חיידקים: גנטיקה ומנגנונים להעברת מידע גנטי

האבולוציה של זן האדם מובטחת על ידי המיוזה של תאי הנבט והתאחדותם (הפריה) שלאחר מכן. באופן זה הדורות החדשים יורשים מחצית מהפטריוטיקה הגנטית מהאב ומחציתם מהאם.

מכיוון שחיידקים מתרבים באופן א -מיני, על ידי ביקוע בינארי פשוט, ההתפתחות שלהם מובטחת על ידי שני מנגנונים עיקריים: של מוטציות ושל רקומבינציות.

מוטציות: אירוע אקראי המתבטא בשינויים והחלפות ברמת רצפי הנוקלאוטיד המרכיבים את הגנום החיידקי.

המלצות: נובעים ממנגנוני העברת גנים: חיידק תורם מעביר רצפי מוקליאוטידים לחיידק הנמען, המשלב אותם בגנום שלו על פי מנגנון של רקומבינציה הומולוגית. כל זה מוביל לרכישת מאפיינים חדשים, כגון הקפסולה, היכולת לייצר רעלים מסוימים, גורמי עמידות לאנטיביוטיקה וכו '.

בחיידק הגנום כלול בכרומוזום היחיד ולפעמים גם בסביבות אקסטרכרומוזומליות, הנקראות PLASMIDS, בעלות אותו מבנה על -ספיראלי אך בעל קוטר קטן יותר. הפלסמידים ניחנים בשכפול אוטונומי ויכולים לקודד, למשל, לרעלים, פילי, אדים, בקטריוצינים או גורמי עמידות; חלק מהפלסמידים יכולים להשתלב גם בגנום החיידקי ובהמשך להפוך לעצמאים; במקרים אלה הם נקראים EPISOMS. באופן כללי, לפיכך בפלסמידים אנו מוצאים את המידע הגנטי של דמויות עזר, לא חיוני. להישרדות החיידק.

לחלק מהפלסמידים יש ספקטרום צר של מארחים פוטנציאליים, בעוד שאחרים בעלי ספקטרום רחב יותר (מה שאומר שניתן להעבירם לחיידקים שונים).

כדי להעביר את החומר הגנטי, ואז פלסמידים או רצפים גנומיים, החיידקים פיתחו שלושה מנגנונים שונים, הנקראים: טרנספורמציה, צמיחה והתמרה. לאלה ניתן להוסיף רביעית, הנקראת TRANSPOSITION, דרכה מועבר חומר גנטי מאזור אחד של הכרומוזום למשנהו, או מהפלסמיד לכרומוזום, בתוך החיידק עצמו.

טרנספורמציה נְטִיָה העברה

מעבר של שברי DNA חופשיים, שמקורם בתמוגה חיידקית, לחיידק נמען.

העברת גנים באמצעות מגע פיזי בין שני חיידקים, מהם התורם נקרא F + (פוריות חיובית) ויש לו להוביל מצומדות, ואילו המקבל F-.

ההעברה מתווכת על ידי וירוס חיידקי הנקרא בקטריופאג.

טרנספורמציה: ניתן לחלק את תהליך השינוי לשלבים נפרדים:

1) קשר בין DNA לתא

2) כניסת DNA לתא

3) רקומבינציה של DNA חופשי הנכנס לחיידק הנמען

4) ביטוי פנוטיפי

DNA שצריך לשנות הוא חייב להיות:

1) סליל כפול

2) עם משקל מולקולרי גבוה מ- 106 דלטון

3) יש "אנלוגיה גבוהה לדנ"א של התא הנמען

תא הקולטן, מצדו, חייב להיות במצב פיזיולוגי הנקרא כשירות. תא הוא כשיר כאשר הוא נמצא בסוף צמיחתו האקספוננציאלית או הלוגריתמית; בשלב זה, למעשה, סינתזת החלבון היא מקסימלית וגורמי יכולת ( חלבונים המאפשרים להיכנס ל- DNA).

חיבור: מורכב בהעברה ישירה של חומר גנטי באמצעות מגע פיזי בין שני תאים חיידקיים.

חלק מהחיידקים מכילים פלסמיד, הנקרא גורם F, המקודד לחלבונים היוצרים את ערימת הצמידה. לפלסמיד זה, הניחן בשכפול אוטונומי, יש גנים המאפשרים לו לשכפל ולהעביר מחיידק F + אחד למשנהו (F-).

שלבי הצמידה: חיידק F + פוגש חיידק F ונוצר גשר מליטה. בשלב זה הפלסמיד מתחיל לשכפל את עצמו במנגנון שנקרא מעגל מתגלגל (בכיוון 5 "- 3"), שבמהלכו עובר אחד משני ההמיאלים דרך הפילוס. בסוף השכפול וההעברה, יש לנו שני F +, מכיוון שהראשון שומר את העותק של הפלסמיד, בעוד ה- F- מקבל את ההמיאל השני, ולאחר מכן כפילים ויוצרים את הפלסמיד.

לפעמים (לעיתים רחוקות) בתא F + הפלסמיד יכול להשתלב בכרומוזום. התאים החדשים שבהם הפלסמיד משולב נקראים HFR (תדירות גבוהה של רקומבינציה). בתאים אלה הפלסמיד המשולב מעביר את מאפייניו לכרומוזום, כגון זה של העברה מחיידק A לחיידק B; לכן הגנים של הראשונים יכולים להשתלב עם אלה של האחרונים.

אם שמים חיידק HFR במגע עם F- נוצר גשר הצמידה, ששולח אות העברת גנים שעבורו נוקלאז חותך "סליל, הכרומוזום מתחיל להשתכפל עם מנגנון מעגל מתגלגל, וההעתק שאליו הוא עובר תא F החל מנקודת החיתוך.

המעבר של "הכרומוזום כולו אורך כ- 90", אך גשר הצמידה שביר ולעתים קרובות נשבר לפני השלמת ההעברה, כך שרק ראש הפלסמיד וכמה גנים הקרובים אליו עוברים; החלק הסופי, לעומת זאת, המכיל את הפקטור F, אינו עובר. כתוצאה מכך, תא F אינו הופך ל- HFR וגם לא ל- F +, אלא רוכש רק חלק מהמאפיינים של חיידק התורם.

ה- DNA התורם יכול לשלב מחדש את הכרומוזום של התא המקבל ולתת לחיידק תווים גנטיים חדשים. בפעמים אחרות ניתן לפגוע ב- DNA ואין שינוי.

בנוסף לגורמי ה- F ישנם גם גורמי ה- R המכונים (המובילים לעמידות לאנטיביוטיקה); הם תמיד פלסמידים המכילים את רצפי גורמי F, שאחרים קשורים אליהם לעמידות לאנטיביוטיקה. לאחר מכן ישנם גורמי COL, המקודדים לחלבונים הנקראים קוליצינים או בקטריוצינים, כלומר חומרים בעלי פעילות חיידקית, בעזרתם החיידק מתגונן ותוקף את התאים האחרים כדי לכבוש את אתרי ההתיישבות.

ישנם גם גורמי אף אוזן גרון, המקודדים לאנטרוטוקסינים ואופייניים לכמה גזעי Escherichia Coli (הנמצאים בדרך כלל באורגניזם), המסוגלים לייצר אנטרוטוקסינים פעילים ברירית המעי הדק.

פילה מינית אופיינית וייחודית ל- GRAMs - אך הצמידה מתרחשת גם ב- GRAM +, המכילים פלסמידים המסנתזים חלבונים מסוימים, אשר - המופרשים מבחוץ - מובילים לצבירה בין F + לחיידקי F אחרים (מבלי להיעזר ב- al pilo che non c הצמידה היא אולם אירוע נדיר.