3 أنواع الاستنساخ الجنسي التي تحدث في البكتيريا (1869 كلمة)
أنواع التكاثر الجنسي التي تحدث في البكتيريا هي كما يلي:
تشير الملاحظات الخلوية والدراسات الجينية إلى شيء مثل التكاثر الجنسي ، يتضمن اندماج خليتين مختلفتين ، ويحدث انتقال العوامل الوراثية في البكتيريا على الرغم من عدم تكرارها. يحدث التركيب الوراثي في تلك البكتيريا التي تمت دراستها بعناية ويحدث في الأنواع الأخرى.
الصورة مجاملة: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/Caduco.jpg/1280px-Caduco.jpg
واحدة من أكثر أنواع البكتيريا المدروسة بشكل مكثف ، وقد تبين أن Escherichia coli تمارس الجنس ، وبعضها يعمل كذكر ونقل المعلومات الوراثية عن طريق الاتصال المباشر مع الإناث. وتنظم هذه القدرة على نقل الجينات بواسطة عامل الخصوبة F + الذي يمكن نقل نفسه إلى أنثى ، وبالتالي تحويلها إلى ذكر.
الخلايا البكتيرية النباتية المعتادة هي أحادية الصبغية وفي التكاثر الجنسي جزء أو كل من الكروموسوم يمر من الخلية الذكرية إلى الخلية الأنثوية ، مما يؤدي إلى خلية ، أي ثنائي أو جزئي بشكل كامل. ثم يحدث العبور بين الكروموسوم الأنثوي والكروموسوم الذكري أو الشظية ، تليها عملية من التفرقة التي تنتج خلايا ذرية أحادية الصيغة الصبغية.
1. التحول البكتيري:
يحدث التحويل الجيني في البكتيريا أيضًا عن طريق التحويل ، حيث يتم أخذ جزيء الحمض النووي للخلية المانحة ، عند تحرره من خلال تفككها ، من قبل خلية مستقبلة أخرى ويرث نسلها بعض حروف الخلية المانحة. عندما يتم العثور على سلالات مختلفة من البكتيريا في حالة مختلطة سواء في الثقافة أو في الطبيعة ، فإن بعض النسل الناتجة تمتلك مجموعة من الأحرف من سلالات الأم. وتعرف هذه الظاهرة بإعادة التركيب.
تم تسجيل ظاهرة التحول لأول مرة من قبل جريفيث (1928). أظهر إيفري و ماكليود و مكارتي (1944) أن مبدأ التحويل هو DNA في تسلسل الأحداث في التحول البكتيري.
خطوط البحث التي أدت إلى فهم الطبيعة الكيميائية للمادة الوراثية نشأت من دراسة للكائنات الحية الموبوءة (Diplococcus pneumoniae). هذه البكتيريا تسبب الالتهاب الرئوي في الذكور. في عام 1928 ، وجد فريدريك جريفيث أن هناك سلالتين من داء الرئة ، واحدة تشكل مستعمرات سلسة محمية بواسطة كبسولة ، والآخر الذي شكل مستعمرات غير منتظمة أو خشنة دون كبسولة عندما نمت على وسيط مناسب في أطباق بتري.
عندما حقنت في الفئران (A) فقط الخلايا الناعمة المحتبسة (خبيثة) أنتجت المرض ، ولكن ليس الخلايا الخبيثة غير الخبيثة (B). من ناحية أخرى ، عندما تم اختلاط الحرارة المقلوبة (خبيثة) الخلايا الملساء مع الخلايا الخام غير الخبيثة (D) ثم تم حقنها في الفئران التي أنتجت المرض. هذا يدل على أن بعض العوامل من الخلايا الميتة تحوي الخلايا الناعمة ، وتحويل الخلايا الخام غير الخبيثة الحية إلى خلايا مظلمة حية (خبيثة) ، (انظر الشكل 2.16).
في عام 1944 ، أيد Avery ، McCarty و Macleod تجربة جريفيث عن طريق التفسير الجزيئي. ووجد الباحثون أن الحمض النووي المعزول من الحرارة يقتل الخلايا الملساء ، عندما يضاف إلى الخلايا الخشنة التي تغير طبيعتها السطحية من الخام إلى السلس ، ويجعلها أيضا خبيثة.
من خلال هذه التجربة ، تبين أن الحمض النووي هو المادة الوراثية المسؤولة عن حث الطابع السلس للخلايا وممتلكاتها من الفوعة في الفئران. أثبتت تجربتهم أن التحول البكتيري ينطوي على نقل جزء من الحمض النووي من البكتيريا الميتة (أي المتبرع) إلى البكتيريا الحية (أي المتلقي) ، التي تعبر عن طبيعة الخلية الميتة ، وهذا ما يُعرف باسم المؤتلف.
عامل العدوى الفيروسي هو الحمض النووي:
فيروس بكتيريا (T 2 virus) يصيب بكتيريا الإشريكية القولونية Escherichia coli. بعد العدوى ، يتكاثر الفيروس و T2 Phages مع تحلل الخلايا البكتيرية. كما نعلم ، تحتوي البكتيرة T2 على كل من الحمض النووي والبروتينات. الآن السؤال الذي يطرح نفسه ، أي من المكونين لديه معلومات لبرنامج لتكاثر المزيد من الجسيمات الفيروسية.
لحل هذه المشكلة ، ابتكر هيرشي وتشيس (1952) تجربة مع اثنين من الاستعدادات المختلفة للفتا T2. في إعداد واحد جعلوا جزء البروتين مشعًا وفي الإعداد الآخر ، كان الدنا مشعًا. بعد ذلك ، أُصيبت ثقافة E. coli بالعدوى من خلال هذين المرحلتين. مباشرة بعد العدوى وقبل تحلل البكتيريا تم تحريك خلايا E. coli بلطف في الخلاط بحيث يتم تخفيف جزيئات الملتهمة الملتصقة ثم يتم طردها بالطرد المركزي. ونتيجة لذلك ، تمت تسوية الكريات الثقيلة للخلايا البكتيرية المصابة في أسفل الأنبوب. تم العثور على الجسيمات الفيروسية أخف وتلك الجسيمات التي لم تدخل الخلايا البكتيرية في طاف. وجد أنه عندما تم استخدام Phage T2 مع DNA المشع لإصابة E. coli في التجربة ، كانت البكتريا الجرثومية الثقيلة أثقل نشاطًا أيضًا. من ناحية أخرى ، عندما تم استخدام Phage T2 مع بروتين مشع ، كانت البكتريا البكتيرية قليلة النشاط الإشعاعي ، وتم العثور على معظم النشاط الإشعاعي في المادة الطافية. هذه
أنه هو الحمض النووي الفيروسي وليس البروتين الذي يحتوي على معلومات لإنتاج المزيد من جزيئات الملتهمة T2 وبالتالي الحمض النووي هو مادة وراثية. ومع ذلك ، في بعض الفيروسات (على سبيل المثال ، TMV ، فيروس الأنفلونزا وفيروس شلل الأطفال) يخدم RNA كمادة جينية ، (انظر الشكل 2.17).
أجرى هيرشي وتشيس تجربتين. في تجربة واحدة أعطيت E. coli في وسيط يحتوي على نظير الإشعاع S 35 و في التجربة الأخرى تم زرع E. coli في وسط يحتوي على جهاز لاسلكي. في هذه التجارب ، أُجريت خلايا E. coli مصابة بـ T2 Phage الذي تم إطلاقه من خلايا E. coli التي نمت في وسط S 35 ولها S 35 في قفيتهم البروتينية ، أما تلك التي تنتمي إلى P 32 فقد كانت P 32 في الحمض النووي الخاص بها.
عندما استخدمت هذه العاثيات لإصابة خلايا الإشريكية القولونية الجديدة في المتوسط الطبيعي ، أظهرت الخلايا البكتيرية التي كانت مصابة بالتهاب البكتيريا المسمى S 35 النشاط الإشعاعي في جدار الخلية وليس في السيتوبلازم. في حين أن البكتيريا المصابة ب P19 المسمى Phages أظهرت حالة عكسية.
وبالتالي يمكن القول أنه عندما تصيب عاثية T2 الخلية البكتيرية ، فإن قفيتها البروتينية تبقى خارج الخلية البكتيرية ولكن DNA الخاص بها يدخل إلى سيتوبلازم البكتيريا. عندما تتسرب الخلايا المصابة من البكتيريا ، يتم تكوين جزيئات فيروسية جديدة كاملة (عاثيات T2). هذا يثبت أن الحمض النووي الفيروسي يحمل معلومات لتوليف المزيد من نسخ الحمض النووي وقبعات البروتين. هذا يدل على أن الحمض النووي هو مادة جينية ، (انظر الشكل 2.19).
2. نقل بكتيري:
يتم تحقيق النقل الجيني في البكتيريا من خلال عملية تعرف باسم تنبيغ. أشارت تجربة ليدربيرج وزيندر (1952) في السالمونيلا تيفيموريوم U-tube إلى أن الفيروسات البكتيرية أو العاثيات هي المسؤولة عن نقل المواد الوراثية من واحدة إلى أخرى غير طبيعية و lysogenic
العاثيات lytic. وهكذا يحصل المضيف على نمط وراثي جديد. وقد أظهرت Transduction في العديد من البكتيريا.
في هذه العملية ، يتم نقل جزيء الحمض النووي الذي يحمل الأحرف الوراثية للبكتيريا المانحة إلى الخلية المتلقية من خلال وكالة جسيم الملتهمة. في هذه العملية ، يمكن نقل عدد قليل جدًا من الأحرف المرتبطة ببعضها عن قرب بواسطة كل جسيم. وهكذا فإن العاثية تجلب التغيرات الجينية في تلك البكتيريا التي تنجو من هجوم الفقمة.
عندما تكون الخلية البكتيرية مصابة بفيروس معتدل ، تبدأ الدورة الخلوية أو الليسوجين. بعد ذلك ، يتحلل DNA المضيف إلى شظايا صغيرة مع تكاثر الفيروس. وقد تم دمج بعض هذه الشظايا من الحمض النووي مع الجسيمات الفيروسية التي تصبح واحدة منها. عندما يتم إطلاق الجراثيم مثل هذه الجسيمات جنبا إلى جنب مع جزيئات الفيروس العادي
عندما يُسمح لهذا الخليط من الجسيمات الفيروسية المتحوّلة و العادية أن تصيب مجموعة الخلايا المتلقية ، فإن معظم البكتيريا تصاب بجزيئات الفيروس العادية و تحدث مع ذلك ناتج lysogeny أو دورة lytic مرة أخرى. يصاب عدد قليل من البكتيريا بجزيئات متقاربة ، ويحدث تنبيغ ، ويخضع الحمض النووي لجزيئات الفيروس لتراكيب جينية مع الحمض النووي البكتيري. (انظر الشكلين 2.20 و 2.21).
3. الاقتران البكتيري:
وصف وولمان وجاكوب (1956) الاقتران الذي تكمن فيه بكتريا جنبًا إلى جنب لمدة تصل إلى نصف ساعة. خلال هذه الفترة الزمنية يتم تمرير جزء من المادة الجينية ببطء من بكتيريا واحدة يتم تعيينها كذكر إلى المتلقي المعين كإناث. ثبت أن المواد الذكور دخلت الأنثى في سلسلة خطية.
يحدث التركيب الوراثي بين الخلايا المانحة والخلايا المتلقية على النحو التالي: الحمض النووي Hfr بعد ترك جزء في شظية للخلية المستفيدة مرة أخرى بطريقة دائرية. في الوريد F ، تحدث إعادة التركيب الجيني بين جزء المانحين والحمض النووي المتلقي. نقل الجينات هو عملية متتابعة وسلامة Hfr المعطى دائما يتبرع الجينات في ترتيب معين. تم دمج الحمض النووي المانحة المتفرعة (F عامل) في الكروموسوم المضيف مع مساعدة من انزيم nuclease ، (انظر التين. 2.21 و 2.22).
في الاقتران البكتيرى يحدث نقل المادة الوراثية (DNA) بواسطة الخلية إلى الاتصال بالخلايا من المتبرعين والخلايا المتلقية. خلال عملية الاقتران يتم نقل جزء كبير من الجينوم ، بينما في التحول والانتقال يتم نقل جزء صغير فقط من الحمض النووي. تم اكتشاف عملية الاقتران من قبل Lederberg و Tatum (1944) في سلالة واحدة من Escherichia coli. كما تم إثبات الاقتران في السالمونيلا ، و Pseudomonas Vibrio.
في الاقتران يحدث نقل المواد الوراثية من جهة إلى سلالة متلقية. يتم تحديد سلالات المتبرعين والمتلقي دائما وراثيا. يتم تعيين سلالة المتلقي كما F ، في حين أن سلالات المانحة هي من نوعين ويتم تعيينها على أنها F + و H fr (تردد عالي لإعادة التركيب). إذا تبرعت السلالة بجزء صغير فقط من جينومها ، فإنها تسمى F + ، وإذا تبرعت بكمية كبيرة من الجينوم يطلق عليها H fr. تسمى هذه العوامل F + و H episomes.
تتميز سلالات F + و Hfr بوجود هياكل محددة مثل السوط ، ما يسمى الجنس pilus. الجنس pilus غير موجود في سلالات F + ، ومسؤول عن التزاوج البكتيري. جنس pili من F + و H fr لمس نوع التزاوج المقابل للخلايا على وجه التحديد لنقل المادة الوراثية.
لدى الجنس pilus ثقب بقطر 2.5µm وهو كبير بما يكفي لجزيء الحمض النووي لتمرير طوله. في وقت إقران الحمض النووي من سلالة H FR (المانح) يتم تحويلها إلى F - سلالة (المتلقي) على الفور. يتم فتح الحمض النووي الدائري لخلايا H fr وتكرارها ، لكن أثناء النقل ، يتم تجميع خيط من الحمض النووي (DNA) حديثًا ، في حين أن السلاسل الأخرى مشتقة من حبلا سابق السلالة H fr. بعد نقل الحمض النووي يتم فصل الخلايا عن بعضها البعض.
الحمض النووي الابن الحمض النووي بعد تركها منفصلة جزء من الخلية المستفيدة إصلاحات مرة أخرى بطريقة دائرية. يحدث في إعادة التركيب الوراثي للأوتار الفانية بين جزء المانحين والحمض النووي المتلقي. نقل الجينات هو عملية متسلسلة ، حيث إن سلالة H fr تمنح دائما جينات في ترتيب معين. إذا تم السماح لسوائل F - و H fr بالاختلاط في نظام التعليق ، يتم نقل جينات مختلفة في سلسلة زمنية من جينوم H fr إلى F - strain. الجينات التي تدخل مبكرا ، تظهر دائما في نسبة أكبر من التواؤم من الجينات التي تدخل في وقت متأخر ، (انظر الشكلين 2.22 و 2.23 و 2.24).
ينتج عن الاقتران عدد من المؤتلفات في تعليق الخلايا F + و H fr. هذه المؤتلفات هي متغير في دستورها الوراثي وكذلك في تعبيرها الظاهري. هذه المؤتلفات جديدة تماما ومختلفة عن والديهم.
