1.50. Схема «Трансдукции у бактерий»
1 - механизм специфической трансдукции на модели умеренного фага лямбда и его хозяин кишечная палочка. Донорные лизогенные бактерии облучаются УФ-светом, чтобы разрушить белок репрессор, удерживающий профаг в составе ДНК донора. В результате ликвидации белка репрессора происходит выход профага в цитоплазму и начинается продуктивный цикл его развития.
2 - профаг в бактериальной клетке и процессы перехода к продуктивной инфекции под действием ультрафиалетового облучения
3 - приобретение новых генотипических свойств в результате лизогенной специфической трансдукции трансдуцирующим фагом лямда
4 - профаг лямбда включен на хромосоме кишечной палочки между генами gal (отвечающим за утилизацию галактозы) и bio (контролирующем синтез биотина), т.е. Эти гены соприкасаются с концами профага. При выходе профага из состава ДНК донора в него в результате рекомбинации может включиться либо ген gal, либо ген bio. Трансдуцирующий бактериофаг может перенести в клетку реципиент только один из указанных генов. В случае если необходимо перенести из клетки донора (клетка дикого типа, т.е. Все гены работающие), ген gal, то в качестве реципиента используют бактерии, в которых имеется мутировавший галактозный ген gal". Трансдуцирующий бактериофаг переносит gal ген в цитоплазму реципиента. При этом он не замещает свой аллель gal", а прикрепляется рядом. Образуется мерозигота. Так как ген gal* является доминантным, то образовавшаяся частично диплоидная клетка (gal* / gal") будет утилизировать галактозу
5 - приобретение трансдуцирующего фага бактериями реципиентами приводит к появлению у них новых генов и новых фенотипических признаков (свойств)
1.51. Схема «Трансформация у бактерий. Опыты Гриффита»
1 - открытие явления трансформации - передачи генетической информации из разрушенных бактерий-доноров в виде неповрежденной молекулы ДНК в клетки реципиенты
2 - варианты опытов Грифита на модели пневмококковой инфекции у белых мышей; представлены высоковирулентные пневмококки (клетки образуют полисахаридную капсулу, колонии блестящие, гладкие, т.е. Находятся в S форме (от английского слова smooth - гладкий) и авирулентные (не имеют капсулы, их колонии шероховатые (от английского слова rought - шероховатый)
3 - включение фрагмента ДНК разрушенной клетки донора в живую клетку реципиент с приобретением последней новых признаков
4 - Опыт Гриффита заключался в следующем. Для заражения он использовал 4 партии мышей. Опытная партия была инфицирована смесью убитых нагреванием пневмококков в S форме с живыми бактериями в R форме. Контрольные группы мышей заражали следующим образом: одной группе вводили живых в S форме пневмококков другой -убитых нагреванием пневмококков в S форме, третьей - живых в R форме бактерий. При учете полученных данных в контрольных экспериментах были отмечены ожидаемые результаты, т.е. Мыши погибли при заражении их только живыми в S форме пневмококками, а две другие контрольные группы остались живыми. Мыши, входившие в состав опытной группы, т.елараженные смесью убитых нагреванием пневмококков в S форме и живых бактерий в R форме погибли. Гриффит выделил из погибших мышей возбудителя. Это были живые пневмококки - в S форме. Они образовывали капсулу. Таким образом, под влиянием убитых вирулентных пневмококков у R мутанта восстановилась способность формировать капсулу, утраченную в результате мутации, т.е.они стали вирулентными. Явление трансформации было продемонстрировано также in vitro (в пробирке) при размножении R - мутанта в присутствии убитых нагреванием пневмококков в S форме. Трансформация происходила и в тех случаях, когда к размножившейся культуре пневмококков в R форме добавляли бесклеточный экстракт из
Бактерий. Работа Гриффита заложила краеугольный камень в развитие молекулярной генетики и молекулярной биологии. В 1944 году Эйвери, Мак-Карти и Мак-Леод установили, что трансформирующим началом, обеспечивающим превращение пневмококков из R формы в вирулентную S форму является ДНК.
5 - Открытие явления трансформации продемонстрировало, что наследственная информация закодирована в молекуле ДНК, а не в белке, как считали ранее. В последствии было показано наличие трансформации и у других видов бактерий.