Бактерии конъюгация

Рис. 2.18. Схема процесса конъюгации у бактерий

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]

Для прокариот характерны гаплоидные ядра, хотя при половой конъюгации бактерий, а также в некоторых экспериментальных условиях образуются частично диплоидные клетки, содержащие двойной набор отдельных генов. [c.18]

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]

Рекомбинантная ДНК проникает в клетки бактерий, характеризующихся низкой частотой трансформации, таким же образом, как плазмидная ДНК из донорской клетки в реципиент-ную в естественных условиях. Некоторые плазмиды обладают способностью создавать межклеточные контакты, через которые они и переходят из одной клетки в другую. Образование контактов между донорной и реципиентной клетками обеспечивается конъюгативными свойствами плазмид, а сам перенос ДНК - мобилизационными. Большинство плазмид, которые используются в работах с рекомбинантными ДНК, не обладают конъюгативными функциями и поэтому не могут переходить в реципиентные клетки путем конъюгации. Однако проникновение в клетку некоторых плазмидных векторов все-таки происходит при наличии в этой клетке второй плазмиды, обладающей конъюгативными свойствами. Таким образом, введя в клетку, несущую мобилизуемый плазмидный вектор, плазмиду с конъюгативными функциями, можно трансформировать клетки-реципиенты, с трудом поддающиеся трансформации другими способами. [c.77]

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]

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]

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 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]

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]

Теперь, когда процесс конъюгации доказан для многих родов и видов бактерий, можно надеяться на успех использования его в целях изучения генетических рекомбинаций и для получения практически ценных штаммов — продуцентов аминокислот, витаминов и других веществ, а также для производства вакцин. [c.108]

В этих целях чаш,е прибегают к методу конъюгации бактерий Однако следует иметь в виду, что виды с небольшой генетической гомологией (тем более — при отсутствии ее ) слабо конъюгируют или не конъюгируют совсем и обмена генами между ними практически не наблюдается Здесь перспективным оказывается метод слияния протопластов, ныне широко используемый в работе с прокариотами и эукариотами [c.181]

Процесс конъюгации очевидно распространен в природе. В результате обмена генетическим материалом вследствие конъюгации появляются штаммы бактерий, обладающие атипичными признаками. [c.110]

При конъюгации бактерии Шг-штамма с бактерией F (женской) происходит следующее в какой-то точке, расположенной близко от конца интегрированного фактора F, хромосома начинает реплицироватьсяу [c.190]

Хромосомную карту Е.соИ можно получить, если смешать клетки Hfr и р- и дать возможность конъюгации происходить в течение опре-деленного интервала времени, а затем клетки интенсивно перемешать, например, в гомогенизаторе Уоринга. В результате этой процедуры все конъюгационные мостики разрушаются и процесс спаривания бактерий прерывается. Спаривание прерывают через разные промежутки времени и определяют наличие в бактериях-реципиентах генов, перенесенных иа Клеток донорного штамма. При помощи этого метода было показано,, что для полного переноса хромосомы при 37 °С требуется приблизительно 100 мин и что локализацию любого гена в хромосоме можно приблизительно установить по времени, необходимому для переноса этого гена в клетку-реципиент. В действительности, однако, все выглядит несколька сложнее. Поскольку полный перенос всей хромосомы осуществляется редко, в опытах обычно используются разные подштаммы Е. соИ К-12, У которых фактор F расположен в разных местах во всех случаях гены,, локализованные по часовой стрелке сразу же за точкой интеграции (рис. 15-1), переносятся быстро и с высокой частотой. [c.191]

Процесс конъюгации подразделяют на четыре фазы 1) конъюгиро-вание клеток противоположного типа скрещивания, 2) перенос генетического материала через конъюгационный мостик из мужской клетки в женскую, 3) включение всего или части переданного генетического материала в хромосому клетки-реципиента, 4) сегрегация образовавшейся рекомбинантной хромосомы (рис. 2.18). Специальные генетические факторы, передающиеся при конъюгации бактерий, называются эписомами. [c.107]

Большинство П. может передаваться от одной бактерии к другой при конъюгации клеток (трансмиссибельные П.). Такие П. способны провоцировать конъюгацию между бактериями и тем самым обеспечивают собственную миграцию от клетки к клетке и распространение среди бактерий. Нетрансмиссибельные П. передаются благодаря конъюга-тивным плазмидам-помощникам. Во мн. случаях для переноса П. между клетками необязательна конъюгация последних. Так, мелкие П. могут передаваться в виде коинте-гратов с бактериофагами (вирусами микробов). [c.552]

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]

О другом виде выростов у бактерий даже не подозревали, пока не стали применять в этой области электронный микроскоп. Это тончайшие (толщиной всего от 3 до 25 нм) длинные нити— так называемые пили (или фимбрии) (рис. 1-2,Л). Функция их во многих случаях неизвестна, хотя показано, что клетки с большим количеством этих придатков легко соединяются друг с другом. Некоторые пили (F-пили) у Е. oli и родственных организмов играют, по-видимому, специфическую роль при конъюгации. [c.22]

Белки, входящие в состав пластичного слоя, подразделяют ( в зависимости от выполняемых функций) на основные ( мажорные) и второстепенные (минорные). К мажорным белкам относят пори-ны, образующие трансмембранные каналы, вовлеченные в транспорт ионов и гидрофильных соединений из внешней среды в периплазму. Они пропускают вещества с молекулярной массой порядка 6000 Да. Минорные белки также могут участвовать в транспорте веществ через пластичный слой (путем облегченной диффузии или активного транспорта молекул). Некоторые белки играют роль рецепторов для вирусов бактерий и бактериоцинов, а также для донорских пилей при конъюгации. [c.17]

Чтобы проверить, можно ли создать бактерию, обладающую более широкими катаболическими возможностями и в то же время способную расти и развиваться при низких температурах, плазмиду TOL (детерминирует разрушение толуола) ме-зофильного штамма Pseudomonas putida перенесли с помощью конъюгации в психрофильный (с низким температурным оптимумом) штамм, ути-лизирутощий салицилат при температуре, близкой к О °С. Трансформированный штамм содержал введенную в него плазмиду TOL и собственную плазмиду SAL, детерминирующую разрушение салицилата, и был способен утилизировать как салицилат, так и толуол в качестве единственного источника углерода при 0°С (табл. 13.2). Психрофильный штамм дикого ти- [c.281]

Объединение разных метаболических путей в одном микроорганизме с помошью конъюгации -это лишь один из способов создания бактерий с новыми свойствами. Расширить их катаболиче-ские возможности можно и другим путем, модифицируя гены, кодирующие ферменты того или [c.281]

Конъюгация ( onjugation) Форма полового процесса. У бактерий — однонаправленный перенос ДНК из одной контактирующей клетки в другую. [c.551]

Разнообразные функции выполняют макромолекулы, локализованные частично или полностью на внешней стороне клеточной стенки, контактирующей с окружающей средой это специфические рецепторы для фагов и колицинов антигены (липополисахарид грамотрицательных эубактерий, тейхоевые кислоты фамположительных) макромолекулы, обеспечивающие межклеточные взаимодействия при конъюгации, а также между патогенными бактериями и тканями высших организмов. [c.37]

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]

Конъюгация — это процесс гибридизации при установленном клеточном контакте между разнополовыми клетками бактерий и частичном или полном переносе генетического материала из мужской особи в женскую. [c.107]

Генетика — наука о наследственности прошла сложный путь своего развития, фактические данные и обоснованные гипотезы в ней были, к сожалению, использованы даже для утверждения таких социально-политических доктрин, которые противоречили научным истинам, этике и здравому смыслу (например, попытка обоснования превосходства одних рас людей над другими, полное отрицание генов как якобы надуманных, "мифических" и несуще-ствуюш их структур в зародышевых клетках любых организмов, доминируюш ую зависимость наследственности от условий внешней среды обитания того или иного вида, отрицание внутривидовой борьбы и признание межвидовой в параллели с борьбой классов в человеческом обш естве, и т д ) Подобные грустные страницы в истории генетики канули в вечность и этому помогло выдающееся событие в науке, когда Дж Уотсон и Ф Крик в 1953 г расшифровали двойную спираль ДНК и подвели материальнзто базу под ранее упомянутый "мифический" ген — материализация гена С тех пор прошло более 40 лет, и трудно охватить все области генетической науки, где бы ни были сделаны открытия или которые не получили бы мощного стимула для своего развития, включая современную биотехнологию Однако на фоне всех достижений в течение последних 20 лет, нельзя забывать о том, что М Фишер еще в 1868 г открыл нуклеин, Ф Гриффит в 1928 г описал явление трансформации у бактерий, а О Т Эйвери, К М Мак-Леод и М Мак-Карти в 1944 г доказали, что трансформирующим агентом является ДНК, Ж Ледерберг в 1947 г открыл процесс конъюгации у Е oh, а позже было доказано, что спаривание клеток бактерий обусловлено генетически [c.155]

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]

Фимбрии. Поверхность некоторых бактерий покрыта очень тонкими прямыми волосками — фимбриями. Они встречаются как у подвижных, так и у неподвижных форм бактерий. Их количество велико и может исчисляться тысячами. Назначение фимбрий неизвестно, однако есть указание на активное участие фимбрий в процессах адсорбции бактерий частицами минералов. У некоторых бактерий, например Es heri hia oli штамм К-12, имеются на поверхности клетки тонкие трубчатые отростки — f-пили, участвующие в половом процессе — конъюгации. Пили выявлены у клеток-доноров (один-два на клетку). [c.30]

Полагают, что фактор F представляет собой фрагмент ДНК и является плазмидой, причем в клетках F эта плазмида автономна, в то время как в клетках Hfr она включена в хромосому. Это предположение подтверждается тем, что при обработке клеток F акридиновым оранжевым плазмида F утрачивается, по тот же краситель не оказывает действия на клетки Hfr. Особенностью донорных клеток является наличие на их поверхности выростов, которые называют F-пилями, играющих роль в конъюгации, в процессе которой происходит спаривание клеток ири помощи F-пилей. В свою очередь ДНК плазмиды F внедряется в хромосому клетки-донора и разрывает ее кольцевую структуру. Затем линейный участок ДНК, оканчивающийся отрезком, соответствующим ДНК плазмиды F, внедряется в клетку-реципиент. При этом участок ДНК плазмиды F редко попадает в реципиентную бактерию. В результате конъюгации образуется зигота. Донорская ДНК в зиготе может интегрироваться в хромосому реципиента, а также реплицироваться независимо от генома реципиентной клетки. Полагают, что механизм интеграции представляет собой разрыв — воссоединение . [c.110]

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]

Другим примером генетической рекомбинации служит конъюгация бактерий. Обычно бактерии размножаются вегетативным путем, с помощью простого роста и деления. Однако у некоторых видов бактерий время от времени происходит половая конъюгация. В процессе такой конъюгации часть одной из цепей (или вся цепь) хромосомы донорной клетки переносится через пиль-длинный соединительный канал-в реципиентную клетку того же вида (рис. 30-13). Донор-ная клетка обозначается как Р или (-I- )-клетка, так как она несет половой фактор Р реципиентная клетка, не содержащая Р-фактора, называется (—)- клеткой. В результате половой конъюгации реципиентная клетка приобретает несколько новых генов, которые встраи- [c.976]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология