Микробы

Комбинативные из­менения появляются в результате трансформации, трансдукции и конъюгации.

Трансформация — это процесс переноса участка генетического материала ДНК, содержащего одну пару нуклеотидов, от клетки-донора к клетке-реципиенту. Впервые это явление установлено в 1928 г. английским микробиологом Ф Гриффитом.

Процесс трансформации может самопроизвольно происходить в природе у некоторых видов бактерий, чаще грамположительных, когда ДНК из погибших клеток захватывается реципиентными клетками.

Опыт Ф.Гриффита

Мышам одновременно были введены две культуры пневмококков: непатоген­ная, лишенная капсулы (R-штамм) и патогенная культура с капсу­лой (S-штамм), убитая нагреванием. Все мыши погибли от пнев­монии (воспаления легких). Из органов павших животных была выделена капсульная, вирулентная культура пневмококка. Почему так произошло, ни автор, ни другие исследователи в то время не могли объяснить. Культура убитого нагреванием капсульного пневмококка вызывала в организме трансформацию живых бескапсульных мик­робов, в результате чего у них появилась способность к образова­нию капсулы, что и обусловило патогенность.

В процессе трансформации различают пять стадий: первая - адсорбция трансформирующей ДНК на поверхности микробной клетки; вторая — проникновение ДНК в клетку-реципиент; тре­тья — спаривание внедрившейся ДНК с хромосомными структу­рами клетки; четвертая — включение участка ДНК клетки-донора в хромосомные структуры клетки-реципиента; пятая — дальней­шее изменение нуклеотида в ходе последующих делений.

Трансформироваться могут устойчивость и чувствительность к антибиотикам, способность к синтезу ферментов и т. д. Трансфор­мация признаков ДНК происходит только при определенных ус­ловиях и физиологических состояниях клетки, получивших назва­ние «состояние готовности». Оптимальная температура трансфор­мации 29—32 °С. Высокая температура (80—100 °С), химические вещества (азотистая кислота), ультрафиолетовые излучения, фер­мент ДНК-аза приостанавливают трансформирующее действие ДНК. Таким образом, нуклеиновые кислоты — носители наслед­ственной информации.

В настоящее время трансформация является основным методи­ческим приемом в генной инженерии, используемым при конст­руировании рекомбинантных штаммов с заданным геномом.

Конъюгация - передача генетического материала от клетки-донора в клетку-реципиент при непосредственном половом кон­такте клеток. Необходимым условием конъюгации является нали­чие в клетке-доноре трансмиссивной F-плазмиды (фертильности, плодовитости). Эта плазмида способна передаваться от донора к реципиенту, она кодирует синтез половых пилей, образующих конъюгационный мостик между клеткой-донором и клеткой-реци­пиентом, по которому происходит передача плазмидной и клеточ­ной ДНК. В результате такого переноса клетка-реципиент получает донорские свойства.

Трансдукция - передача бактериальной ДНК посредством бак­териофага. В процессе репликации фага внутри бактерий фраг-мент бактериальной ДНК проникает в фаговую частицу и перено­сится в бактерию-реципиент во время фаговой инфекции.

Существуют два типа трансдукции: общая и специфическая. Общая трансдукция (неспецифическая} - перенос бактериофагом фрагмента любой части бактериальной хромосомы. Специфиче­ская трансдукция - перенос в клетку-реципиент строго определен­ного участка бактериальной ДНК донора.