انتقال غير محدد للبكتيريا. نقل محدد. نقل شظايا الحمض النووي البكتيري

التنبيغ هو نقل المادة الوراثية من خلية بكتيرية إلى أخرى بواسطة العاثيات. تم اكتشاف التنبيغ في عام 1952 من قبل N. Zinder وE. Lederberg باستخدام اثنين من طفرات العوز الغذائي من السالمونيلا تيفيموريوم. تم إجراء التجربة في أنبوب على شكل حرف I مفصول بمرشح زجاجي مسامي رفيع للغاية، وتم وضع السلالة 2A المعتمدة على الهيستيدين في جزء منه، وتم وضع السلالة المعتمدة على التربتوفان 22A في الجزء الآخر، وبعد مرور بعض الوقت، تم تصنيع البروتوفان ظهر التربتوفان في مزرعة السلالة 22A وقد ثبت أن السلالة 22A تحتوي على فج (P22) قادر على اختراق خلايا السلالة 2A، وهو أمر غير معروف تم إطلاق عامل يسمى قابل للتصفية، ومرر هذا العامل عبر المرشح وأعطى بعض خلايا السلالة 22A القدرة على تخليق التربتوفان، لذلك، عندما تم زرع الثقافة 22A في وسط لا يحتوي على التربتوفان، ظهر نمو هذه الثقافة.
أظهرت دراسة الحجم (استنادًا إلى حجم مسام المرشح)، ومعدل الترسيب، وحساسية هذا العامل القابل للترشيح للحرارة أنه مطابق لتلك الموجودة في العاثيات P22. وبناء على ذلك، تم التوصل إلى أن العاثيات الموجودة في مزرعة 22A مرت عبر المرشح، بالخلايا المصابة من السلالة 2A التي كانت حساسة لها، وأثناء عملية التكاثر أدخلت جزء من كروموسوم البكتيريا من هذه السلالة إلى داخلها. الجينوم. وبعد إطلاقها من الخلايا المتحللة، عادت العاثيات إلى مرفق الأنبوب، حيث كانت هناك خلايا من السلالة 22A. عندما أصيبت هذه الخلايا بالعدوى، نقلت العاثيات إليها جزءًا محصورًا من كروموسوم خلايا السلالة 2A، التي كانت مستقلة عن التربتوفان. نتيجة لدمج هذا الجزء في كروموسوم خلايا السلالة 22A، تم تشكيل المؤتلفات الأولية. في ثقافة السلالة 2A، لم تظهر البروتوتروف، حيث تم إفساد الخلايا.
يمكن للعاثية نقل الجينات المسؤولة عن خصائص الخلية المختلفة: مقاومة المضادات الحيوية، وتكوين السموم، والتضخم. أثناء النقل، كما هو الحال أثناء التحول، يتم نقل أجزاء صغيرة فقط من الحمض النووي - لا تزيد عن 1/100 من طول الكروموسوم البكتيري.
فقط بعض العاثيات المعتدلة لديها خصائص نقل، وهي العاثيات التي تحمل جزءًا من كروموسوم بكتيري كجزء من الجينوم الخاص بها. هذه العاثيات معيبة: فهي لا تحتوي على المجموعة الكاملة من الجينات الخاصة بها. وتبقى بعض جيناتها في الكروموسوم البكتيري (بدلاً من جينات الكروموسوم المأخوذة).
هناك ثلاثة أنواع من النقل: عام، وغير محدد، ومحدد، وفاشل.
يتم تحديد نوع التنبيغ من خلال شروط تكوين العاثيات الناقلة.
يتم إجراء النقل العام عن طريق العاثيات التي تتشكل أثناء الدورة التحللية. أثناء تكاثر العاثيات داخل الخلايا، يتم تدمير الكروموسوم البكتيري ويتم تضمين أجزاء عشوائية فردية منه في جزيئات العاثيات الناضجة. يتم تحديد حجم الجزء المتضمن من خلال سعة رأس الملتهمة. على سبيل المثال، تتضمن العاثيات P1 المنقولة 2.3% من كروموسوم E. coli، والعاثية P22، التي يكون جينومها أصغر 2.3 مرة من جينوم P1 (وبالتالي، سعة الرأس أصغر أيضًا)، وتتضمن 1% من كروموسوم السالمونيلا. في العاثيات المنقولة الفردية، يمكن استبدال كل الحمض النووي الخاص بها بالحمض النووي البكتيري. لذلك، يمكن لهذه العاثيات نقل أي جينات كروموسومية وإدراجها في أي جزء من الكروموسوم المتلقي. يمكن للعاثيات التي توفر مثل هذا النقل أن تنقل الجينات التي تتحكم في الاحتياجات الغذائية للبكتيريا، والخصائص الأنزيمية، ومقاومة الأدوية، والخصائص المصلية والفوعة، أي أي خصائص للخلية المانحة.
يتم إجراء نقل محدد عن طريق العاثيات المتكونة نتيجة لتحريض البكتيريا اللايسوجينية (على سبيل المثال، عن طريق تشعيعها بالأشعة فوق البنفسجية)، أو أثناء الإطلاق التلقائي للنبي من الكروموسوم. في الحالات العامة، يمكن للعاثية النامية، عند استبعادها من الكروموسوم، أن تضم في جينومها فقط قطعة كروموسوم قريبة، تاركة جزءًا من جينومها في الكروموسوم. على عكس العاثيات التي تنفذ النقل العام، والتي يسود فيها الحمض النووي البكتيري الجينومي، في العاثيات ذات النقل المحدد، فإن الجزء الرئيسي من الجينوم هو الحمض النووي العاثي. أثناء عملية تحلل البكتيريا الحساسة، يرتبط جينوم العاثيات الخاصة بالانتقال المحدد فقط بأجزاء معينة من الكروموسوم i للبكتيريا، أي أن العاثي لديه نقطة ارتباط محددة على الكروموسوم. لذلك، عند إطلاقها، تلتقط هذه العاثيات فقط منطقة قريبة محددة بدقة من الكروموسوم البكتيري وتنقلها إلى الخلية المتلقية. تم إنشاء هذه القدرة على تنبيغ محدد في العاثي X من الإشريكية القولونية، والذي، أثناء عملية تحلل الخلايا، يتم تثبيته دائمًا على الكروموسوم البكتيري بجوار الجينات التي تتحكم في تخمير الجالاكتوز (جالاكتوكيناز وجلاكتوزيل ترانسفيراز)، وينقلها إلى جال الخلية المتلقية -. مع تنبيغ محدد، تتلقى الخلية المتلقية جينات محددة بدقة.
يحدث النقل المجهض بنفس الطريقة التي يحدث بها النقل غير النوعي، لكن جزء الكروموسوم المانح الذي أدخلته العاثيات إلى الخلية المتلقية لا يتم تضمينه في الكروموسوم ولا يتم تكراره، ولكنه يقع في سيتوبلازم الخلية. أثناء انقسام الخلايا، يتم نقل هذا الجزء إلى خلية ابنة واحدة فقط، وهذه الخلية فقط تحمل خاصية جديدة يتحكم فيها الجين المُدخل للخلية المانحة.
يجب التمييز بين التحويل وتحويل بالعاثية. أثناء النقل من أي نوع، تحدث التغييرات فقط في تلك الخلايا المصابة بالعاثيات والتي تم إدخال الحمض النووي للبكتيريا المانحة إليها، أي التي كانت مصابة بالعاثيات الناقلة. هذه كمية صغيرة جدًا من السكان البكتيريين. تكون التغييرات الناتجة عن العاثيات المنقولة ثابتة جدًا، وتنتقل إلى النسل وتستمر حتى عندما تفقد الخلية العاثيات.
العاثيات والليسوجينيك والتحويل هي تغييرات في النمط الظاهري (خصائص الخلية) ناجمة عن إصابة الخلية بالعاثية المعتدلة. التغييرات هنا ناتجة عن جينات العاثيات. يمكنهم التحكم بشكل مباشر في تخليق جزء منفصل أو التفاعل مع الأجزاء البكتيرية، مما يؤدي إلى تغيير النمط الظاهري للخلية. في أغلب الأحيان، يؤثر تحويل العاثيات على تخليق أو نشاط الإنزيمات التي تتحكم في تكوين المكونات الخلوية، والذي يصاحبه تغيرات في شكل المستعمرات. وبالتالي، يؤدي تحلل السلالات الخشنة من المتفطرات إلى تكوين مستعمرات ناعمة. تواجه جميع الخلايا المصابة بالعاثية التغيير (الخلايا المنفردة أثناء عملية النقل). أثناء تحويل العاثيات، يتم الحفاظ على التغييرات في النمط الظاهري البكتيري طالما أن العاثيات موجودة في الخلية.

جدول محتويات موضوع "العناصر الوراثية للبكتيريا. الطفرات في البكتيريا. النقل.":
1. هجرة العناصر الوراثية للبكتيريا. الترانسبوزونات. البكتيريا كعناصر وراثية مهاجرة.
2. الطفرة. الطفرات في البكتيريا. المطفرة. الطفرات العفوية. الطفرات الخلفية (الانتكاسات).
3. الطفرات المستحثة في البكتيريا. الطفرات الكيميائية. الطفرات الإشعاعية. أنواع الطفرات.
4. إصلاح الحمض النووي البكتيري. أنظمة إصلاح الحمض النووي. التعويض عن اختلال الوظائف نتيجة الطفرات. قمع داخل الوريد. قمع خارج المنشأ.
5. نقل الحمض النووي البكتيري. اقتران البكتيريا. عامل F للبكتيريا.
6. تحول البكتيريا. مراحل التحول البكتيري. رسم خرائط الكروموسومات البكتيرية.

8. خصائص البكتيريا. التغيرات غير الوراثية في خصائص البكتيريا. د- المستعمرات. ص - المستعمرات. م - المستعمرات. د- مستعمرات البكتيريا.

توصيل- نقل البكتيريا إلى الخلية المصابة لأجزاء من المادة الوراثية للخلية التي كانت تحتوي في الأصل على العاثيات. نقل البكتيرياينقل عادةً جزءًا صغيرًا فقط من الحمض النووي المضيف من خلية (مانحة) إلى أخرى (متلقية).

أبرز ثلاثة أنواع من النقل: غير محدد(عام)، محددو مجهض. في الخلية المصابة بالعاثية، أثناء تجميع المجموعة الوليدة، يمكن لشظايا الحمض النووي البكتيري أو البلازميدات أن تخترق رؤوس بعض العاثيات جنبًا إلى جنب مع الحمض النووي الفيروسي. تقتصر الفيروسات في حجم المادة الوراثية على حجم الرأس. إذا تم شق الحمض النووي للخلية البكتيرية بواسطة العاثيات في مكان غير نمطي، فمن أجل تحرير مساحة لجزء من الحمض النووي الصبغي، يتم "التضحية" ببعض أجزاء الحمض النووي الفيروسي، مما يؤدي إلى فقدان بعض مكوناتها. وظائف. في هذه الحالة، قد يصبح جسيم العاثيات معيبًا. يمكن أن يصل عدد العاثيات غير الطبيعية إلى 0.3% من إجمالي عدد البنات.

والعاثية الناتجة هي الجسيم الذي يسبب نقل غير محدد (عام).. بهذا النموذج تنبيغيمكن إدخال أي جينات تقريبًا إلى الخلايا المتلقية.

مع نقل غير محدد عن طريق بالعاثيةيمكن نقل أي جزء من الحمض النووي للمضيف، وباستخدام حمض نووي محدد فقط أجزاء محددة بدقة من الحمض النووي. أفضل مثال معروف على التنبيغ النوعي هو ذلك الذي يتم تنفيذه بواسطة العاثيات. نظرًا لأن هذه العاثيات، عند انتقالها إلى حالة العاثيات، يتم تضمينها في الكروموسوم البكتيري بين الجينات التي تشفر تخليق الجالاكتوز والبيوتين، فيمكنها نقل هذه الجينات أثناء عملية النقل. أثناء عملية النقل المجهضة، لا يتم دمج جزء الحمض النووي المُدخل الخاص بالمتبرع في الجينوفور الخاص بالمتلقي، ولكنه يبقى في السيتوبلازم، حيث يتم نسخ الحمض النووي الخاص به ولكن لا يتم تكراره. وهذا يؤدي إلى حقيقة أنه أثناء انقسام الخلايا ينتقل إلى خلية واحدة فقط من الخلايا الابنة (أي الموروثة أحادي الخط) ثم يُفقد في النسل.

خصائص نقل جزيئات فجما يلي:

تحمل الجزيئات جزءًا فقط الحمض النووي بالعاثيةأي أنها ليست فيروسات وظيفية، بل هي عبارة عن حاويات تحمل أجزاء من الحمض النووي البكتيري.

مثل الآخرين الفيروسات المعيبة، الجسيمات غير قادرة على التكرار.

نقل العاثياتقد يحتوي أي جزء من كروموسوم المضيف على جينات تمنح البكتيريا المتلقية بعض المزايا (على سبيل المثال، جينات مقاومة المضادات الحيوية أو الجينات التي تشفر القدرة على تصنيع مواد مختلفة). ويسمى هذا اكتساب البكتيريا لخصائص جديدة ظاهرة الليزوجني.

ظاهرة النقليمكن استخدامها لرسم خريطة للكروموسوم البكتيري إذا تم اتباع نفس المبادئ المتبعة في رسم الخرائط باستخدام ظاهرة التحول.

نقل محدد

وهو يختلف عن غير النوعي في أنه في هذه الحالة، تقوم العاثيات الناقلة دائمًا بنقل جينات معينة فقط، وهي تلك الموجودة في كروموسوم الخلية اللايسوجينية على يسار attL أو على يمين attR. يرتبط النقل النوعي دائمًا بدمج العاثيات المعتدلة في كروموسوم الخلية المضيفة. عند الخروج (الاستبعاد) من الكروموسوم، يمكن للنبي أن يلتقط جينًا من الجانب الأيسر أو الأيمن، على سبيل المثال، إما gal أو bio. ولكن في هذه الحالة، يجب أن تفقد نفس الكمية من الحمض النووي الخاص بها من الطرف المقابل بحيث يظل طولها الإجمالي دون تغيير (وإلا فلا يمكن تعبئتها في رأس العاثيات). ولذلك، مع هذا النوع من الاستثناء، فإن

نقل محدد في الإشريكية القولونيةلا يتم تنفيذها عن طريق فج لامدا فحسب، بل أيضًا عن طريق فاج لامبود وغيرها من العاثيات ذات الصلة. اعتمادًا على موقع مواقع attB على الكروموسوم، عندما يتم استبعادها، يمكنها تشغيل جينات بكتيرية مختلفة مرتبطة بالعاثية وتحويلها إلى خلايا أخرى. يمكن للمادة المدمجة في الجينوم أن تحل محل ما يصل إلى ثلث المادة الوراثية للعاثية.

عندما تصاب الخلية المتلقية بالعدوى، تندمج العاثيات الناقلة في كروموسومها وتُدخل جينًا جديدًا (سمة جديدة) إليها، ولا تتوسط في عملية تحويل اللايسوجين فحسب، بل أيضًا تحويل اللايسوجين.

وبالتالي، إذا كانت العاثيات أثناء النقل غير النوعي مجرد ناقل سلبي للمادة الوراثية، فعند التنبيغ النوعي، تتضمن العاثيات هذه المادة في جينومها وتنقلها، مما يؤدي إلى تحلل البكتيريا، إلى المتلقي. ومع ذلك، يمكن أن يحدث التحويل اللايسوجيني أيضًا إذا كان جينوم العاثيات المعتدلة يحتوي على جيناته الخاصة التي لا تمتلكها الخلية، ولكنها مسؤولة عن تخليق البروتينات الأساسية. على سبيل المثال، فقط مسببات أمراض الخناق التي تحتوي على نبيء معتدل يحمل عامل السم يتم دمجها في كروموسوماتها لإنتاج ذيفان خارجي. وهو المسؤول عن تخليق سم الخناق. بمعنى آخر، يتسبب سموم العاثيات المعتدلة في تحويل عصية الخناق غير السامة إلى عصية سامة.

طريقة طبقة الآجار هي كما يلي. أولاً، تُسكب طبقة من الأجار المغذي في الكوب. بعد التصلب، يضاف 2 مل من أجار 0.7%، مذابًا ومبردًا إلى 45 درجة مئوية، إلى هذه الطبقة، والتي تضاف إليها أولاً قطرة من المعلق المركز للبكتيريا وحجم معين من تعليق العاثيات. بعد أن تتصلب الطبقة العليا، يتم وضع الكوب في منظم الحرارة. تتكاثر البكتيريا داخل الطبقة الناعمة من الأجار، وتشكل خلفية معتمة مستمرة، حيث تكون مستعمرات العاثيات مرئية بوضوح على شكل بقع معقمة (الشكل 84، 2). يتم تشكيل كل مستعمرة عن طريق تكاثر فيروس واحد من العاثيات الأولية. يسمح استخدام هذه الطريقة بما يلي: أ) من خلال عد المستعمرات، تحديد عدد الفيروسات العاثيات القابلة للحياة في مادة معينة بدقة؛

ب) دراسة التباين الوراثي في ​​العاثيات بناءً على السمات المميزة (الحجم، والشفافية، وما إلى ذلك).

وفقا لطيف عملها على البكتيريا، وتنقسم العاثيات إلى متعدد التكافؤ(البكتيريا المرتبطة بالليز، على سبيل المثال، عاثية السالمونيلا متعددة التكافؤ تقوم بتحليل جميع أنواع السالمونيلا تقريبًا)، أحادي البلع(إنها تتحلل البكتيريا من نوع واحد فقط، على سبيل المثال، العاثيات Vi-I تتحلل فقط العوامل المسببة لحمى التيفوئيد) و نوع محددالعاثيات التي تقوم بشكل انتقائي بتحليل أنواع معينة من البكتيريا داخل النوع الواحد. وبمساعدة هذه العاثيات، يتم إجراء التمايز الأكثر دقة للبكتيريا داخل النوع الواحد، وتقسيمها إلى متغيرات العاثيات. على سبيل المثال، باستخدام مجموعة العاثيات Vi-II، يتم تقسيم العامل المسبب لحمى التيفوئيد إلى أكثر من 100 متغير من العاثيات. نظرًا لأن حساسية البكتيريا تجاه العاثيات هي سمة مستقرة نسبيًا مرتبطة بوجود المستقبلات المقابلة، فإن كتابة العاثيات لها أهمية تشخيصية ووبائية مهمة.