующий участок ДНК из кишечной палочки был перенесен бактериофагом в фибробласты, где и был вмонтирован в них геном. Приобретенная таким образом способность синтезировать нужный фермент передается затем всем поколениям новых фибробластов. В этой связи генную инженерию можно назвать генной терапией. Генная инженерия открывает сегодня весьма широкие перспективы в области молекулярной генетики, селекции, биологии, медицины, сельского хозяйства и других областях знаний. [c.44]

Микробиологические исследования, проводимые в настоящее время в Польше, охватывают почти все ваншейшие направления в мире. Из области общей микробиологии следует отметить труды, посвященные таксономии, морфологии, цитологии и физиологии микроорганизмов, а также работы, связанные с их метаболизмом и генетикой. Ведутся исследования бактериоцинов, факторов резистентности к лекарствам и бактериофагов. В области прикладной микробиологии проводятся исследования, относящиеся к промышленной и сельскохозяйственной микробиологии, а также микробиологии вод, сточных вод и пищевых продуктов. Широко изучалось влияние химических факторов па микроорганизмы и разрабатывались методы исследований. [c.41]

Другой тип мутантов, сыгравших большую роль в развитии генетики фагов, был открыт Лурия, который еще в период зарождения генетики бактерий как науки изучал мутации Е. соН Топ - Ton т. е. от чувствительности к устойчивости по отношению к фагу Т1 (гл. VI). Аналогичные спонтанные мутации приводят к тому, что из чувствительных к фагу Т2 клеток Е. соН (Tto ) дикого типа образуются мутанты Tio ". Устойчивость этих бактериальных мутантов обусловлена структурной модификацией их клеточной оболочки, в результате которой не происходит стерео-специфической фиксации органов адсорбции отростка фага Т2 на соответствующих рецепторах клетки. В результате фаг уже не может присоединиться к клетке, и, следовательно, ДНК фага не может быть инъецирована внутрь клетки хозяина. Почему же тогда, несмотря на то что бактерии могут мутировать в устойчивую к фагу форму, в природе до сих пор существуют чувствительные к бактериофагу штаммы Почему в результате естественного отбора чувствительные формы не заменились устойчивыми Почему бактериальные вирусы до сих пор не лишились всех подходящих хозяев и не вымерли в результате этого Ответить на эти вопросы, как и на многие другие вопросы, касающиеся проблем эволюции, не так просто, однако одной из причин сохранения в природе бактериальных штаммов, чувствительных к фагу, могут быть открытые Лурия в 1945 г. мутанты с измененным спектром литического действия. Такие мутантные фаги с измененным спектром литического действия способны преодолеть устойчивость нечувствительных к фагу мутантов бактерий благодаря небольшим изменениям структуры органа адсорбции (по сравнению с фагом дикого типа). Эти структурные изменения позволяют мутантным органам адсорбции осуществлять стереоспецифическую реакцию с рецепторами мутантной фагоустойчивой бактерии, несмотря на модификацию клеточной оболочки, препятствующей присоединению фага дикого типа. Однако появление мутантов с измененным спектром литического действия ни в коей мере не может положить конец борьбе за существование, так как бактериальный штамм, устойчивый к фагу дикого типа и чувствительный к мутантному фагу с измененным спектром литического действия, может образовывать сверхустойчивый бактериальный мутант, устойчивый к обоим фагам. На появление сверхустойчивого бактериального штамма фаг, чтобы не оказаться побежденным, может ответить образованием мутанта со сверхизмененным спектром литического действия. Таким образом, сосуществование в природе бактерий и бактериальных вирусов поддерживается за счет тонкого мутационного равновесия, спасающего обоих антагонистов от полного вымирания. [c.280]

В предыдущих главах можно было встретить несколько упоминаний работах, проведенных с эукариотами. Более того, многие важные выводы о некоторых особенностях ауто- и гетерокаталитической функций ДНК были сделаны на основании данных, полученных при исследовании млекопитающих (в том числе и человека), т. е. организмов, стоящих на очень высоких ступенях эволюционной лестницы. Но в предыдущих главах ничего не было сказано о том, насколько закономерности, установленные при изучении Е. oli и бактериофагов, отражают особенности жизни более близких и знакомых нам организмов. Данная глава содержит краткий обзор некоторых проблем биологии эукариотов постольку, поскольку их можно объяснить с точки зрения достижений молекулярной генетики. Как будет видно, большинство нерешенных проблем биологии касается особенностей сложных многоклеточных организмов. Поэтому маловероятно, что эти проблемы будут разрешены в ходе дальнейшего исследования Е. oll. Однако можно с уверенностью сказать, что, каково бы ни было окончательное решение этих проблем, оно будет основываться на интеллектуальном фундаменте молекулярной генетики. [c.497]

Явление это, по-видимому, лежит в области пограничной вирусологии здесь нет четкой границы между клеточной и вирусной ДНК. В нормальных условиях перенос части генома от донора к реципиенту у многих бактерий совершается одним из двух механизмов трансформацией или конъюгацией бактерий. Таким же путем происходит и перенос плазмид, эписом и нехромосомных генов. А к ним относятся половые и бактериоциногенные факторы, большинство которых имеют некоторые общие свойства с бактериофагами. Особая роль лизогенизирующих и особенно трансдуцирующих фагов в генетике бактерий состоит в их способности переносить почти любую часть бактериальной хромосомы. Что касается самого понятия вирус, то, по-видимому, от различных компонентов клетки-хозяина вирус отличается лишь способностью [c.282]

Р. в Нанси. Его обучение на мед. ф-те Парижского ун-та (1939— 1940) было прервано войной. В 1940—1944 в качестве хирурга служил во французских войсках, сражавшихся против гитлеровцев в Северной Африке. В 1945— 1947 завершил свое мед. образование в Парижском ун-те. В 1950 начал работать нод руководством А. М. Львова в Пастеровском ин-те, с 1960 директор отдела клеточной генетики в этом ин-те. С 1955 проф. Коллеж де Франс, Осн, работы посвящены изучению механизма наследственности бактерий и бактериофагов и биохимическим эффектам мутаций. Изучал (с 1954) природу взаимоотношений между профагом и генетическим мат-лом бактерий. Исследовал генетику лизог ении. [c.164]

Еще в 1922 г. генетик Мёллер отметил два важных общих свойства бактериофагов и генов и те и другие способны к размножению, создавая точные копии самих себя и те и другие в результате мутаций могут принимать новые формы. Мёллер писал [c.89]

С другой стороны, если тельца Д Эрелля (бактериофаги) действительно представляют собой гены, в основных чертах сходные с генами хромосом, то это дает нам возможность подступиться к проблеме гена с совершенно новых позиций... Было бы слишком опрометчиво назвать эти тельца генами, однако мы должны признать, что какие-либо отличия между генами и ими нам не известны. Следовательно, мы не можем категорически отвергать возможность того, что когда-нибудь мы научимся растирать гены в ступке, а затем снова собирать их в пробирке. Должны ли генетики превратиться в бактериологов, химиков и физиков, одновременно оставаясь при этом зоологами и ботаниками Хотелось бы надеяться . [c.89]

В 1922 г. генетики считали, что менделевские гены могут находиться лишь в ядрах клеток. Бактериофаги явно много мельче бактериальных клеток. Не могут ли они представлять собой высвободившиеся гены, способные к размножению, лишь попадая в бактериальную клетку Эта гипотеза стимулировала множество исследований бактериофагов и других вирусов, исследований, частично подтвердивших идею Мёллера. [c.89]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология