Негізгі айырмашылық – Жалпыланған және мамандандырылған трансдукция
Трансдукция – бактериофаг арқылы ДНҚ-ны бір бактериядан екінші бактерияға тасымалдайтын механизм. Бактериофаг - бұл бактерияны жұқтыратын және оның ішінде көбейетін вирус. Ол бактерияның жасуша қабырғасына жабысып, оның ДНҚ-сын бактерияға енгізуге қабілетті. Бактерияның ішінде вирустық ДНҚ репликацияланады және көптеген жаңа бактериофагтарды жасау үшін қажетті компоненттер мен ферменттерді жасайды. Бұл процесс кезінде бактериялық ДНҚ бөліктерге бөлініп, вирустық геноммен біріктіріледі немесе вирустық ДНҚ бактериялық ДНҚ-мен тікелей біріктіріледі. Жаңа бактериофагтардың ішінде бактериялық ДНҚ болады. Бұл бактериофагтар басқа бактерияларды жұқтырған кезде, бактериялық ДНҚ араласады. Трансдукция бактериофаг түріне байланысты литикалық цикл немесе лизогендік цикл арқылы болуы мүмкін. Демек, трансдукцияның екі түрі бар, атап айтқанда жалпыланған трансдукция және арнайы трансдукция. Жалпыланған және мамандандырылған трансдукцияның негізгі айырмашылығы мынада: жалпыланған трансдукция жаңа бактериофагтар шығарылған кезде бактерия жасушасы ыдырайтын вирулентті бактериофагтармен жүзеге асырылады, ал мамандандырылған трансдукция бактериялық жасуша ыдырамайтын қалыпты бактериофагтармен жүзеге асырылады және вирустық ДНҚ бактериямен интеграцияланады. ДНҚ және бактериялардың ішінде бірнеше ұрпақ бойына профагиялық кезеңде өмір сүреді.
Жалпыланған трансдукция дегеніміз не?
Бактериофагтардың екі түрі бар: вирулентті және қалыпты. Вирулентті бактериофаг иесі бактерияны өлтіруге қабілетті. Олар әрқашан иесі бактериялардың өліміне әкелетін литикалық өмірлік циклден өтеді. Бактерияны вирулентті бактериофагпен жұқтыру және екінші инфекция кезінде бактериялық ДНҚ-ны басқа бактерияға тасымалдау жалпыланған трансдукция деп аталады. Демек, генерализацияланған трансдукцияны бактериофагтың литикалық циклі кезінде вирулентті бактериофагтың бактериялық ДНҚ-ның бір бактериядан екінші бактерияға беруі ретінде анықтауға болады. Бактериялық ДНҚ тасымалдануы жаңа фагтардағы генетикалық материалды орау қателеріне байланысты болады. Жаңа репликацияланған вирустық ДНҚ-ны жаңа фагтарға орау төмен сенімділікті көрсетеді. Демек, генетикалық материалды орау кезінде бактериялық ДНҚ-ның кішкене бөліктері немесе вирустық ДНҚ бар рекомбинирленген бактериялық ДНҚ фагтарға қате енгізілуі мүмкін. Егер бактериялық ДНҚ вирус капсидінің ішіне кездейсоқ енгізілсе, екінші инфекция бұл ДНҚ-ны басқа бактерияға енгізеді. Осылайша, трансдукция екі бактерия арасында сәтті аяқталады.
Инфекциядан кейін вирулентті фагтар өз ДНҚ-сын репликациялау үшін бактериялық жасуша механизмін басқара алады. Вирус сонымен қатар бактериялық хромосоманы ұсақ бөліктерге ыдыратуға қабілетті болады және жиналған фагтарды шығару үшін бактериялық жасуша қабырғасының кенет бұзылуына әкеледі, бұл жасуша өліміне әкеледі.
Жалпы трансдукция процесі
Жалпыланған трансдукция - бұл бактериялар қысқа уақыт ішінде өлетін жылдам процесс. Бактериофаг бактериялық ДНҚ-ны бөлшектеуге, бактерия жасушасын жоюға қабілетті. Жалпыланған трансдукция қадамдарын төмендегідей қорытындылауға болады.
- Вирулентті (литикалық) бактериофаг бактерияны жұқтырады.
- Фаг геномы бактерия жасушасына енеді.
- Вирус өзінің ДНҚ-сын және басқа қажетті компоненттер мен ферменттерді жасау үшін бактериялық метаболикалық механизмдерді басқарады.
- Бактериялық ДНҚ шағын бөліктерге гидролизденеді.
- Жаңа фагтардың ішінде генетикалық материал жиналады. Кейде бактериялық ДНҚ фрагменттері жаңа фаг капсидтеріне жиналады
- Бактерия жасушалары лизиске ұшырап, жаңа фагтарды шығарады.
- Трансдукцияланған фаг басқа бактерияны жұқтырған кезде, бұрынғы бактериялық ДНҚ жаңаға енеді.
01-сурет: Жалпыланған трансдукция процесі
Арнайы трансдукция дегеніміз не?
Бірқалыпты бактериофагтар лизогендік өмірлік циклдарды көрсетеді. Олар мамандандырылған трансдукция процесіне қатысады, онда қателік салдарынан бактериялық ДНҚ фрагменті бір бактериядан екінші бактерияға ауыстырылады. Демек, мамандандырылған трансдукцияны донорлық бактериялық ДНҚ-ны қалыпты бактериофагтардың басқа бактерияға беруі ретінде анықтауға болады. Қалыпты фагтар бактерияларды жұқтырған кезде, олар вирустық ДНҚ-ны бактериялық хромосомаға біріктіруге қабілетті және оны бактерия геномынан босатпай бірнеше бактерия ұрпақтары үшін профагтық сатыда қалады. Бактерия геномының репликациясы кезінде вирустық ДНҚ репликацияға ұшырайды және жаңа бактерия жасушаларына еніп, өмір сүреді. Алайда, профагтарды белгілі бір факторлар индукциялағанда, вирустық ДНҚ бактерия хромосомасынан ажырайды. Кейде бұл бөліну кезінде бактерия хромосомаларының фрагменттері ажырап, профаг ДНҚ-ға жабысып қалады. Индукцияға байланысты фагтар кейін литикалық циклге өтеді. Вирустық геном бекітілген бактериялық ДНҚ-мен репликацияланады және жаңа капсидтердің ішіне жиналады және жаңа фагтарды жасайды. Жаңа фагтар лизис арқылы бактерия жасушасын шығарады. Жаңа фаг басқа бактерияны жұқтырғанда, бактериялық ДНҚ оған ауысады.
Мамандандырылған трансдукция процесі
Арнайы трансдукция қадамдарын төмендегідей қорытындылауға болады.
- Қалыпты бактериофаг бактерияны жұқтырады.
- Вирустық ДНҚ бактерия хромосомасына біріктіріліп, профагиялық кезеңге айналады
- Вирустық ДНҚ бактерияларда бірнеше ұрпақ бойы сақталады
- Спонтанды индукция кезінде вирустық ДНҚ бактериялық хромосомалық ДНҚ-ны ажыратады.
- Бактерия ДНҚ фрагменттері вирустық ДНҚ бар бактерия хромосомасынан ажырайды.
- Вирустық ДНҚ бактериялық гендермен бірге репликацияланады және жаңа капсидтердің ішіне оралады және жаңа фагтарды жасайды.
- Бактерия жасушалары лизиске ұшырап, жаңа фагтарды шығарады.
- Жаңа фагтар жаңа бактерияларды жұқтырады.
- Инфекция кезінде бактериялық ДНҚ жаңа бактериялармен араласады.
02-сурет: лямбда фагымен көрсетілген мамандандырылған трансдукция
Жалпыланған және Мамандандырылған трансдукцияның айырмашылығы неде?
Жалпыланған және мамандандырылған трансдукция |
|
| Жалпы трансдукция вирулентті немесе литикалық бактериофагтармен жүзеге асырылады. | Мамандандырылған трансдукцияны қалыпты фагтар жасайды. |
| Өмір циклы | |
| Жалпы трансдукция литикалық циклден өтеді | Арнайы трансдукция лизогендік циклден өтеді. |
| Бактериялардың лизисі | |
| Бактерия жасушалары тез ыдырайды. | Бактерия жасушалары тез ыдырамайды, бірақ бірнеше ұрпаққа дейін өмір сүреді. |
| Генетикалық материалды орау | |
| Донорлық бактериялық ДНҚ-ның бір бөлігі жалпыланған трансдукцияда вирустық капсид ішінде қоршалған | Бактериялық ДНҚ-ның кішкене бөліктері бактерия хромосомасынан ажырау кезінде вирустық ДНҚ-ға жабысып қалады және жаңа капсидтерге оралады. |
| Вирустық ДНҚ интеграциясы | |
| Вирустық ДНҚ бактерия хромосомасына біріктірілмеген. | Бактериялық және вирустық ДНҚ біріктіріледі. |
| Бактериялық ДНҚ гидролизі | |
| Бактериялық ДНҚ вируспен гидролизденеді. | Бактериялық ДНҚ гидролизденбейді. |
| Prophage өндірісі | |
| Жалпыланған трансдукция кезінде профаг түзілмейді. | Профагтар арнайы трансдукция кезінде түзіледі. |
Қорытынды – Жалпыланған және Мамандандырылған трансдукция
Трансдукция – вирус арқылы бактериялық ДНҚ-ны бір бактериядан екіншісіне тасымалдау процесі. Бұл литикалық немесе лизогендік циклдар арқылы болатын табиғи процесс. Вирулентті фагтар жалпыланған трансдукцияны көрсетеді. Қалыпты фагтар мамандандырылған трансдукцияны көрсетеді. Жалпыланған трансдукция кезінде вирус бактерия жасушасын бұзады. Мамандандырылған трансдукцияда индукция болмаса, бактерия жасушалары тез жойылмайды. Бұл жалпыланған және мамандандырылған трансдукцияның негізгі айырмашылығы. Вирустық ДНҚ мамандандырылған трансдукцияда бактерия хромосомасына интеграцияланады және жалпыланған трансдукцияда интеграция болмайды.
