การเปลี่ยนแปลงร่วมกัน การแปลง การแปลง และการผันคำกริยา การรวมตัวกันทางพันธุกรรม (การถ่ายทอด การผันคำกริยา การเปลี่ยนแปลง) กลไกและความสำคัญในความแปรปรวน กลไกการถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรม การผันการแปลง การผันการแปลง

การรวมตัวกันทางพันธุกรรมในยูคาริโอตเกิดขึ้นในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศผ่านการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนโครโมโซมร่วมกัน โดยโครโมโซมรีคอมบิแนนท์สองตัวถูกสร้างขึ้นจากโครโมโซมของพ่อแม่สองตัว กล่าวคือ บุคคลรีคอมบิแนนท์สองคนเกิดขึ้น

โปรคาริโอตไม่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ Þ อันเป็นผลมาจากการจัดเรียงใหม่ของ intragenomic: การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของยีนภายในโครโมโซมหรือเมื่อส่วนหนึ่งของ DNA ของผู้บริจาคเจาะเข้าไปใน # ผู้รับ → การก่อตัวของ merozygote เช่น มีเพียง ONE RECOMBINATE เท่านั้นที่ถูกสร้างขึ้น

GeneR เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ภายในแต่ละยีนหรือกลุ่มของการเชื่อมโยงของยีน มี REC GENES พิเศษที่กำหนดความสามารถของแบคทีเรียในการรวมตัวกันอีกครั้ง การถ่ายโอนสารพันธุกรรมจาก B! ถึงบี! เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลง การถ่ายโอนและการผันคำกริยา และยีนพลาสมิด - โดยการถ่ายทอดและการผันคำกริยา

การเปลี่ยนแปลง –โอนโดยตรง วัสดุทั่วไป(ชิ้นส่วน DNA) ผู้บริจาค Rec# (เป็นครั้งแรกที่ Griffiths ทดลองกับเชื้อนิวโมคอคคัสชนิดไม่มีแคปซูลที่มีชีวิต ซึ่งจะมีความรุนแรงเมื่อรับการรักษาด้วยสารสกัดของเชื้อนิวโมคอคคัสชนิดแคปซูลที่ถูกฆ่า)

โดยปกติมีเพียงยีนเดียวเท่านั้นที่ถูกถ่ายโอนจาก DNA ผู้บริจาคไปยังเซลล์ผู้รับเพราะว่า ชิ้นส่วนของ DNA ที่สามารถทะลุผ่าน Rec# นั้นมีขนาดเล็กมาก บีเซลล์แปลงร่างได้เพียงบางส่วนเท่านั้น!! ประชากร – มีความสามารถ สถานะของความสามารถ (เมื่อผนังของ B! สามารถซึมผ่านไปยังชิ้นส่วน DNA ที่มีโพลีเมอร์สูง (Mg = 0.5–1 ล้าน)) มักจะเกิดขึ้นที่ส่วนท้ายของ LOG PHASE

ขั้นตอนของกระบวนการเปลี่ยนแปลง:

1) การดูดซับ DNA ผู้ให้บน Rec#;

2) การแทรกซึมของ DNA เข้าสู่ Rec# และการทำลาย DNA

3) การเชื่อมต่อระหว่าง DNA ผู้บริจาคทั้งสองสายกับบริเวณที่คล้ายคลึงกันของโครโมโซมผู้รับและการรวมตัวกันอีกครั้งในภายหลัง

ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับระดับของความคล้ายคลึงกันระหว่าง DNA ของผู้บริจาคและผู้รับซึ่งกำหนดผลลัพธ์สุดท้าย เช่น จำนวนของรีคอมบิแนนต์ (ทรานส์ฟอร์มแมนต์) ที่เกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงแบบเฉพาะเจาะจงเกิดขึ้นน้อยกว่าการเปลี่ยนแปลงแบบเฉพาะเจาะจงมาก

การแปลง– การถ่ายโอนสารพันธุกรรมโดยใช้ฟาจ การถ่ายทอดมีสามประเภท:

ไม่เฉพาะเจาะจง (ทั่วไป)ในขณะที่ประกอบอนุภาคฟาจ ชิ้นส่วน DNA ใดๆ จากผู้บริจาคสามารถเจาะเข้าไปในศีรษะของพวกมันได้ ยีนของผู้ให้จะถูกถ่ายโอนไปพร้อมกับฟาจ DNA และถูกรวมไว้ในบริเวณที่คล้ายคลึงกันของ Rec# DNA โดยการรวมตัวกันอีกครั้ง ฟาจจะถ่ายโอนสารพันธุกรรมเท่านั้น

เฉพาะเจาะจง– ฟาจจะถ่ายโอนยีนบางอย่างเมื่อการทำนายถูกแยกออกจาก B! โครโมโซมร่วมกับยีนใกล้เคียง และฟาจจะมีข้อบกพร่อง เมื่อฟาจมีปฏิกิริยากับ Rec# ยีนผู้บริจาคและฟาจที่มีข้อบกพร่องจะถูกแทรกเข้าไปในโครโมโซม RecB! และ B!! มีภูมิต้านทานต่อการติดเชื้อครั้งต่อไปด้วยฟาจที่มีฤทธิ์รุนแรง

แท้ง– ชิ้นส่วน DNA ของแบคทีเรียผู้บริจาคไม่รวมอยู่ในโครโมโซม RecB! แต่อยู่ในไซโตพลาสซึมและการทำงานในรูปแบบนี้ ในระหว่างการแบ่ง DNA ชิ้นส่วนนี้จะถูกส่งต่อไปยังลูกสาวเพียงคนเดียว # และสูญเสียไปในลูกหลานในที่สุด

การผันคำกริยา– การถ่ายโอนสารพันธุกรรมจากเซลล์ผู้บริจาคไปยังเซลล์ผู้รับในระหว่างการข้าม ผู้บริจาค – ## พร้อม F-plasmid (ปัจจัยทางเพศ) เมื่อข้าม F+ กับ F–# ปัจจัยทางเพศจะถูกส่งผ่านโดยไม่คำนึงถึงโครโมโซมผู้บริจาค และ Rec# เกือบทั้งหมดจะกลายเป็น F+

F พลาสมิดสามารถรวมเข้ากับ B! โครโมโซม. ในบางกรณี มันถูกปล่อยออกมาพร้อมกับจับ Bs ที่เชื่อมโยงกับมัน! ยีน (กำหนดโดยยีนรวมถึง: F-lac)

1) การแนบเซลล์ผู้บริจาคเข้ากับ Rec# โดยใช้ SEX-PILES

2) การก่อตัวของสะพานผันซึ่ง F-factor และพลาสมิดอื่น ๆ ที่อยู่ในไซโตพลาสซึมของผู้บริจาคถูกส่งผ่าน

3) การแตกของหนึ่งในสายโซ่ DNA (บริเวณที่มีการรวม F-plasmid) โดยมีส่วนร่วมของ endonuclease ปลายด้านหนึ่งของ DNA ทะลุผ่าน Rec# และเสร็จสมบูรณ์เป็นโครงสร้าง 2 เส้นทันที ในระหว่างการถ่ายโอน DNA ผู้บริจาคส่วนหนึ่งจะถูกจับ - สายพันธุ์ Hfr (ความถี่สูงของการรวมตัวกันใหม่) เมื่อข้ามสายพันธุ์ Hfr ด้วย F–# แฟคเตอร์ F จะไม่ถูกส่งผ่าน (เนื่องจากสะพานคอนจูเกชันขาด และแฟคเตอร์ F อยู่ที่ส่วนปลายของโครโมโซม) มีเพียงยีน B เท่านั้นที่ถูกส่งต่อ! โครโมโซมที่อยู่ใกล้กับจุดเริ่มต้นของการถ่ายโอน (O-point (ต้นกำเนิด))

4) บนเส้น DNA ที่เหลือ # มีการสังเคราะห์ 2 สายโซ่

22. สปอร์และการสร้างสปอร์ในจุลินทรีย์ คุณสมบัติของสปอร์ วิธีการตรวจหาสปอร์

การสร้างสปอร์เกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยต่อรูปแบบพืช แบคทีเรียมีสปอร์ 3 ประเภท:

– ENDOSPORES (สปอร์ที่แท้จริง) – อยู่ภายใน # มีดัชนีการหักเหของแสงสูง

– ARTOSPORES – จัดเรียงเพื่อตอบสนองต่อการแตกตัวของพืช B!!

– CHLAMYDIOSPORES (ไมโครซีสต์) – เกิดขึ้นจากการที่ผนังของพืชหนา # และการสะสมของสารอาหารสำรอง

มีเพียงยูแบคทีเรียกลุ่มเล็กๆ เท่านั้นที่สามารถสร้างสปอร์ได้ และในบรรดาจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคสำหรับชิกวีด มีเพียงคลอสตริเดียมและบาซิลลัสเท่านั้น #พืชแต่ละชนิดมีเอนโดสปอร์ 1 ตัว สปอร์ทนต่ออุณหภูมิ การทำให้แห้ง การแผ่รังสี และสารเคมี (รวมถึงเอธานอล 70°) สามารถเก็บรักษาไว้ได้ เวลานาน. สันนิษฐานว่าสปอร์สามารถเก็บไว้ในดินแห้งได้นานถึง 1,000 ปี แต่ในความเป็นจริง หลังจากผ่านไป 50 ปี สปอร์ 90% จะสูญเสียความสามารถในการมีชีวิต

ในทางสัณฐานวิทยา สปอร์อาจ ทรงกลม ทรงรี ทรงรี บางชนิดมี "ซี่โครงแข็ง"

กระบวนการสร้างสปอร์รูเลชันเริ่มต้นทันทีเมื่อมีข้อบกพร่องเกิดขึ้น ส่วนผสมที่มีคุณค่าทางโภชนาการและใช้งานได้ประมาณ 8 ชั่วโมง และไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานหรือพลังงานจากภายนอก กระตุ้น - กลูโคส, P และ NH 4, ยับยั้ง - เปปโตน, แลคโตส, NaCl, CaCl 2 STEPS ต่อไปนี้จะถูกเน้น:

1) ขั้นตอนการเตรียมการ - การแบ่งหยุดการสะสมของการรวมไขมันเริ่มต้นขึ้น

2) ระยะฟอร์สปอร์ - เยื่อหุ้มเซลล์รูปไข่ปรากฏขึ้นรอบๆ ส่วนของไซโตพลาสซึมซึ่งมีความหนาแน่นและคุณสมบัติสีเคลือบเปลี่ยนแปลงไป

3) การก่อตัวของเปลือก

4) ระยะการเจริญเติบโตของสปอร์ - สปอร์จะถูกอัดตัวและการเคลื่อนไหวใดๆ ใน #-sporangium จะหยุดลง

5) การทำลายผู้ปกครอง #

6) ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมจะเกิดการงอกของสปอร์ ขั้นแรกมันจะดูดซับน้ำและบวมอย่างแข็งขันการหายใจเพิ่มขึ้นกิจกรรมของเอนไซม์เพิ่มขึ้น AA จะถูกปล่อยออกมา - การเผาผลาญถูกเปิดใช้งาน (ในช่วงเวลานี้สปอร์จะสูญเสียความต้านทานความร้อน) สปอร์จะแตกออกและมีรูปร่างเป็นพืชเกิดขึ้น

การรวมตัวกันใหม่เป็นชุดของกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการแทนที่ส่วนของกรดนิวคลีอิกดั้งเดิมด้วยส่วนที่คล้ายคลึงกัน (คล้ายกัน)

ในกรณีนี้ ระดับของความคล้ายคลึงอาจแตกต่างกัน: จากเอกลักษณ์ที่สมบูรณ์ของลำดับนิวคลีโอไทด์ดั้งเดิมและใหม่ ไปจนถึงความคลาดเคลื่อนที่เห็นได้ชัดเจนซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ อันเป็นผลมาจากการรวมตัวกันใหม่จะเกิดการรวมกันของอัลลีลใหม่เช่น AB + ab → Ab + aB

ในโปรคาริโอต มีสามวิธีในการรวม DNA แปลกปลอมเข้าไปในจีโนม: การเปลี่ยนแปลง การผันคำกริยา และการถ่ายโอน

การเปลี่ยนแปลง

การเปลี่ยนแปลงคือการถ่ายโอน DNA บริสุทธิ์จากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง การเปลี่ยนแปลงนี้ถูกค้นพบโดยนักแบคทีเรียวิทยา เอฟ. กริฟฟิธส์ ในปี พ.ศ. 2471 ในการทดลองกับโรคปอดบวม โรคปอดบวมมีสายพันธุ์สองประเภท: รูปแบบ S และ R

รูปแบบ S นั้นมีลักษณะเฉพาะคือการมีแคปซูลโพลีแซ็กคาไรด์ซึ่งเมื่อทำการปลูกฝังแบบเทียมมันจะก่อตัวเป็นโคโลนีมันวาวเรียบ แบบฟอร์มนี้ก่อให้เกิดโรคสำหรับหนู รูปแบบ R ไม่มีแคปซูล เมื่อปลูกแบบเทียมจะก่อตัวเป็นอาณานิคมหยาบ แบบฟอร์มนี้ไม่ก่อให้เกิดโรคสำหรับหนู แต่หาก S-cells ที่ถูกฆ่าและ R-cells ที่มีชีวิตถูกฉีดเข้าไปในหนูพร้อมกัน หนูก็จะตาย ดังนั้นคุณสมบัติทางพันธุกรรมของสายพันธุ์หนึ่งจึงมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติทางพันธุกรรมของสายพันธุ์อื่น

ในปี 1944 O. Avery, K. McLeod และ M. McCarthy พิสูจน์ว่าการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางพันธุกรรมของเซลล์มีความเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอน DNA

ความสามารถของเซลล์ในการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นได้ภายใต้เงื่อนไขพิเศษซึ่งเรียกว่าความสามารถ ในเซลล์ที่มีความสามารถองค์ประกอบของผนังเซลล์และพลาสมาเลมม่าจะเปลี่ยนไป: ผนังจะมีรูพรุน, พลาสมาเลมมาก่อให้เกิดการบุกรุกจำนวนมากและแอนติเจนพิเศษปรากฏบนพื้นผิวด้านนอก - ปัจจัยความสามารถ (โดยเฉพาะโปรตีนเฉพาะที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ)

ใน สภาพธรรมชาติ DNA บริสุทธิ์นอกเซลล์เกิดขึ้นระหว่างการตาย (สลาย) ของโปรคาริโอต

ตามกฎแล้วการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นภายในโปรคาริโอตหนึ่งสปีชีส์ แต่เมื่อมียีนที่คล้ายคลึงกันก็จะสังเกตการเปลี่ยนแปลงของสปีซีส์ด้วย

กระบวนการเปลี่ยนแปลงประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

1. การแนบของการเปลี่ยน DNA แบบเกลียวคู่ไปเป็นตัวรับบนพื้นผิวของเซลล์ผู้รับ

2. การแปลง DNA สายคู่ให้เป็นสายเดี่ยว

3. การแทรกซึมของ DNA สายเดี่ยวเข้าไปในเซลล์

4. การบูรณาการการเปลี่ยน DNA ให้เป็นโครโมโซมผู้รับและการรวมตัวกันใหม่ของสารพันธุกรรม

ความยาวของการเปลี่ยนแปลง DNA ควรอยู่ระหว่าง 500 ถึง 200,000 bp พลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการย่อยสลายของสาย DNA สายใดเส้นหนึ่งจะถูกนำมาใช้เพื่อการขนส่งสายที่เหลือเข้าสู่เซลล์

สามขั้นตอนแรกของการเปลี่ยนแปลงไม่ได้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของนิวคลีโอไทด์ของ DNA อย่างไรก็ตาม กระบวนการรวมตัวของการเปลี่ยน DNA ให้เป็นโครโมโซมของผู้รับมีแนวโน้มมากขึ้นหาก DNA นี้มีความคล้ายคลึงกับ DNA ของผู้รับอย่างมาก

กระบวนการเปลี่ยนแปลงแสดงไว้ในแผนภาพ ส่วนของเส้นตรงแต่ละเส้นสอดคล้องกับสาย DNA หนึ่งเส้น DNA การเปลี่ยนรูปจะแสดงเป็นสีดำ และ DNA ของเซลล์ผู้รับจะแสดงเป็นสีเทา

ในระยะแรก การเปลี่ยนรูป DNA จะยึดติดกับบริเวณตัวรับบนพื้นผิวของเซลล์ผู้รับ

ในระยะที่สอง DNA ที่มีเกลียวคู่บนพื้นผิวเซลล์จะถูกแปลงเป็น DNA ที่มีเกลียวเดี่ยวเนื่องจากการแตกแยกของหนึ่งในเกลียวโดยนิวคลีเอสของแบคทีเรีย

ในระยะที่สาม สาย DNA ที่เหลือจะถูกส่งผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ไปยังไซโตพลาสซึม สิ่งนี้ใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการย่อยสลายของโซ่เสริม

ในระหว่างการจำลองโครโมโซมของแบคทีเรีย สาย DNA ที่เปลี่ยนรูปจะติดอยู่กับบริเวณ DNA ที่คล้ายคลึงกัน (เสริมบางส่วน) ของเซลล์ผู้รับ ในกรณีนี้ เนื่องจากขาดการเสริมที่สมบูรณ์ จึงเกิดเฮเทอโรดูเพล็กซ์ (“โมเลกุลเฮเทอโรไซโกต”) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ DNA ที่มีเกลียวคู่ ซึ่งนิวคลีโอไทด์คู่นั้นไม่ใช่ทุกคู่ที่มีฐานไนโตรเจนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน DNA ที่เหลือจะทำซ้ำตามปกติ

หลังจากสิ้นสุดการจำลอง DNA เซลล์ผู้รับจะแบ่งตัวออกเป็นสองเซลล์ ได้แก่ เซลล์ที่ถูกเปลี่ยนรูปบางส่วนซึ่งมีโครโมโซมซึ่งมีบริเวณ DNA เฮเทอโรดูเพล็กซ์ และเซลล์ที่ไม่ถูกเปลี่ยนรูป ในระหว่างการจำลองดีเอ็นเอในเซลล์ที่ถูกเปลี่ยนรูปบางส่วน สายโซ่เสริมจะเสร็จสมบูรณ์บนสาย DNA ทั้งสองเส้น สายหนึ่งยังคงรักษาลำดับนิวคลีโอไทด์ดั้งเดิมเอาไว้ ในขณะที่อีกสายหนึ่งจะเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง หลังจากการแบ่งเซลล์ที่ถูกเปลี่ยนรูปบางส่วน จะมีการสร้างเซลล์ที่ไม่ถูกเปลี่ยนรูปหนึ่งเซลล์และเซลล์ที่ถูกเปลี่ยนรูปอย่างสมบูรณ์หนึ่งเซลล์ โดยที่ลำดับนิวคลีโอไทด์ดั้งเดิมจะถูกแทนที่ด้วยลำดับนิวคลีโอไทด์ของ DNA ที่ถูกเปลี่ยนรูป

ดังนั้นในระหว่างการเปลี่ยนแปลง ยีนของผู้รับจะถูกแทนที่ด้วยลำดับนิวคลีโอไทด์ที่คล้ายคลึงกัน ยิ่งระดับความคล้ายคลึงกันสูงเท่าใด การเปลี่ยนแปลงก็จะยิ่งประสบความสำเร็จมากขึ้นเท่านั้น

ความถี่ของการเปลี่ยนแปลงของโปรคาริโอตขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของ DNA ที่ทำการเปลี่ยนรูป ความเข้มข้นของมัน สถานะของเซลล์ผู้รับ และชนิดของแบคทีเรีย ความถี่สูงสุดของเซลล์ที่ถูกแปลงจะต้องไม่เกิน 1 ต่อ 100 เซลล์

การเปลี่ยนแปลงยังเป็นที่รู้จักสำหรับยูคาริโอต อย่างไรก็ตาม ไม่มีบริเวณตัวรับบนพื้นผิวของเซลล์ยูคาริโอต และการนำดีเอ็นเอที่เปลี่ยนรูปไปใช้ในเซลล์โดยไม่ได้ตั้งใจ ตัวอย่างเช่น DNA ถูกนำเข้าไปในไข่ของสัตว์โดยการฉีดไมโครโดยตรง และเข้าไปในไข่พืชโดยการฉีดไมโครเข้าไปในท่อละอองเกสร วิธีการทางชีวภาพ (biolistics) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งช่วยให้สามารถนำชิ้นส่วน DNA ใดๆ มาใช้ในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชได้

การผันคำกริยา

ในโปรคาริโอต การผันคำกริยาคือการสัมผัสโดยตรงของเซลล์สองเซลล์ที่มีคุณภาพต่างกัน พร้อมด้วยการถ่ายโอนสารพันธุกรรมอย่างน้อยบางส่วนจากเซลล์ผู้บริจาคไปยังเซลล์ผู้รับ (กระบวนการผันคำกริยาถูกค้นพบในปี 1946 โดย J. Lederberg และ E. Tatum)

ในเชื้อ E. coli เซลล์ผู้บริจาค (“ตัวผู้”) จะมีรูปร่างเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ส่วนเซลล์ผู้รับ (“ตัวเมีย”) จะมีไอโซไดอะเมตริก เซลล์ผู้บริจาคสร้าง sex villi (pili) ซึ่งดึงดูดเซลล์ไปยังเซลล์ผู้รับและสร้างช่องไซโตพลาสซึม ผ่านช่องทางเหล่านี้ DNA จะส่งผ่านจากเซลล์ผู้บริจาคไปยังเซลล์ผู้รับ เซลล์ผู้บริจาคมีสามประเภท: F + (ef-plus), Hfr (eh-ef-a) และ F ′ (ef-prim)

ผู้บริจาค F + มีปัจจัยทางเพศในไซโตพลาสซึม - F-plasmid ที่เฉพาะเจาะจง

F พลาสมิดคือแบบจำลองอิสระที่มีความยาวประมาณ 100 กิโลไบต์ มีการศึกษายีนมากกว่า 20 ยีนภายใน F-plasmid ประมาณครึ่งหนึ่งก่อตัวเป็นโอเปอเรเตอร์ขนาดยักษ์ (ยาวประมาณ 30 กิโลไบต์) ผลิตภัณฑ์ของโอเปอเรเตอร์นี้จะควบคุมการก่อตัวของการติดต่อระหว่างผู้บริจาคและผู้รับและการถ่ายโอน DNA ที่เกิดขึ้นจริง ยีนที่เหลือควบคุมการทำงานของ tra operon

เซลล์ผู้รับไม่มีพลาสมิด F และถูกกำหนดให้เป็นเซลล์ F

เมื่อสะพานไซโตพลาสซึมถูกสร้างขึ้น สายโซ่หนึ่งของ F-พลาสมิดจะถูกตัดที่จุดหนึ่ง (จุด O) และการจำลองดีเอ็นเอจะเริ่มขึ้นบนสายโซ่เสริมตามหลักการ "วงกลมกลิ้ง" สำเนาของสายโซ่เสริมจะผ่านสะพานไซโตพลาสซึมเข้าไปในไซโตพลาสซึมของเซลล์ผู้รับ และสายโซ่ที่ขาดหายไปจะเสร็จสมบูรณ์ หลังจากการจำลองเสร็จสิ้น พลาสมิดดีเอ็นเอแบบเกลียวคู่จะปิดตัวลงเป็นวงแหวน และเซลล์ F จะกลายเป็นเซลล์ F + เต็มเวลาการถ่ายโอนสำเนา F พลาสมิดไปยังเซลล์ผู้รับจะใช้เวลาประมาณ 5 นาที

อย่างไรก็ตาม เมื่อผสมข้าม F + × F – จะมีเพียงยีนเท่านั้นที่มีอยู่ เอฟ–พลาสมิด; ยีนดูแลทำความสะอาดที่อยู่บนโครโมโซมของแบคทีเรียจะไม่ถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์ผู้รับ

ในเวลาเดียวกัน F-plasmid สามารถรวมเข้ากับโครโมโซมของแบคทีเรียได้นั่นคือเข้าสู่สถานะรวม มีจุดรวม F-plasmid ประมาณ 20 แห่งในโครโมโซมของแบคทีเรีย จากนั้น เมื่อสำเนาของสายโซ่ F-plasmid เส้นใดเส้นหนึ่งถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์ผู้รับ สำเนาของสายโซ่โครโมโซมของแบคทีเรียสายใดเส้นหนึ่งก็จะถูกพกพาไปด้วย เซลล์ที่มี F-plasmid ในตัวเรียกว่า Hfr-donors (จากภาษาอังกฤษ "ความถี่สูงของการรวมตัวกันใหม่") ขึ้นอยู่กับเงื่อนไข การถ่ายโอนสำเนาโครโมโซมแบคทีเรีย Hfr ของผู้บริจาคไปยังไซโตพลาสซึมของผู้รับทั้งหมดหรือบางส่วนเป็นไปได้ เป็นผลให้เซลล์ถูกสร้างขึ้นด้วยโครโมโซมแบคทีเรียสายคู่ดั้งเดิมหนึ่งอันและโมเลกุล DNA สายเดี่ยวที่คล้ายคลึงกันที่สมบูรณ์หรือไม่สมบูรณ์หนึ่งอัน เซลล์ดังกล่าวเรียกว่า มีโรไซโกต (“ไซโกตบางส่วน”) ต่อไป ในระหว่างการจำลองดีเอ็นเอ การรวมตัวกันใหม่จะเกิดขึ้น กระบวนการนี้ไม่แตกต่างโดยพื้นฐานจากการรวมตัวกันใหม่ระหว่างการเปลี่ยนแปลง

การถ่ายโอนสำเนา DNA เริ่มต้นโดยประมาณจากตรงกลางของ F-plasmid DNA (จากจุด O ซึ่งหนึ่งในสาย DNA ถูกตัดและเริ่มการจำลอง F-plasmid DNA) ดังนั้นครึ่งหนึ่งของ F-plasmid DNA จะเข้าสู่เซลล์ผู้รับในช่วงเริ่มต้นของการผันคำกริยา และครึ่งหลังหลังจากถ่ายโอนสำเนาโครโมโซม DNA เสร็จสมบูรณ์แล้วเท่านั้น ใช้เวลามากกว่า 100 นาทีในการทำกระบวนการนี้ให้เสร็จสิ้นที่ t = 37 0 C อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะธรรมชาติ การผันคำกริยาจะถูกขัดจังหวะเร็วกว่ามาก โดยมีเพียงส่วนหนึ่งของสำเนาของโครโมโซมผู้บริจาคและเพียงครึ่งแรกของ DNA F-plasmid เท่านั้นที่ผ่านเข้าไปในเซลล์ผู้รับ ดังนั้นเซลล์ผู้รับจึงไม่ยอมรับคุณสมบัติของผู้บริจาค Hfr

อย่างไรก็ตาม มีแบคทีเรียบางสายพันธุ์ซึ่งมีการถ่ายโอนสำเนาโครโมโซมของแบคทีเรียพร้อมกับสำเนา F-plasmid DNA อย่างสมบูรณ์ เซลล์ดังกล่าวเรียกว่า vHfr-donors (จากภาษาอังกฤษ "ความถี่การรวมตัวกันที่สูงมาก")

ความน่าจะเป็นในการถ่ายโอนยีนบางตัวไปยังเซลล์ผู้รับนั้นขึ้นอยู่กับระยะห่างของมันจาก F-plasmid DNA หรืออย่างแม่นยำกว่านั้นคือจากจุด O ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการจำลอง F-plasmid DNA ยิ่งเวลาผันคำกริยานานเท่าไร ความน่าจะเป็นในการถ่ายโอนยีนที่กำหนดก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ทำให้สามารถสร้างแผนที่ทางพันธุกรรมของแบคทีเรียได้ภายในไม่กี่นาทีของการผันคำกริยา ตัวอย่างเช่น ใน Escherichia coli ยีน thr (โอเปอรอนของยีน 3 ยีนที่ควบคุมการสังเคราะห์ทรีโอนีน) อยู่ที่จุดศูนย์ (ซึ่งก็คือ ถัดจาก DNA F-พลาสมิดโดยตรง) ยีนครั่งจะถูกถ่ายโอนหลังจากผ่านไป 8 นาที ยีน recE - หลังจาก 30 นาที ยีน argR - หลังจาก 70 นาที เป็นต้น

F-พลาสมิดสามารถเปลี่ยนจากสถานะบูรณาการเป็นสถานะอัตโนมัติโดยการตัดออกด้วยตนเองจากโครโมโซมของแบคทีเรีย ในกรณีนี้ สามารถจับบางส่วนของโครโมโซม DNA ได้ (มากถึง 50% ของยีนโครโมโซม) พลาสมิด F ซึ่งรวมถึงยีนโครโมโซมด้วย เรียกว่าแฟกเตอร์ F ′ การถ่ายโอนสารพันธุกรรมระหว่างการผสมพันธุ์ F ′ × F เรียกว่าการมีเพศสัมพันธ์

นอกจาก F-plasmid แล้ว ปัจจัยทางเพศประเภทอื่น ๆ (R, Ent, Hly, Col) ยังเป็นที่รู้จักในโปรคาริโอตเพื่อให้มั่นใจว่าสามารถถ่ายโอนสารพันธุกรรมจากแบคทีเรียไปยังแบคทีเรียได้ ขึ้นอยู่กับพลาสมิดตามธรรมชาติ (รวมถึง DNA ของคลอโรพลาสต์และไมโตคอนเดรีย) จะได้โมเลกุล DNA กึ่งสังเคราะห์เพื่อให้แน่ใจว่ามีการถ่ายโอนสารพันธุกรรมจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งเรียกว่าเวกเตอร์ เวกเตอร์ต้องรับประกันไม่เพียงแต่การถ่ายโอนยีนที่เสถียรเท่านั้น แต่ยังต้องควบคุมการถอดความด้วย

พลาสมิดของโปรคาริโอตสามารถทำซ้ำได้ในเซลล์โปรคาริโอตเท่านั้น ในเวลาเดียวกัน มีความจำเป็นต้องถ่ายโอนยีนจากยูคาริโอตไปเป็นโปรคาริโอตและในทางกลับกัน เพื่อจุดประสงค์นี้ พลาสมิดของกระสวยถูกใช้ซึ่งประกอบด้วยตัวจำลองสองตัว (โปรคาริโอตและยูคาริโอต) และมีความสามารถในการทำซ้ำทั้งในเซลล์โปรคาริโอตและยูคาริโอต ตัวอย่างเช่น Ti- และ Ri-พลาสมิดที่มีความสามารถในการจำลองแบบในโปรคาริโอตและ เซลล์พืชและเวกเตอร์กึ่งสังเคราะห์ที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของพวกมัน เพื่อปกป้องพาหะจากการถูกทำลายโดยนิวคลีเอส พวกมันจะถูกห่อหุ้มไว้ในถุงฟอสโฟไลปิด - ไลโปโซม

การถ่ายโอน

การถ่ายโอนคือการถ่ายโอนสารพันธุกรรมโดยใช้ไวรัสจากเซลล์ผู้บริจาคไปยังเซลล์ผู้รับ (ปรากฏการณ์การถ่ายโอนถูกค้นพบในปี 1951 โดย N. Zinder (ลูกศิษย์ของ J. Lederberg))

ในระหว่างการถ่ายโอน DNA จากเซลล์เจ้าบ้านจะเข้าสู่ไวรัส ไวรัสจะแพร่เชื้อไปยังเซลล์อื่น และ DNA ของเซลล์แบคทีเรียดั้งเดิมจะเข้าสู่เซลล์แบคทีเรียอีกเซลล์หนึ่ง DNA ของไวรัสรวมเข้ากับโครโมโซมของแบคทีเรีย และ DNA ของแบคทีเรียที่ถูกแนะนำจะรวมตัวใหม่กับ DNA ของโครโมโซมของแบคทีเรีย เป็นผลให้ 50% ของเซลล์ได้รับการเปลี่ยนแปลง

มีการถ่ายโอนแบบทั่วไป (ไม่เฉพาะเจาะจง) แบบจำกัด (เฉพาะ) และแบบล้มเหลว

การถ่ายทอดทั่วไป

ในระหว่างการถ่ายโอนโดยทั่วไป ชิ้นส่วนของ DNA ของแบคทีเรียผู้บริจาคจะถูกรวมไว้ในอนุภาคฟาจที่กำลังเจริญเต็มที่พร้อมกับฟาจ DNA หรือแทนที่จะเป็นฟาจ DNA ชิ้นส่วน DNA ของแบคทีเรียเกิดขึ้นเมื่อถูกตัดด้วยเอนไซม์ที่ควบคุมด้วยฟาจ อนุภาคฟาจสามารถมียีนแบคทีเรียได้มากถึง 100 ยีน

การถ่ายทอดแบบจำกัด

ด้วยการถ่ายทอดที่จำกัด การรวมตัวกันใหม่จะเกิดขึ้น - DNA ของแบคทีเรียเข้ามาแทนที่ส่วนหนึ่งของ DNA ฟาจ DNA ลูกผสมประกอบด้วยยีนแบคทีเรียจำนวนเล็กน้อยที่อยู่ติดกับ DNA ฟาจที่รวมอยู่ในโครโมโซมของแบคทีเรีย

โดยทั่วไปและมีการถ่ายทอดอย่างจำกัด DNA ของผู้บริจาคจะเข้ามาแทนที่บริเวณที่คล้ายคลึงกันของ DNA ของผู้รับ กระบวนการนี้คล้ายกับการเปลี่ยนแปลง

การถ่ายทอดการทำแท้งอาจเป็นได้ทั้งแบบไม่เฉพาะเจาะจงและเฉพาะเจาะจง สาระสำคัญอยู่ที่ความจริงที่ว่าชิ้นส่วน DNA ที่ถูกแปลงโดยฟาจนั้นไม่รวมอยู่ในโครโมโซมของผู้รับ แต่มีอยู่ในรูปแบบจำลองของไซโตพลาสซึม ไม่ช้าก็เร็วแบบจำลองนี้ก็จะหายไป

ปรากฏการณ์การถ่ายทอดโดยไวรัสถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการถ่ายโอนยีนในยูคาริโอต หากใช้ไวรัสที่ไม่สามารถสร้างแคปซิดได้ (นั่นคือ มีอยู่ในรูปของ DNA เท่านั้น) การถ่ายโอนก็ไม่แตกต่างโดยพื้นฐานจากการเปลี่ยนแปลงหรือจากการถ่ายโอนสารพันธุกรรมแบบผันโดยใช้พลาสมิดเวกเตอร์ ระบบเวกเตอร์ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ไวรัส SV40 ที่ได้รับการดัดแปลง (พวกมันสร้างสำเนาได้มากถึง 100,000 สำเนาในเซลล์) เริม วัคซีน และไวรัสโมเสกดอกกะหล่ำ

ควรเน้นอีกครั้งว่าการรวมตัวกันใหม่ทุกประเภทที่อธิบายไว้นั้นไม่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มส่วน DNA ใหม่ แต่เกี่ยวข้องกับการแทนที่ลำดับนิวคลีโอไทด์ที่มีอยู่ ยิ่งระดับความคล้ายคลึงกันระหว่างการเปลี่ยนแปลงและ DNA ดั้งเดิมสูงเท่าใด ความน่าจะเป็นของการรวมตัวกันอีกครั้งก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น วิธีที่ง่ายที่สุดในการรวมตัวใหม่คือเอนไซม์ที่พบในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด เป็นการยากกว่าที่จะแนะนำหน่วยงานกำกับดูแลใหม่ที่มีความเฉพาะเจาะจงสูงในจีโนม ดังนั้นเพื่อแนะนำยีนใหม่เข้าสู่จีโนมจึงใช้วิธีการที่ซับซ้อนมากขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการดัดแปลงทางชีวเคมีของ DNA

หัวข้อที่ 7: การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของไซโตพลาสซึม . พันธุศาสตร์ เซลล์ร่างกายและผ้า

1. มรดกทางไซโตพลาสซึม สารพันธุกรรมของออร์แกเนลล์กึ่งอิสระ มรดกพลาสติด การถ่ายทอดทางพันธุกรรมผ่านไมโตคอนเดรีย การเป็นหมันของไซโตพลาสซึมในชาย

2. มรดกประเภทพิเศษ การกำหนดล่วงหน้าของไซโตพลาสซึม การถ่ายทอดทางพันธุกรรมผ่านการติดเชื้อและเอนโดซิมเบียน

3. พันธุศาสตร์ของเซลล์ร่างกาย การกลายพันธุ์ทางร่างกาย ไคเมราส พันธุศาสตร์ของมะเร็ง

การติดเชื้อทางเดินอาหารของจุลินทรีย์

การรวมตัวกันใหม่เป็นกระบวนการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมโดยการแตกและรวมโมเลกุลต่างๆ การรวมตัวกันอีกครั้งเกิดขึ้นเพื่อซ่อมแซมการแตกหักของ DNA แบบเกลียวคู่และเพื่อการจำลองแบบต่อไปเมื่อส้อมการจำลองแบบหยุดนิ่งในยูคาริโอต แบคทีเรีย และอาร์เคีย ไวรัสสามารถรวมตัวกันใหม่ระหว่างโมเลกุล RNA ของจีโนมได้

การรวมตัวกันอีกครั้งในยูคาริโอตมักเกิดขึ้นระหว่างการผสมข้ามพันธุ์ระหว่างกระบวนการไมโอซิส โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการก่อตัวของสเปิร์มและไข่ในสัตว์ การรวมตัวกันใหม่พร้อมกับการจำลอง DNA การถอดรหัส RNA และการแปลโปรตีน เป็นหนึ่งในการรวมตัวกันใหม่ที่เป็นพื้นฐานและคล้ายคลึงกันในระยะแรก

การรวมตัวกันอีกครั้งที่คล้ายคลึงกัน

การจำแนกประเภทของการรวมตัวกันอีกครั้งที่คล้ายคลึงกัน: อัลลีล, นอกมดลูกและโฮมโอโลกัส; ซึ่งกันและกัน (ข้าม) และแบบไม่ตอบแทน (การแปลงยีน)

การกลับมารวมตัวกันอีกครั้ง แนวคิดเบื้องต้นเกี่ยวกับธรรมชาติของการข้าม: สมมติฐาน "แยกและเข้าร่วม" และ "การคัดลอกแบบเลือกสรร" การทดลองของ Meselson เพื่อพิสูจน์กลไก "แยกและเชื่อมต่อ" การพัฒนาวิธีการเชิงระเบียบวิธีในการศึกษากลไกระดับโมเลกุลของการรวมตัวกันใหม่ การสร้างดีเอ็นเอรีคอมบิแนนท์สองขั้นตอน: "ข้อต่อ" และโมเลกุลรีคอมบิแนนท์ปฐมภูมิ

การควบคุมทางพันธุกรรมของการรวมตัวกันอีกครั้งที่คล้ายคลึงกันในแบคทีเรีย ระบบสีแดงในแบคเทอริโอฟาจ l เอ็กโซนิวคลีเอส l. ระบบออร์ฟ. Bacteriophage T4: บทบาทของยีน 30, 32, 43, 46, 47, 49 และ uvsX เอนไซม์วิทยาของปฏิกิริยาการรวมตัวกันใหม่: เอนโดและเอ็กโซนิวคลีเอส, DNA polymerase, DNA ligase, โปรตีน UvsX, โปรตีน SSB และโปรตีนอื่น ๆ กระบวนการของ "การกระจัดของเกลียว", การสร้าง D-loop, "การโยกย้ายสาขา", การแก้ไขเฮเทอโรดูเพล็กซ์ ขั้นตอนหลักของการข้ามคือ: พรีไซแนปซิส, ซินซิสซิส และโพสต์ซินซิส รูปแบบการข้ามผ่านของแบคทีเรีย ความเหมือนกันของกระบวนการรวมตัวกันใหม่และการซ่อมแซม DNA

แบบจำลองพื้นฐานของการรวมตัวกันอีกครั้งที่คล้ายคลึงกัน โมเดลวันหยุด. ข้อกำหนดเบื้องต้นของแบบจำลอง สาระสำคัญ ความหมาย การพัฒนารูปแบบในการศึกษาต่อมานั้น สถานะปัจจุบัน. Meselson-รูปแบบการอ่าน แบบจำลองการซ่อมแซม DNA double-strand break (DSB) ในยีสต์ (Zhostak และคณะ) เกี่ยวกับการข้ามและการเปลี่ยนใจเลื่อมใส

การรวมตัวกันอีกครั้งระหว่างการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซม DNA ในแบคทีเรีย พารามิเตอร์การรวมตัวใหม่ ขนาดของชิ้นส่วน DNA ของผู้บริจาคแบบบูรณาการ จลนพลศาสตร์และประสิทธิภาพของการเปลี่ยนแปลง หลักฐานการรวมตัวของชิ้นส่วนดีเอ็นเอของผู้บริจาคที่เป็นเกลียวเดี่ยว การควบคุมทางพันธุกรรมและขั้นตอนหลักของกระบวนการเปลี่ยนแปลงใน Bacillus subtilis และ Streptococcus pneumoniae คอมเพล็กซ์ผู้บริจาคและผู้รับ การควบคุมทางพันธุกรรมและกลไกการรวมตัวกันอีกครั้งระหว่างการเปลี่ยนแปลงของฮีโมฟิลัส อินฟลูเอนซา แปลงร่างได้

การรวมตัวกันอีกครั้งระหว่างการผันคำกริยาใน Escherichia coli ลักษณะของการถ่ายโอนดีเอ็นเอแบบผันแปร กลไกการรวมตัวของ DNA ผู้บริจาคเข้ากับโครโมโซมของเซลล์ผู้รับ

การควบคุมทางพันธุกรรมของการรวมตัวกันอีกครั้งที่คล้ายคลึงกันใน E. coli ยีนที่เกี่ยวข้องกับ presynapsis: recA, recB, recC, recD, recE, recJ ฯลฯ ผลกระทบ Pleiotropic ของการกลายพันธุ์ recB และ recC RecBCD nuclease ที่ขึ้นกับ ATP กิจกรรม กลไกการออกฤทธิ์ และบทบาทในกระบวนการทางพันธุกรรมต่างๆ ไซต์ Chi เป็นจุดรวมตัวใหม่ ความเก่งกาจของนิวคลีเอสที่ขึ้นกับ ATP สำหรับแบคทีเรีย ยีนที่ควบคุมกระบวนการซินซิสซิส: recA, recF, recO, recR, ssb ฯลฯ คุณสมบัติของการกลายพันธุ์ recA โปรตีน RecA ลักษณะของมัน ปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยโปรตีน RecA ซึ่งมีบทบาทสำคัญในขั้นตอนแรกของกระบวนการข้าม: พรีไซแนปซิสและไซแนซิส ธรรมชาติของซินซิสซิสระหว่างการรวมตัวกันอีกครั้งที่คล้ายคลึงกัน เส้นใย RecA DNA โครงสร้างและหน้าที่ในการรวมตัวกันใหม่ โครงการข้ามผ่านใน E. coli โดยการมีส่วนร่วมของ RecBCD nuclease และโปรตีน RecA ความคล้ายคลึงกันของ RecA ในสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตและยูคาริโอตอื่น ๆ บทบาทของโปรตีน SSB ยีน Postynapsis: ruvA, ruvB, ruvC, recG และผลิตภัณฑ์ของพวกเขา บทบาทในการอพยพของภาวะครึ่งซีกของวันหยุดและการแก้ปัญหา

การกลายพันธุ์ของตัวต้าน sbcA, sbcB, sbcC และ sbcD เอกโซนิวคลีเอส I และ VIII เอสบีซีซีดีนิวคลีเอส สามเส้นทางของการรวมตัวกันของโครโมโซม DNA ใน E. coli K-12 ตามคลาร์ก: RecBCD, RecF และ RecE คุณลักษณะของพวกเขา บทบาทของวิถี RecF และ RecE ในการรวมตัวกันใหม่ของพลาสมิดที่คล้ายคลึงกัน

คุณสมบัติของกระบวนการข้ามผ่านในยูคาริโอต ไมโอติกข้ามไป บทบาทของซินแนปโทนมัลคอมเพล็กซ์ การควบคุมทางพันธุกรรมของการรวมตัวกันใหม่ของไมโอติก ความหลากหลายของโปรตีนคล้าย RecA (รีคอมบิเนส) ในยูคาริโอต

การข้ามแบบไมโทติค: ความสัมพันธ์ระหว่างการรวมตัวกันใหม่แบบต่างตอบแทนและไม่ตอบแทนซึ่งกันและกัน ข้ามไปในเซลล์ G1 ความแตกต่างในการควบคุมทางพันธุกรรมของการผสมข้ามไมโอติกและไมโทติคในยีสต์ Saccharomyces

จุดรวมตัวใหม่ในยูคาริโอต บทบาทของ DNA DNR ในการเริ่มต้นของการข้ามไมโอติกและไมโทติค

การซ่อมแซมการรวมตัวกันใหม่ของ DNR ในโครโมโซมและพลาสมิด DNA ในยีสต์ การควบคุมทางพันธุกรรมและความหลากหลายของกลไก: แบบจำลองของ Zhostak และคณะ และการดัดแปลงกลไกของ "การทำลายและการคัดลอก", "การหลอมเส้น DNA เสริม" ("การหลอมด้วยเส้นเดี่ยว"), "การผูกมัดที่ขึ้นอยู่กับโฮโมล็อก"

การรวมตัวกันนอกมดลูกอีกครั้ง การควบคุมทางพันธุกรรม กลไกระดับโมเลกุล และความสำคัญทางชีวภาพ

การแปลงยีน (การแก้ไขเฮเทอโรดูเพล็กซ์ที่รวมตัวกันใหม่) การไม่ตอบแทนซึ่งกันและกันของการรวมตัวกันอีกครั้งของ intragenic สมมติฐานการแก้ไขฐานแบบไม่มีคู่ (ฮัลลิเดย์) การควบคุมทางพันธุกรรมและวิถีการแก้ไขสำหรับเฮเทอโรดูเพล็กซ์ใน E.coli ระบบสำหรับการซ่อมแซมฐานที่ไม่ได้จับคู่กับการสร้างและการสร้างช่องว่างเพิ่มเติมในเฮเทอโรดูเพล็กซ์ ระบบ Mut HLSU คุณลักษณะของมัน แบบจำลองโมเลกุลของการแก้ไขเฮเทอโรดูเพล็กซ์ที่เกี่ยวข้องกับระบบ MutHLSU การอนุรักษ์เชิงวิวัฒนาการของโปรตีน MutL และ MutS บทบาทของโปรตีน MutL และ MutS ในกระบวนการแก้ไขฐานที่ไม่จับคู่และในการควบคุมการรวมตัวกันอีกครั้งของชีวเคมี ระบบสำหรับการแก้ไขฐานที่ไม่จับคู่ในเชื้อ E.coli ด้วยการสร้างและการสร้างช่องว่างสั้นๆ การแก้ไขเฮเทอโรดูเพล็กซ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของแบคทีเรีย การควบคุมทางพันธุกรรม (ระบบเลขฐานสิบหก) มีอิทธิพลต่อผลลัพธ์ของการทำแผนที่ทางพันธุกรรม การแก้ไขและการรบกวนเชิงลบสูง

การแปลงยีนในยูคาริโอต การวิเคราะห์ Tetrad ของไม้กางเขนระหว่างอัลลีล ประเภทของโน้ตบุ๊ก ขั้วของการแปลง เหตุผลของมัน การแปลงเพศ ความยาวของส่วนการแปลง คำถามของการเชื่อมโยงระหว่างการแปลงแบบไมโอติกและการรวมตัวกันใหม่ของเครื่องหมายขนาบข้าง การแปลงยีนอัลลีลแบบไมโทติค การแปลงไมโทติคและไมโทติคนอกมดลูก การเปลี่ยนตำแหน่ง MAT ในยีสต์โฮโมทัลลิก การควบคุมการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของยีนในเอคาริโอตโดยใช้ตัวอย่างของยีสต์และมนุษย์ ยูคาริโอตที่คล้ายคลึงกันของโปรตีนจากแบคทีเรีย MutL และ MutS - ตระกูลของโปรตีน PMS, MHL, MHS ฯลฯ หน้าที่ของพวกมันในการรวมตัวกันใหม่และกระบวนการเซลล์อื่น ๆ ความซับซ้อนของระบบการแก้ไขที่ไม่ตรงกันในยูคาริโอต ขึ้นอยู่กับการมีส่วนร่วมของโปรตีนจากแบคทีเรีย MutL และ MutS ที่คล้ายคลึงกัน

บทบาทของการเปลี่ยนแปลงในวิวัฒนาการและการสร้างวิวัฒนาการ ความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการข้ามและการแปลงในระบบพันธุกรรมต่างๆ กระบวนการแปลงที่เกิดขึ้นอย่างอิสระจากการข้าม

กระบวนการรวมตัวใหม่ที่ไม่จำเป็นต้องมีความคล้ายคลึงกันสำหรับซินซิสซิส

การรวมตัวกันใหม่เฉพาะไซต์ การกระจายตัวของระบบการรวมตัวกันใหม่เฉพาะไซต์ในโปรคาริโอตและยูคาริโอต หน้าที่ของระบบ โทโปอิโซเมอเรสเฉพาะไซต์ประเภท 1 เป็นโปรตีนสำคัญของการรวมตัวกันใหม่เฉพาะไซต์ในแบคทีเรียแบคทีเรียและยีสต์ โทโปอิโซเมอเรสเฉพาะไซต์สองตระกูล I คือจำนวนเต็มและการแก้ไข

การรวมตัวใหม่เฉพาะตำแหน่งในระหว่างการบูรณาการและการตัดออกของฟาจ l แผนการของแคมป์เบลล์ ความแตกต่างระหว่างแผนที่ทางพันธุกรรมของฟาจพืชและการพยากรณ์ โครงสร้างของไซต์ attP และ attB ระบบนานาชาติ Int Protein เป็นตัวแทนของตระกูลอินทิเกรส โปรตีน E. coli IHF อินตาโซมะ. แบบจำลองโมเลกุลของการอินทิเกรตและการตัดออกของฟาจ l การจัดตำแหน่งที่ตรงกันข้ามของไซต์ att ระหว่างการซินซิสซิส ธรรมชาติของซินซิสซิสในระหว่างการรวมตัวใหม่เฉพาะไซต์

การผกผันของ DNA เฉพาะไซต์ในแบคทีเรียและแบคทีเรีย (ระบบดิน) และในยีสต์ โปรตีนรีคอมบิเนชั่นที่สำคัญคืออินเวอร์เตสในฐานะตัวแทนของตระกูลรีโซลวาส การปรับปรุงการรวมตัวใหม่สำหรับการผกผันเฉพาะไซต์ โปรตีนอีโคไลฟิช อินเวอร์ตาโซมา แบบจำลองโมเลกุลของการรวมตัวกันใหม่ดำเนินการโดยการแก้ไข บทบาทของการผกผันเฉพาะไซต์ในการควบคุมการแสดงออกของยีน

การขนย้ายองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เคลื่อนที่ได้ การขนย้ายในโปรคาริโอต องค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เคลื่อนที่ได้: องค์ประกอบ IS, transposons (Tn), Mu phage โครงสร้างขององค์ประกอบที่เคลื่อนไหว ฟังก์ชั่นที่ควบคุมโดยองค์ประกอบที่เคลื่อนไหวต่างๆ การย้ายถิ่น การมีส่วนร่วมของโปรตีนเซลล์เจ้าบ้านในการขนย้าย คำถามเกี่ยวกับความจำเพาะของการบูรณาการองค์ประกอบเคลื่อนที่เข้ากับ DNA เป้าหมาย ความธรรมดาของปฏิกิริยาที่ประกอบเป็นกระบวนการขนย้ายเข้า ประเภทต่างๆองค์ประกอบเคลื่อนที่ของโปรคาริโอตและยูคาริโอต

การจัดระเบียบทางพันธุกรรมของ transposons อย่างง่ายของตระกูล Tn3 ยีน tnpA และ tnpR ผลิตภัณฑ์ของพวกเขา การขนย้ายแบบจำลอง สองขั้นตอนของกระบวนการ แบบจำลองโมเลกุลของชาปิโร การควบคุมทางพันธุกรรมและกลไกระดับโมเลกุลของการขนย้ายแบบไม่จำลองในทรานสโพซอนที่ซับซ้อน Tn5, Tn9 และ Tn10 การควบคุมทางพันธุกรรมและกลไกการขนย้ายในฟาจหมู่ ทรานโปโซโซม

การผันแปรผันของแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบ การจำแนกประเภท การควบคุมทางพันธุกรรมและกลไกของการขนย้าย ความสำคัญทางชีวภาพ

องค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่ของยูคาริโอต (ยีสต์ พืช แมลงหวี่ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม) การจำแนกประเภทขององค์ประกอบเคลื่อนที่แบบยูคาริโอต องค์ประกอบที่มีโครงสร้างชนิดโปรคาริโอต การถ่ายโอนกลับประเภทที่ 1 ในยีสต์ พืช และสัตว์ โครงสร้าง การควบคุมทางพันธุกรรมและกลไกการขนย้าย การจำแนกประเภท retrotransposons Type II: ลักษณะโครงสร้าง, การกระจาย, กลไกของการขนย้าย

ผลกระทบทางพันธุกรรมที่เกิดจากองค์ประกอบที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ในโปรคาริโอตและยูคาริโอต: การเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของยีน การกลายพันธุ์ของยีน, การจัดเรียงโครโมโซมใหม่ , การกำเนิดแบบไฮบริด การมีส่วนร่วมขององค์ประกอบเคลื่อนที่ในการจัดโครงสร้างโครโมโซม บทบาทในการกำเนิดของสิ่งมีชีวิตและวิวัฒนาการของสารพันธุกรรม องค์ประกอบเคลื่อนที่เป็นเครื่องมือในการวิจัยทางพันธุกรรม

การรวมตัวกันที่ผิดกฎหมาย ช่วงของปรากฏการณ์ที่เกิดจากการรวมตัวกันอีกครั้งอย่างผิดกฎหมาย การรวมตัวกันอีกครั้งแบบไม่คล้ายคลึงกันในแบคทีเรียที่เร่งปฏิกิริยาโดย DNA gyrase แบบจำลองโมเลกุล (อิเคดะ) การรวมตัวกันอีกครั้งแบบไม่คล้ายคลึงกันที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนไคเนสที่ขึ้นกับ DNA ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง บทบาทในการซ่อมแซมการแตกหักของสายคู่ การรวม DNA ภายนอกเข้ากับโครโมโซม และการจัดเรียงลำดับ DNA ของอิมมูโนโกลบูลินใหม่

การจัดเรียงตัวใหม่ของสารพันธุกรรมที่ตั้งโปรแกรมไว้ในการสร้างเซลล์ต้นกำเนิด

การรวมตัวของยีนที่ถูกตัดการเชื่อมต่อโดยใช้การรวมตัวกันเฉพาะตำแหน่งระหว่างการสร้างสปอร์ใน Bacillus subtilis และระหว่างการก่อตัวของเฮเทอโรซิสต์ในไซยาโนแบคทีเรียแบบเส้นใย การจัดเรียงสารพันธุกรรมใหม่ในระหว่างการก่อตัวของนิวเคลียสใน ciliated ciliates การลดลงของโครมาตินในตัวแทนสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังจำนวนหนึ่ง

การรวมตัวกันใหม่เฉพาะไซต์ในสัตว์มีกระดูกสันหลังที่เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงลำดับดีเอ็นเอของอิมมูโนโกลบุลินใหม่ โครงสร้างของโมเลกุลอิมมูโนโกลบูลิน การจัดระเบียบและโครงสร้างของลำดับดีเอ็นเอที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของยีนที่เข้ารหัสอิมมูโนโกลบูลิน บทบาทของผลิตภัณฑ์ยีน RAG1 และ RAG2 กลไกของการรวมตัวกันใหม่เฉพาะไซต์ระหว่างการรวมส่วนการเข้ารหัสของยีนอิมมูโนโกลบุลิน การมีส่วนร่วมของกระบวนการทางพันธุกรรมอื่น ๆ ในการก่อตัวของยีนอิมมูโนโกลบุลิน: การรวมตัวกันอีกครั้งที่คล้ายคลึงกัน (การรวมตัวกันแบบไมโทติสนอกมดลูก, การเปลี่ยนไมโทติคนอกมดลูก), การรวมตัวกันที่ผิดกฎหมาย, การกลายพันธุ์มากเกินไป, การต่อรอยแบบอื่น การเชื่อมโยงของกระบวนการเหล่านี้กับขั้นตอนหนึ่งของการสร้างความแตกต่างของ B-lymphocytes

การเปลี่ยนแปลงเป็นกระบวนการดูดซึมโดยเซลล์ของสิ่งมีชีวิตของโมเลกุล DNA อิสระจากสิ่งแวดล้อมและการบูรณาการเข้ากับจีโนม ซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวในเซลล์ที่มีลักษณะเฉพาะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ของสิ่งมีชีวิตผู้บริจาค DNA บางครั้งการเปลี่ยนแปลงถือเป็นกระบวนการใดๆ ก็ตามของการถ่ายโอนยีนแนวนอน รวมถึงการถ่ายโอน การผันคำกริยา ฯลฯ

การเปลี่ยนแปลงของโปรคาริโอต

ในประชากรใดๆ แบคทีเรียเพียงบางส่วนเท่านั้นที่สามารถดูดซับโมเลกุล DNA จากสิ่งแวดล้อมได้ สภาวะของเซลล์ที่เป็นไปได้นี้เรียกว่าสภาวะของความสามารถ โดยทั่วไป จำนวนเซลล์ที่มีความสามารถสูงสุดจะถูกสังเกตเมื่อสิ้นสุดระยะการเติบโตแบบลอการิทึม

ในสภาวะของความสามารถ แบคทีเรียจะผลิตโปรตีนโมเลกุลต่ำพิเศษ (ปัจจัยความสามารถ) ที่กระตุ้นการสังเคราะห์ออโตไลซิน เอนโดนิวคลีเอส I และโปรตีนที่จับกับดีเอ็นเอ ออโตไลซินทำลายผนังเซลล์บางส่วนซึ่งทำให้ DNA สามารถผ่านเข้าไปได้ และยังช่วยลดความต้านทานของแบคทีเรียต่อออสโมติกช็อกอีกด้วย ในภาวะที่มีความสามารถ อัตราการเผาผลาญโดยรวมก็ลดลงเช่นกัน เป็นไปได้ที่จะนำเซลล์เข้าสู่สภาวะความสามารถโดยไม่ได้ตั้งใจ เพื่อจุดประสงค์นี้สื่อด้วย เนื้อหาสูงแคลเซียม ซีเซียม รูบิเดียมไอออน อิเล็กโตรโพเรชัน หรือแทนที่เซลล์ผู้รับด้วยโปรโตพลาสต์ที่ไม่มีผนังเซลล์

ประสิทธิภาพของการเปลี่ยนแปลงถูกกำหนดโดยจำนวนโคโลนีที่ปลูกบนจานเพาะเชื้อ หลังจากเติมพลาสมิดดีเอ็นเอซูเปอร์คอยล์ 1 ไมโครกรัมลงในเซลล์ และเพาะเซลล์บนอาหารเลี้ยงเชื้อ วิธีการที่ทันสมัยช่วยให้บรรลุประสิทธิภาพ 106--109

DNA ที่ถูกดูดซับจะต้องเป็นแบบเกลียวคู่ (ประสิทธิภาพการเปลี่ยนแปลงของ DNA แบบเกลียวเดี่ยวจะมีขนาดต่ำกว่า แต่จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด) ความยาวของมันต้องมีอย่างน้อย 450 คู่เบส ค่า pH ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการนี้คือประมาณ 7 สำหรับแบคทีเรียบางชนิด (Neisseria gonorrhoeae, Hemophilus) DNA ที่ถูกดูดซึมจะต้องมีลำดับที่แน่นอน

DNA ถูกดูดซับอย่างถาวรในโปรตีนที่จับกับ DNA หลังจากนั้นหนึ่งในสายถูกตัดโดย endonuclease ออกเป็นชิ้น ๆ ยาว 2-4,000 คู่เบสและแทรกซึมเข้าไปในเซลล์ส่วนที่สองจะถูกทำลายอย่างสมบูรณ์ หากชิ้นส่วนเหล่านี้มีความคล้ายคลึงกันในระดับสูงกับส่วนใดส่วนหนึ่งของโครโมโซมของแบคทีเรีย ก็เป็นไปได้ที่จะแทนที่ส่วนเหล่านี้ด้วยชิ้นส่วนเหล่านั้น ดังนั้นประสิทธิภาพของการเปลี่ยนแปลงจึงขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างผู้บริจาคและผู้รับ เวลาดำเนินการทั้งหมดไม่เกินหลายนาที ต่อมาเมื่อแบ่งเป็นอันเดียว เซลล์ลูกสาว DNA ที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของสาย DNA ดั้งเดิมจะเข้าสู่อีกสายหนึ่ง - ขึ้นอยู่กับสายที่มีชิ้นส่วนแปลกปลอมรวมอยู่ด้วย (ความแตกแยก)

การเปลี่ยนแปลงของเซลล์ยูคาริโอตโดยใช้ไอออนบวกของโพลีเมอร์สังเคราะห์

การส่งกรดนิวคลีอิกจากต่างประเทศเข้าสู่เซลล์ที่สมบูรณ์หรือการเปลี่ยนแปลงอาศัยวิธีการทางพันธุวิศวกรรมหลายวิธี การถ่ายทอดยีนเชิงหน้าที่เข้าสู่เนื้อเยื่อสามารถทำให้เกิดได้ การแก้ไขที่เป็นไปได้การขาดยีนและการกลายพันธุ์ซึ่งส่งผลให้เกิดโรคทางพันธุกรรมที่รุนแรงหรือ เนื้องอกมะเร็ง. ปัจจุบันมีการพัฒนาเทคนิคจำนวนหนึ่งเพื่อแนะนำ DNA เข้าสู่เซลล์ โดยเทคนิคที่พบบ่อยที่สุดคือการตกตะกอนด้วยแคลเซียมฟอสเฟตหรือไดเอทิลอะมิโนเอทิล-เดกซ์แทรน (DEAE-dextran) การใช้ไฟฟ้า การฉีดแบบไมโคร การฝัง DNA เข้าไปในเปลือกของไวรัสหรือไลโปโซมที่สร้างขึ้นใหม่ ( ถุงไขมันเมมเบรนเทียม)

แม้ว่าวิธีการเหล่านี้จะมีความหลากหลาย แต่การค้นหาวิธีใหม่ๆ ในการเปลี่ยนเซลล์โปรและยูคาริโอตยังคงดำเนินต่อไป ในแง่หนึ่ง มีสาเหตุมาจากความจำเป็นในการเพิ่มประสิทธิภาพของการเปลี่ยนแปลง ในทางกลับกัน วิธีการที่ระบุไว้ข้างต้นใช้ได้กับเซลล์จำนวนจำกัดเท่านั้น และจะไม่ได้ผลเมื่อพยายามนำ RNA เข้าสู่เซลล์ ท้ายที่สุด วิธีการเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่สามารถใช้สำหรับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม ในสิ่งมีชีวิต ได้

เวกเตอร์รีโทรไวรัส, เวกเตอร์ที่มีพื้นฐานจากไวรัสที่มี DNA และ HIV, ไลโปโซมที่มีพื้นฐานมาจากไขมันประจุบวก และแคตไอออนที่จับกับ DNA โพลีเมอร์ถูกนำมาใช้เป็นตัวพา DNA การใช้โพลีเมอร์สังเคราะห์เป็นตัวพา DNA มีข้อดีหลายประการ ได้แก่ ความง่ายในการจัดเก็บและการทำให้บริสุทธิ์ ความเป็นพิษและการทดสอบความปลอดภัยที่ง่ายดาย และซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการบำบัดด้วยยีน จะช่วยลดความเสี่ยงของภาวะแทรกซ้อนทางเชื้อโรคและภูมิคุ้มกัน

เมื่อผสมสารละลายของโพลีแคตเชิงเส้นและ DNA จะเกิดสารประกอบเชิงซ้อนระหว่างโพลีอิเล็กโตรไลต์ (IPEC) เกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของระบบความร่วมมือของพันธะไฟฟ้าสถิตระหว่างโซ่ ในกรณีนี้ สายโซ่โพลีแคตไอออนิกล้อมรอบโมเลกุล DNA ก่อตัวเป็นทรงกลมหรือโทรอยด์ ขึ้นอยู่กับประเภทของโพลีเมอร์ การรวมไว้ใน IPEC นำไปสู่การบดอัดของ DNA เพิ่มความต้านทานต่อการทำงานของนิวคลีเอส เพิ่มปฏิสัมพันธ์กับเยื่อหุ้มเซลล์ และเพิ่มกิจกรรมการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับทั้งเซลล์โปรคาริโอตและยูคาริโอต ด้วยการรวมโมเลกุลโพลีแคตชันกับลิแกนด์ที่มีความสามารถในการจับกับเยื่อหุ้มเซลล์อย่างจำเพาะ จึงเป็นไปได้ที่จะรับประกันการแทรกซึมของ IPEC เข้าสู่เซลล์ผ่านทางวิถีทางตัวรับ และในร่างกาย - การส่งมอบแบบกำหนดเป้าหมายไปยังเซลล์เป้าหมาย

ระบบการนำส่งดีเอ็นเอเพื่อใช้ในการบำบัดด้วยยีนต้องแน่ใจว่ามีการแทรกซึมของ DNA เข้าไปในอวัยวะ เนื้อเยื่อ หรือกลุ่มเซลล์ที่ต้องการ จากนั้นจึงเข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์ Antisense oligonucleotides ซึ่งเป็นสารที่ใช้บ่อยที่สุดในการบำบัดด้วยยีน จะต้องค้นหา mRNA หรือบริเวณของโครโมโซม DNA ที่พวกมันถูกควบคุม ยีนที่แนะนำจะต้องเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างที่สามารถแสดงออกได้

อย่างไรก็ตาม นี่เป็นปัญหาที่ค่อนข้างซับซ้อน เมื่อกรดนิวคลีอิกหรือโอลิโกนิวคลีโอไทด์ถูกนำเข้าสู่ร่างกาย มันจะไปไม่ถึงเนื้อเยื่อที่ต้องการหรือ ไปยังผู้มีอำนาจที่ถูกต้องและส่วนนั้นที่จะเข้านั้น ในสถานที่ที่เหมาะสมเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่สามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ที่ไม่ชอบน้ำได้ นอกจากนี้ในระหว่างการวิวัฒนาการได้มีการพัฒนากลไกเพื่อปกป้องเซลล์ของร่างกายจากปัจจัยที่บุกรุก สภาพแวดล้อมภายนอกรวมถึง DNA ต่างประเทศด้วย เมื่อเข้าไปในเซลล์ DNA แปลกปลอมอาจไม่ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นเมื่อจำเป็น และยิ่งกว่านั้นอาจจบลงในไลโซโซม ซึ่งจะถูกทำลายโดยนิวคลีเอส

การแทรกซึมเข้าไปในเซลล์และการขนส่งภายในเซลล์ของ IPEC เกิดขึ้น อาจเนื่องมาจากการก่อตัวและการทำลายเอนโดโซมตามลำดับ ในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการนี้ ส่วนสำคัญของวัสดุจะสูญหายไป การปล่อยเวกเตอร์เพียงเล็กน้อยจากเอนโดโซมเข้าสู่ไซโตพลาสซึมและการขนส่งที่ไม่มีประสิทธิภาพไปยังนิวเคลียสทำให้การแสดงออกของยีนมีประสิทธิภาพต่ำ

แผนที่ข้อจำกัดของพลาสมิด pBR 322:

ตัวเลขระบุจำนวนนิวคลีโอไทด์

เส้นบางๆ - ตำแหน่งเดียวที่ได้รับการยอมรับจากเอนไซม์จำกัด

ลูกศรสีเทาหนาด้านบน - ทิศทางของการถอดความ

Pbla - โปรโมเตอร์ยีน Ampr - ความต้านทานต่อแอมพิซิลลิน

Ptet - โปรโมเตอร์ยีน Tetr - ความต้านทานต่อ tetracycline;

TT1 - ตัวยุติการถอดรหัสอิสระ Rho (ตำแหน่ง 3140-3160) TT2 - ตำแหน่ง 3080-3110; ROP เป็นโปรตีนที่ส่งเสริมการก่อตัวของดูเพล็กซ์ระหว่าง RNA 1 และ RNA 2 (ตัวควบคุมเชิงลบของหมายเลขสำเนา); RNA 1 - ควบคุม RNA (ควบคุมหมายเลขสำเนาของพลาสมิด) RNA 2 - "ไพรเมอร์" RNA (ทำหน้าที่เป็นไพรเมอร์สำหรับการจำลองแบบ); ลูกศรสีดำหนา - ทิศทางของการถอดรหัส RNA 1 และ RNA 2

เวกเตอร์ที่มีพื้นฐานจากฟาจ M13

มีสามวิธีในการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายโอน DNA ไปยังเซลล์ยูคาริโอตโดยใช้โพลีแคตสังเคราะห์ ประการแรก มันเพิ่มความจำเพาะของการทรานส์เฟกชันเนื่องจากลิแกนด์ที่เชื่อมต่อกับโมเลกุลโพลีแคตชัน และรับประกันการมีปฏิสัมพันธ์แบบเลือกสรรของคอมเพล็กซ์กับเซลล์ของฟีโนไทป์บางอย่าง ประการที่สอง เพิ่มประสิทธิภาพของการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการคัดเลือกยีนหรือโอลิโกนิวคลีโอไทด์ที่นำเข้าสู่เซลล์ ประการที่สาม การเพิ่มความถี่ของการเปลี่ยนถ่ายซึ่งทำได้โดยการใช้ลิแกนด์ที่ทำปฏิกิริยากับเยื่อหุ้มเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และสารที่ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ไม่เสถียร นอกจากนี้ยังสามารถสังเคราะห์โพลีแคตใหม่ได้อีกด้วย

ห้องปฏิบัติการไวรัสวิทยาระดับโมเลกุลและพันธุศาสตร์ของสถาบันวิจัยไข้หวัดใหญ่แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์แห่งรัสเซียในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก กำลังศึกษาวิธีการส่ง DNA และอนุภาคของไวรัสเข้าสู่เซลล์ งานนี้ใช้ชุดโพลีเมอร์รองรับที่สังเคราะห์โดยพนักงานของสถาบันสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ของ Russian Academy of Sciences พลาสมิดต่อไปนี้ถูกใช้เป็นเวกเตอร์การแสดงออก: pUC 18 ซึ่งมีโปรโมเตอร์ cytomegalovirus และยีน b-galactosidase และ pBR 322 ซึ่งมีโปรโมเตอร์ cytomegalovirus และยีนโปรตีนเรืองแสงสีเขียวสาหร่าย

จากผลการศึกษา พบว่า IPEC ของโพลี-(2-(ไดเมทิลอะมิโน)เอทิล) เมทาคริเลต (PDMAEMA) ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำมีกิจกรรมการเปลี่ยนสถานะได้มากที่สุด การวิจัยเพิ่มเติมจะทำให้เราสามารถพัฒนาแนวทางใหม่ในการแก้ปัญหาได้ ปัญหาในปัจจุบันในด้านไวรัสวิทยา โมเลกุล และ ชีววิทยาของเซลล์, พันธุวิศวกรรม , ยีนบำบัด

การถ่ายโอน (จากภาษาละติน transductio - การเคลื่อนไหว) เป็นกระบวนการถ่ายโอน DNA ของแบคทีเรียจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งโดยแบคทีเรีย การถ่ายทอดแบบทั่วไปใช้ในพันธุศาสตร์ของแบคทีเรียสำหรับการทำแผนที่จีโนมและวิศวกรรมความเครียด ทั้งฟาจเขตอบอุ่นและฟาจที่มีความรุนแรงสามารถถ่ายทอดได้ อย่างไรก็ตาม อย่างหลังจะทำลายประชากรแบคทีเรีย ดังนั้นการถ่ายทอดด้วยความช่วยเหลือจึงไม่มีความสำคัญอย่างยิ่งไม่ว่าจะในธรรมชาติหรือในการวิจัย

การถ่ายโอนทั่วไป (ไม่เฉพาะเจาะจง)

ดำเนินการโดยฟาจ P1 ซึ่งมีอยู่ในเซลล์แบคทีเรียในรูปของพลาสมิด และโดยฟาจ P22 และ Mu ซึ่งรวมเข้ากับส่วนใดๆ ของโครโมโซมของแบคทีเรีย หลังจากการเหนี่ยวนำการพยากรณ์ ด้วยความน่าจะเป็นที่ 10?5 ต่อเซลล์ การบรรจุชิ้นส่วน DNA ของแบคทีเรียลงในฟาจแคปซิดอย่างผิดพลาดเป็นไปได้ ในกรณีนี้ ไม่มี DNA ของฟาจอยู่ในนั้น ความยาวของชิ้นส่วนนี้เท่ากับความยาวของ DNA ฟาจปกติ ต้นกำเนิดของมันสามารถเป็นอะไรก็ได้: ส่วนสุ่มของโครโมโซม, พลาสมิด, ฟาจอุณหภูมิอื่น ๆ

เมื่ออยู่ในเซลล์แบคทีเรียอีกเซลล์หนึ่ง ชิ้นส่วนของ DNA สามารถรวมเข้ากับจีโนมของมันได้ ซึ่งโดยปกติจะผ่านการรวมตัวกันอีกครั้งที่คล้ายคลึงกัน พลาสมิดที่ถ่ายโอนโดยฟาจสามารถปิดเข้าไปในวงแหวนและทำซ้ำได้ กรงใหม่. ในบางกรณี ชิ้นส่วน DNA จะไม่รวมอยู่ในโครโมโซมของผู้รับและไม่ได้ถูกจำลองแบบ แต่จะถูกเก็บไว้ในเซลล์และถูกถอดเสียง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการถ่ายโอนที่ล้มเหลว

การถ่ายโอนเฉพาะ

ทรานส์ดักชันจำเพาะได้รับการศึกษาที่ดีที่สุดโดยใช้ตัวอย่างของฟาจ L ฟาจนี้รวมเข้าไว้ในบริเวณเดียวเท่านั้น (ไซต์แอต) ของโครโมโซม อี. โคไล พร้อมด้วยลำดับนิวคลีโอไทด์ที่จำเพาะ (คล้ายคลึงกับไซต์แอตในดีเอ็นเอของฟาจ) ในระหว่างการเหนี่ยวนำ การแยกออกอาจเกิดขึ้นโดยมีข้อผิดพลาด (ความน่าจะเป็น 10?3--10?5 ต่อเซลล์): ชิ้นส่วนที่มีขนาดเท่ากับ DNA ฟาจถูกตัดออก แต่มีจุดเริ่มต้นอยู่ผิดที่ ในกรณีนี้ ยีนของฟาจบางส่วนจะหายไป และยีน E. coli บางส่วนก็ถูกจับไป ความน่าจะเป็นของการถ่ายโอนยีนในกรณีนี้จะลดลงเมื่อระยะห่างจากยีนไปยังไซต์ att เพิ่มขึ้น

ฟาจเขตอบอุ่นแต่ละตัวที่รวมเข้ากับโครโมโซมโดยเฉพาะนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยตำแหน่ง att ของมันเอง และด้วยเหตุนี้ ยีนที่อยู่ถัดจากโครโมโซมจึงสามารถถ่ายทอดได้ ฟาจจำนวนหนึ่งสามารถรวมเข้ากับตำแหน่งใดก็ได้บนโครโมโซม และถ่ายโอนยีนใดๆ ผ่านกลไกการถ่ายทอดเฉพาะ นอกจากนี้ โครโมโซมมักจะมีลำดับที่คล้ายคลึงกันบางส่วนกับบริเวณ att ของฟาจ DNA หากตำแหน่ง att ที่คล้ายคลึงกันโดยสิ้นเชิงได้รับความเสียหาย ก็เป็นไปได้ที่จะบรรลุการรวมฟาจเข้าไปในโครโมโซมตามลำดับเหล่านี้ และการถ่ายโอนยีนที่อยู่ติดกันระหว่างการถ่ายโอนเฉพาะ

เมื่อฟาจอุณหภูมิพอสมควรที่มียีนแบคทีเรียถูกรวมเข้ากับโครโมโซมของแบคทีเรียเจ้าบ้านใหม่ มันก็จะมียีนที่เหมือนกันสองยีนอยู่แล้ว - ยีนของมันเองและยีนที่นำมาจากภายนอก เนื่องจากฟาจขาดยีนของตัวเองบางส่วน จึงมักไม่สามารถชักนำและแพร่พันธุ์ได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อเซลล์เดียวกันติดเชื้อฟาจ "ตัวช่วย" ที่เป็นสปีชีส์เดียวกัน การเหนี่ยวนำของฟาจที่มีข้อบกพร่องจะเป็นไปได้ ทั้ง DNA ของฟาจ “ตัวช่วย” ปกติและ DNA ของฟาจที่มีข้อบกพร่องนั้นออกมาจากโครโมโซมและทำซ้ำ พร้อมกับยีนของแบคทีเรียที่พวกมันมีอยู่ ดังนั้นประมาณ 50% ของอนุภาคฟาจที่ได้จึงมี DNA ของแบคทีเรีย ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการถ่ายโอน ความถี่สูง(HFT มาจากการแปลงความถี่สูงภาษาอังกฤษ)

การผัน (จากภาษาละติน conjugatio - การเชื่อมต่อ) กระบวนการพาราเซ็กชวล - การถ่ายโอนส่วนหนึ่งของสารพันธุกรรมในทิศทางเดียว (พลาสมิด, โครโมโซมแบคทีเรีย) ด้วยการสัมผัสโดยตรงของทั้งสอง เซลล์แบคทีเรีย. ค้นพบในปี 1946 โดย J. Lederberg และ E. Taitem มันมีความสำคัญอย่างยิ่งในธรรมชาติเพราะมันส่งเสริมการแลกเปลี่ยน สัญญาณที่เป็นประโยชน์ในกรณีที่ไม่มีการมีเพศสัมพันธ์อย่างแท้จริง ในกระบวนการถ่ายโอนยีนแนวนอนทั้งหมด การผันคำกริยาช่วยให้สามารถถ่ายโอนได้ จำนวนมากที่สุดข้อมูลทางพันธุกรรม

กลไก

หากต้องการสร้างการติดต่อระหว่างสองเซลล์ได้สำเร็จ ต้องมีพลาสมิดแบบคอนจูกาตีตี (เพศ ถ่ายทอดได้) อยู่ในเซลล์ผู้บริจาค ประการแรกคือการค้นพบ F-plasmid: เอพิโซม (สามารถรวมเข้ากับโครโมโซมของแบคทีเรียได้) ซึ่งมีความยาวประมาณ 100,000 คู่เบส พลาสมิดมียีนที่เข้ารหัสฟังก์ชันหลายอย่าง หนึ่งในนั้นคือการก่อตัวของพิลีเพศซึ่งมีหน้าที่ในการยึดเกาะกับเซลล์ผู้รับ

พลาสมิดแบบผันยังเข้ารหัสโปรตีนที่ป้องกันการเกาะติดของพิลีของแบคทีเรียอื่น ๆ กับผนังเซลล์ของแบคทีเรียตัวหนึ่ง ดังนั้น เซลล์ที่มีพลาสมิดที่ถ่ายทอดได้อยู่แล้วจึงมีขนาดหลายลำดับที่มีโอกาสน้อยที่จะทำหน้าที่เป็นผู้รับการผันคำกริยา

พลาสมิดเข้ารหัสเอ็นโดนิวคลีเอสที่ตัดหนึ่งในสายของ DNA ของมัน ณ จุดหนึ่ง (oriT) จากนั้นเกลียวที่ถูกตัดจะคลายออกและปลายขนาด 5 นิ้วจะถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์ผู้รับ มีการเสนอแนะว่า DNA ถูกถ่ายโอนผ่านช่องทางใน sex pili แต่ตอนนี้แสดงให้เห็นว่าการถ่ายโอนเกิดขึ้นผ่านรูพรุนในผนังเซลล์ ใน ส่วนแรกของเธรดที่เข้าสู่เซลล์ผู้รับยีนต่อต้านการจำกัดจะอยู่ใน DNA ยีนเหล่านี้จะต้องถูกคัดลอกในผู้รับทันทีหลังจากที่มาถึงที่นั่นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการสะสมของโปรตีนที่ขัดขวางกระบวนการทำลาย DNA โดยเอนไซม์จำกัด . ในที่สุดห่วงโซ่ที่ถูกถ่ายโอนจะถูกปิดลงในวงแหวนและโดยพื้นฐานแล้วโครงสร้างแบบเกลียวคู่ของพลาสมิด DNA จะถูกกู้คืน กระบวนการทั้งหมดใช้เวลาหลายนาที

พลาสมิดแบบผันสามารถรวมเข้ากับโครโมโซมผ่านการรวมตัวกันอีกครั้งที่คล้ายคลึงกันที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบ IS การผันคำกริยาเป็นไปตามกลไกเดียวกัน แต่ไม่เพียงแต่พลาสมิดจะถูกถ่ายโอนไปยังผู้รับเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัสดุโครโมโซมของผู้บริจาคด้วย ในกรณีนี้ กระบวนการจะกินเวลานานหลายชั่วโมง และสายดีเอ็นเอที่ถ่ายทอดออกมามักจะแตกหัก โดยการหยุดการถ่ายโอน DNA เทียมไป เวลาที่แตกต่างกันและสังเกตว่ายีนใดถูกถ่ายโอน จึงได้แผนที่ของโครโมโซม E. coli และแสดงโครงสร้างวงแหวนของมัน

เมื่อแยกออกจากโครโมโซม พลาสมิดสามารถจับชิ้นส่วนของมันและถ่ายโอนด้วยตัวมันเองไปยังเซลล์อื่น (คล้ายคลึงกับการถ่ายโอน) กระบวนการนี้เรียกว่าการมีเพศสัมพันธ์

พลาสมิดขนาดเล็กบางชนิดเรียกว่าพลาสมิดแบบเคลื่อนที่ได้ สามารถถ่ายโอนได้ในระหว่างการผันคำกริยาโดยใช้อุปกรณ์ถ่ายโอนพลาสมิดแบบส่งผ่าน "ตัวช่วย" เมื่อต้องการทำเช่นนี้ พวกมันจะต้องมีลำดับที่คล้ายกับ oriT ของพลาสมิดคอนจูกาทีฟ และรับรู้โดยเอนโดนิวคลีเอสของมัน

การเปลี่ยนแปลง - การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางพันธุกรรมของเซลล์อันเป็นผลมาจากการเจาะหรือการนำ DNA แปลกปลอมเข้าไป ธรรมชาติของทรานสฟอร์มิงแฟคเตอร์ก่อตั้งโดยเอเวอรี่และแมคลอยด์ในปี พ.ศ. 2487 มีเพียงแบคทีเรียเหล่านั้นเท่านั้นที่สามารถเปลี่ยนให้เป็นเซลล์ที่ DNA ที่มีเกลียวคู่ (ไม่เสียหาย) ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงสามารถทะลุผ่านได้ ความสามารถในการดูดซับ DNA นั้นเป็นความสามารถและขึ้นอยู่กับ สถานะทางสรีรวิทยาเซลล์. DNA สามารถดูดซึมได้ในช่วงสั้นๆ ของการเปลี่ยนแปลงผิวเซลล์ ด้วยความช่วยเหลือของ DNA ลักษณะเช่นการสร้างแคปซูลการสังเคราะห์สารกิจกรรมของเอนไซม์ความต้านทานต่อสารพิษยาปฏิชีวนะสามารถถ่ายทอดได้ DNA ใด ๆ ที่สามารถเจาะเข้าไปในเซลล์ที่มีความสามารถได้แต่การรวมตัวกันใหม่จะเกิดขึ้นกับ DNA ของสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องเท่านั้น การผันคำกริยา - การถ่ายโอนสารพันธุกรรมโดยการสัมผัสโดยตรงระหว่าง 2 เซลล์ วิจัยโดย Lederberg และ Tatum ในปี 1946 เกี่ยวกับการกลายพันธุ์ อี. โคไล. พบการกลายพันธุ์หนึ่งตัวในกรดอะมิโน A และ B แต่สามารถสังเคราะห์ C&D ได้ ตัวที่สองมีความสามารถสำหรับมัน (A-B-C+D+) สัตว์กลายพันธุ์เหล่านี้ไม่ได้เติบโตหรือก่อตัวเป็นโคโลนีบนอาหารที่มีสารอาหารน้อยที่สุด แต่ถ้ามีการเติมสารแขวนลอยของสัตว์กลายพันธุ์ทั้งสองลงไป อาณานิคมก็ปรากฏขึ้น เซลล์ของโคโลนีเหล่านี้มีความสามารถทางพันธุกรรมในการสังเคราะห์กรดอะมิโนทั้งหมด (A+B+C+D+) ในที่นี้ การผันคำกริยาทำหน้าที่เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการรวมตัวกันใหม่ เมื่อศึกษาแบคทีเรียพบว่าความสามารถของเซลล์ในการเป็นผู้บริจาคสัมพันธ์กับการมีอยู่ของปัจจัย F (เซลล์ F + ที่ไม่มีปัจจัย – F- และสามารถทำหน้าที่เป็นผู้รับได้) – พลาสมิด, วงกลม , โมเลกุลดีเอ็นเอสายคู่ ที่. เซลล์ผู้รับกลายเป็นผู้บริจาคอันเป็นผลมาจากการผันคำกริยา แต่คุณลักษณะของโครโมโซมจะไม่ถูกถ่ายโอน F-plasmid ทำให้เกิดการก่อตัวของ sex fimbriae/F-pili บนเซลล์ ซึ่งทำหน้าที่รับรู้เมื่อมีการสัมผัสกันระหว่างเซลล์ผู้บริจาคและเซลล์ผู้รับ และทำให้สามารถสร้างสะพานเชื่อมที่ DNA ผ่านเข้าไปในเซลล์ได้ การผันคำกริยาเป็นเรื่องปกติใน enterobacteria และ prokaryotes การถ่ายโอน - การถ่ายโอนยีนแบคทีเรียแบบพาสซีฟจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งโดยอนุภาคแบคทีเรียซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางพันธุกรรมของเซลล์ การถ่ายโอนมี 2 ประเภท: ก) ไม่เฉพาะเจาะจง - ซึ่งสามารถถ่ายโอนชิ้นส่วนใด ๆ ของ DNA ของโฮสต์ได้ (DNA ของเซลล์โฮสต์จะรวมอยู่ในอนุภาคฟาจ / ไปยังยีนของมันเอง / แทน); b) เฉพาะเจาะจง - ชิ้นส่วน DNA ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดสามารถถ่ายโอนได้ ยีนฟาจบางตัวจะถูกแทนที่ด้วยยีนโฮสต์) ในทั้งสองกรณี ฟาจมีข้อบกพร่อง กล่าวคือ สูญเสียความสามารถในการสลายเซลล์

38. ปัจจัยต้านทาน (r-ปัจจัย) คุณสมบัติของพลาสมิด การเปลี่ยนตำแหน่ง

1. ความต้านทาน– สิ่งมีชีวิตที่ต้านทานต่อแอนติเจนใด ๆ มีการค้นพบแบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะบางชนิด ในยุค 50 ในญี่ปุ่น (สาเหตุของโรคบิด มีการติดเชื้อแบคทีเรียจำนวนมากและสามารถแพร่เชื้อไปยังแบคทีเรียอื่นๆ ได้ ปัจจัย R มียีนที่ทำให้เซลล์ต้านทานต่อยาปฏิชีวนะบางชนิด ปัจจัย R บางตัวทำให้เกิดการดื้อต่อยาปฏิชีวนะ 8 ชนิดทันที และ R-ฟาจอื่นๆ ให้ความต้านทานต่อโลหะหนัก (ปรอท นิกเกิล แคดเมียม) R-พลาสมิดประกอบด้วยยีน 2 กลุ่ม: 1) ยีนที่รับผิดชอบในการถ่ายโอนพลาสมิดโดยการผันคำกริยา (ยีน tra) และพวกมันก็เป็นเช่นนั้น- เรียกว่า “ความต้านทานทรานสเฟอร์แฟคเตอร์ (RTF) 2) ยีนที่กำหนดความต้านทานที่แท้จริงและองค์ประกอบของพวกมัน ประกอบด้วยพลาสมิดเพียงส่วนเล็กๆ

RTF รวมถึงยีนทั้งหมดที่รับผิดชอบในการถ่ายโอนแฟคเตอร์ R จากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง ซึ่งดำเนินการโดยการผันคำกริยา นั่นคือปัจจัย R เช่นเดียวกับปัจจัย F เป็นโรคติดต่อได้ มีความเป็นไปได้ที่จะถ่ายโอน R-factor ระหว่างแบคทีเรียหลายประเภท ซึ่งมีส่วนช่วยในการกระจายตัวต่อไป การดัดแปลงทางเคมีของยาปฏิชีวนะโดย Fermitative เป็นสาเหตุหลักของการดื้อต่อยาปฏิชีวนะเนื่องจากพลาสมิด ตัวอย่างเช่น คานามัยซินและนีโอมัยซินมีความสัมพันธ์กับฟอสโฟ และพินพิซินถูกยับยั้งโดยเพนิซิลลิเนส โพสต์ มีสินค้า เนื่องจากปัจจัย R การรวมตัวกันทางพันธุกรรมจึงเกิดขึ้นได้ ดังนั้นการรวมกันของยีนใหม่จึงสามารถเกิดขึ้นได้ซึ่งจะให้คุณสมบัติเพิ่มเติมแก่ปาก ปัจจัย R มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเคมีบำบัด

2. แบคทีเรีย. โปรตีนแบคสังเคราะห์หลายชนิด ยูโคเตอร์ ฆ่าสายพันธุ์หรือสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องหรือยับยั้งการเจริญเติบโตของพวกมัน โปรตีนเหล่านี้เรียกว่าแบคเทอริโอซิน พวกเขาเป็นผู้เขียนโค้ด พลาสมิดพิเศษที่เรียกว่าปัจจัยแบคทีเรีย แบคทีเรียถูกแยกออกจาก Escherichia coli (colicins) และแบคทีเรียอื่นๆ ชื่อของแบคเทอริโอซินนั้นได้มาจากรูปแบบการผลิตของแบคทีเรีย เช่น สตาฟิโลคอกคัสที่ผลิตสตาฟิโลซิน สารอนินทรีย์ที่ฆ่าเชื้อแบคทีเรียเรียกว่าน้ำยาฆ่าเชื้อ

3. การจดจำอื่นๆ กำหนดโดยพลาสมิดพลาสมิดอาจมียีนที่ให้คุณสมบัติทางชีวภาพจำเพาะจำนวนหนึ่ง ซึ่งสร้างข้อได้เปรียบในการคัดเลือกภายใต้เงื่อนไขบางประการ ยีนของเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการสลายตัวของแคมปีโฟรา กรดซาลิไซลิก และสารตั้งต้นที่จำเป็นอื่น ๆ สามารถพบได้ในพลาสมิด รายการคุณสมบัติที่สืบทอดมาจากพลาสมิดประกอบด้วย: การตรึงไนโตรเจน การสร้างปม การดูดซึมน้ำตาล การสังเคราะห์ไฮโดรจีเนส ฯลฯ คุณสมบัติบางส่วนเหล่านี้สามารถกำหนดได้โดยยีนของแบคทีเรีย โครโมโซม (การแลกเปลี่ยนยีนระหว่างโครโมโซมและพลาสมิด) พลาสมิดมีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของโปรคาริโอต

4. ความไม่เข้ากันแบคทีเรียจำนวนมากมีพลาสมิดที่มีขนาดต่างกัน การอยู่ร่วมกันของพลาสมิดที่แตกต่างกันในเซลล์เดียวบ่งชี้ว่าพลาสมิดดังกล่าวเข้ากันได้ แต่พลาสมิดสองชนิดที่เกี่ยวข้องกันไม่สามารถอยู่ร่วมกันในเซลล์เดียวได้และเข้ากันไม่ได้ พลาสมิดทั้งหมดอยู่ในกลุ่มที่ไม่สอดคล้องกัน: พลาสมิดอยู่ในกลุ่มที่ไม่สอดคล้องกันเดียวกัน

ทรานสโพสัน –เหล่านี้เป็นลำดับดีเอ็นเอที่สามารถรวมเข้ากับหลายส่วนของจีโนมและสามารถ "ขนส่ง" จากพลาสมิดไปยังโครโมโซมของแบคทีเรียหรือไปยังพลาสมิดอื่นได้ Transpasons มียีนที่กำหนดลักษณะภายนอก ได้แก่ ความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะเช่น pinicone, tetracycline เป็นต้น ด้วยเหตุนี้จึงตรวจพบได้ง่ายกว่า IS - El-ty (DNA ต่างประเทศ ตัวแทน .คือการแทรกหลังจากการประชุมในแบคทีเรีย โครโมโซมและพลาสมิด) ยีนปากทั้งสองข้างที่อยู่ภายในทรานสโพซอน ตำแหน่งของ 2 จะเหมือนกันตามลำดับ ซึ่งสามารถไปในทิศทางเดียวกันหรือตรงกันข้ามได้ ลำดับเบสซ้ำของ DNA เหล่านี้บางส่วนเหมือนกับ IS - Els

41. วิวัฒนาการของ m/oov

เซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ตั้งแต่รูปแบบดึกดำบรรพ์ไปจนถึงเซลล์ที่มีการจัดระเบียบสูง ประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้างที่เหมือนกัน และใช้กลไกเดียวกันเพื่อให้ได้พลังงานและการเจริญเติบโต นี่คือความสามัคคีทางชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ในกระบวนการวิวัฒนาการ เกิดการก่อตัวและการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตรูปแบบต่างๆ สำหรับกระบวนการวิวัฒนาการของชีวิตจำเป็นต้องจินตนาการว่ามีเงื่อนไขใดบ้างบนโลกที่สิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นเองนั้นเป็นไปได้ ในช่วงหลังการก่อตัวของโลกกระบวนการทางชีววิทยาที่แอคทีฟเกิดขึ้นซึ่งเปลี่ยนรูปลักษณ์และนำไปสู่การก่อตัวของเปลือกโลกไฮโดรสเฟียร์และชั้นบรรยากาศ เมื่อสารอินทรีย์บนโลกสะสมในปริมาณมาก => สภาวะเกิดขึ้นภายใต้การเปลี่ยนแปลงจากวิวัฒนาการทางเคมีไปสู่การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตที่สามารถสืบพันธุ์ได้เองกลุ่มแรก เป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์ชีวิตที่มักปรากฏในรูปแบบของโครงสร้างที่กำหนดซึ่งแยกออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกเชิงพื้นที่ แต่มีปฏิสัมพันธ์กับเซลล์อยู่ตลอดเวลาตามประเภทของระบบเปิด สันนิษฐานว่าขั้นตอนต่อไปของวิวัฒนาการบนเส้นทางสู่การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตคือการก่อตัวขององค์กรโครงสร้างบางอย่าง - สารประกอบอินทรีย์ที่สังเคราะห์ขึ้นโดยทางธรรมชาติ พวกมันมีรูปร่างเป็นทรงกลม เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5-7 ไมครอน มีลักษณะคล้ายแบคทีเรียรูปแบบคอคคอยด์ มีโปรตีนออยด์อยู่ และมีเสถียรภาพในระดับหนึ่ง การย้อมสีแกรมเผยให้เห็นว่าไมโครสเฟียร์ที่เกิดจากโปรตีนออยด์ที่เป็นกรดคือ gr- และไมโครสเฟียร์ที่เกิดจากโปรตีนออยด์พื้นฐานคือ gr+ ระยะนี้เป็นระยะเปลี่ยนผ่านจากวิวัฒนาการทางเคมีไปเป็นวิวัฒนาการทางชีววิทยา และรูปแบบที่เกิดขึ้นใหม่สามารถกำหนดได้ว่าเป็นการคัดเลือกโดยธรรมชาติก่อนชีววิทยา ต่อมาสันนิษฐานว่าโปรคาริโอตแรกอาจปรากฏในแหล่งกักเก็บที่มีสารอินทรีย์มากมาย มีสิ่งมีชีวิต ที่มีอยู่เนื่องจากการหมักและมีหน้าที่หลักของการเผาผลาญแบบไม่ใช้ออกซิเจน. หากเราสมมติว่าในเวลานั้นมีซัลเฟตอยู่ในแหล่งกักเก็บ ขั้นต่อไปของวิวัฒนาการคือการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนอย่างมีประสิทธิภาพด้วยการสร้างศักยภาพของโปรตอนเพื่อเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการฟื้นฟู ATP นอกจากนี้ ยังมีการทดลองแสดงให้เห็นว่าในระยะเริ่มแรกของวิวัฒนาการ โปรคาริโอตสามารถทำซ้ำและส่งข้อมูลไปยังลูกหลานได้โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของกรดนิวคลีอิก สำหรับการวิวัฒนาการเพิ่มเติมของโปรคาริโอต จำเป็นต้องสร้างเครื่องมือพิเศษที่จะรับประกันการสืบพันธุ์ของโพลีเปปไทด์ที่แม่นยำ สิ่งนี้นำไปสู่การก่อตัวของกลไกการสังเคราะห์ใหม่ - การสังเคราะห์เทมเพลตซึ่งขึ้นอยู่กับการใช้คุณสมบัติของโพลีนิวคลีโอไทด์ คุณสมบัติของโมเลกุลโพลีนิวคลีอิกคือความสามารถในการทำซ้ำได้อย่างแม่นยำ โดยยึดหลักการของการเสริมโครงสร้าง

เหตุการณ์หลักในวิวัฒนาการ: การเปลี่ยนจากบรรยากาศรีดิวซ์ปฐมภูมิไปเป็นบรรยากาศที่มีออกซิเจน แบคทีเรียได้พัฒนาเมแทบอลิซึมรูปแบบใหม่ - การหายใจแบบใช้ออกซิเจนซึ่งเป็นไปได้อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของไซโตโครมไปเป็นเทอร์มินัลออกซิเดสโดยใช้โมเลกุล O 2 เป็นตัวรับอิเล็กตรอน สันนิษฐานว่าเมื่อ 2 พันล้านปีก่อน โปรคาริโอตโฟโตโทรฟิกทั้งหมดมีอยู่แล้ว และยังคงมีอยู่จนทุกวันนี้ โปรคาริโอตเริ่มแรกครอบครองนิเวศนิเวศน์ที่แตกต่างกันจำนวนมาก ซึ่งต่อมาก็ค่อยๆ เปิดทางให้กับยูคาริโอต การพัฒนาเมแทบอลิซึมประเภทต่างๆ ในโปรคาริโอตนั้นเนื่องมาจากเซลล์โครงสร้างที่เรียบง่าย ระบบควบคุมที่ได้รับการพัฒนาอย่างสูง การเติบโตอย่างรวดเร็ว และการมีอยู่ของกลไกการถ่ายโอนยีนหลายอย่าง

42.จุลินทรีย์ก่อโรคและภูมิคุ้มกัน

ภูมิคุ้มกันปกป้องเราจากเชื้อโรค เช่น แบคทีเรีย ไวรัส และโปรโตซัว กล่าวคือ ปกป้องร่างกายจากสิ่งแปลกปลอม

การติดเชื้อเป็นกระบวนการทางชีววิทยาที่ซับซ้อนซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการแทรกซึมของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคเข้าสู่ร่างกายและการหยุดชะงักของสภาพแวดล้อมภายใน

การเกิดโรคคือความสามารถของจุลินทรีย์บางประเภทภายใต้สภาวะที่เหมาะสมในการทำให้เกิดโรคติดเชื้อที่มีลักษณะเฉพาะ ดังนั้นการทำให้เกิดโรคจึงเป็นลักษณะเฉพาะของสายพันธุ์

มลพิษทางชีวภาพที่ก่อให้เกิดโรคต่างๆ ในมนุษย์พบได้ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ เหล่านี้คือจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค ไวรัส หนอนพยาธิ และโปรโตซัว สามารถพบได้ในบรรยากาศ น้ำ ดิน และในร่างกายของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ รวมถึงตัวบุคคลด้วย

เชื้อโรคที่อันตรายที่สุดคือโรคติดเชื้อ ต่างก็มีความมั่นคงที่แตกต่างกันค่ะ สิ่งแวดล้อม. บางชนิดสามารถอยู่นอกร่างกายมนุษย์ได้เพียงไม่กี่ชั่วโมง อยู่ในอากาศ ในน้ำ บนวัตถุต่าง ๆ ก็ตายอย่างรวดเร็ว คนอื่นสามารถอยู่ในสิ่งแวดล้อมได้ตั้งแต่ไม่กี่วันจนถึงหลายปี สำหรับคนอื่นๆ สิ่งแวดล้อมคือที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติของพวกเขา สำหรับคนอื่นๆ สิ่งมีชีวิตอื่นๆ เช่น สัตว์ป่า เป็นสถานที่สำหรับการอนุรักษ์และการสืบพันธุ์

บ่อยครั้งที่แหล่งที่มาของการติดเชื้อคือดินซึ่งมีเชื้อโรคของบาดทะยัก, โรคพิษสุราเรื้อรัง, เนื้อตายเน่าก๊าซและโรคเชื้อราบางชนิดอาศัยอยู่ตลอดเวลา พวกเขาสามารถเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ได้หากได้รับความเสียหาย ผิวกับอาหารที่ไม่ได้ล้างซึ่งเป็นการละเมิดกฎสุขอนามัย

ยาปฏิชีวนะทั่วไป	ผู้ผลิต	มันส่งผลกระทบต่อใคร?	กลไกการออกฤทธิ์	ความยากลำบากในการใช้การรักษา
เพนิซิลลิน, เซฟาโลสปอริน	จำพวกเห็ด อีกครั้งนิซิลเลียม, เซฟาโลสปอรัม	แบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบ	การสังเคราะห์ผนังเซลล์บกพร่อง	ปฏิกิริยาการแพ้
สเตรปโตมัยซิน, เจนตามิซิน, คานามัยซิน, โทบรามัยซิน, อะมิคาซิน	สกุลแอคติโนไมซีเตส สเตรปโตมีเซส, แบคทีเรียจำพวก ไมโครโมโนสปอร่า. เบซิล­ ลูส		การยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนกลับไม่ได้	เป็นพิษต่อประสาทหูและไต
ยาปฏิชีวนะที่มีชื่อเดียวกัน	สกุลแอคติโนไมซีเตส สเตรปโตมีเซส	แบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบ ริกเก็ตเซีย หนองในเทียม โปรโตซัว	การยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนแบบย้อนกลับได้	การแพร่กระจายของสายพันธุ์ต้านทาน
ต้านเชื้อแบคทีเรีย: erythromycin ต้านเชื้อราและ antiprotozoal: polyenes	สกุลแอคติโนไมซีเตส สเตรปโตมีเซส เดียวกัน	แบคทีเรียแกรมบวก เชื้อรา โปรโตซัวบางชนิด	การหยุดชะงักของพลาสมาเมมเบรน	ความเป็นพิษ
Polymyxins, gramicidins, bacitracins	จุลินทรีย์ต่างๆ	ส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรียแกรมลบ	กลไกการออกฤทธิ์ก็แตกต่างกัน	มีความเป็นพิษสูง