Bakterilerde Oluşan 3 Cinsel Üreme Türleri (1869 Kelime)

Bakterilerde ortaya çıkan cinsel üreme türleri şunlardır:

Sitolojik gözlemler ve genetik çalışmalar, iki farklı hücrenin füzyonunu içeren cinsel üreme gibi bir şeye işaret eder ve nadiren de olsa bakterilerde kalıtsal faktörlerin transferi görülür. Genetik rekombinasyon, dikkatlice çalışılmış olan bakterilerde gerçekleşir ve muhtemelen diğer türlerde de meydana gelir.

Resim İzniyle: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/Caduco.jpg/1280px-Caduco.jpg

En yoğun olarak çalışılan bakteri türlerinden biri olan Escherichia coli'nin cinsiyet-bazının erkekler gibi davrandığı ve dişilerle doğrudan temas yoluyla genetik bilgi aktardığı gösterilmiştir. Bu genleri transfer etme kabiliyeti, F + 'nın bir dişiye aktarılabilen doğurganlık faktörü ile düzenlenir ve böylece onu erkeğe dönüştürür.

Normal vejetatif bakteriyel hücreler haploiddir ve cinsel üreme bölümünde veya kromozomun tamamı erkek hücreden dişi hücreye geçer ve bir hücre, yani kısmen veya tamamen diploid verir. Geçiş daha sonra dişi kromozomu ve erkek kromozomu veya fragmanı arasında meydana gelir, ardından haploid soy hücreleri veren bir segregasyon süreci izlenir.

1. Bakteriyel dönüşüm:

Bakterilerdeki genetik transfer ayrıca, donör hücresinin DNA molekülünün, parçalanmasıyla serbest bırakıldığında serbest bırakıldığı zaman başka bir alıcı hücre tarafından alındığı ve yavrularının, donör hücresinin bazı karakterlerini miras aldığı transformasyon yoluyla gerçekleşir. Farklı bakteri türleri, kültürde veya doğada karma halde bulunduğunda, ortaya çıkan yavruların bir kısmı, ana soyların karakterlerinin bir kombinasyonuna sahiptir. Bu fenomen rekombinasyon olarak bilinir.

Dönüşüm olgusu önce Griffith (1928) tarafından kaydedildi. Avery, Macleod ve McCarty (1944), dönüşüm prensibinin bakteriyel dönüşümdeki olaylar dizisinde DNA olduğunu göstermiştir.

Genetik materyalin kimyasal yapısının anlaşılmasına yol açan sorgulama çizgileri, zararlı organizma Diplococcus pneumoniae çalışmasından ortaya çıkmıştır. Bu bakteri erkeklerde zatürree olur. 1928'de Frederick Griffith, biri bir kapsül tarafından korunan pürüzsüz koloniler oluşturan ve diğeri petri kaplarında uygun bir besiyerinde yetiştirildiğinde düzensiz veya pürüzlü koloniler oluşturan iki D. pneumoniae suşu olduğunu buldu.

Farelere (A) enjekte edildiğinde sadece kapsüllenmiş düz hücreler (virülent) hastalığı üretti, fakat virülent olmayan kaba hücreleri (B) üretmedi. Öte yandan, ısı öldürüldüğünde kapsüllenmiş (virülent) düz hücreler virülent olmayan kaba hücrelerle (D) karıştırıldı ve sonra farelere hastalığın üretildiği farelere enjekte edildi. Bu, ölü kapsüllenmiş düz hücrelerin bazı faktörlerinin canlı virülan olmayan kaba hücreleri yaşayan düz kapsüllenmiş (virülent) hücrelere dönüştürdüğünü göstermektedir (bkz. Şekil 2.16).

1944'te Avery, McCarty ve Macleod Griffith'in deneylerini moleküler açıklamalarla destekledi. Isıdan izole edilen DNA'nın pürüzsüz hücreleri öldürdüğünü, kaba hücrelere eklendiğinde yüzey karakterlerini pürüzlüden pürüzsüz hale getirdiğini ve aynı zamanda onları virülent yaptığını buldular.

Bu deneyle, bunun DNA'nın hücrelerin pürüzsüz karakterini ve farelerde virülans özelliklerini indüklemekten sorumlu genetik materyal olduğu gösterilmiştir. Deneyleri, bakteriyel transformasyonun, bir DNA bölümünün ölü bakteriden (yani donörden) canlı bakteriye (yani alıcı), ölü hücrenin karakterini ifade eden ve böylece rekombinant olarak bilindiğini kanıtlamıştır.

Viral bulaşıcı ajan DNA'dır:

Bir bakteriyofaj (T2 virüsü), Escherichia coli bakterisini enfekte eder. Enfeksiyondan sonra, virüs çoğalır ve bakteriyel hücrelerin parçalanmasıyla birlikte T2 fajları salınır. Bildiğimiz gibi, T2 fajı hem DNA hem de proteinleri içerir. Şimdi, iki bileşenden hangisinin daha fazla viral partikülün çarpımı için programlanacak bilgiye sahip olduğu sorusu ortaya çıkmaktadır.

Bu sorunu çözmek için Hershey ve Chase (1952), iki farklı T 2 fajı preparasyonu ile bir deney yaptı. Bir preparasyonda protein kısmını radyoaktif hale getirdiler, diğer preparasyonda DNA radyoaktif hale getirildi. Daha sonra, bu iki faj preparatı ile enfekte bir E. coli kültürü yapıldı. Enfeksiyondan hemen sonra ve bakterilerin parçalanmasından önce, E. coli hücreleri bir karıştırıcıda yavaşça çalkalandı, böylece yapışkan faj partikülleri gevşetildi ve sonra kültür santrifüj edildi. Sonuç olarak, enfekte bakteriyel hücrelerin daha ağır topakları tüpün dibine çökmüştür. Daha hafif viral partiküller ve bakteriyel hücrelere girmeyen partiküller süpernatanda bulundu. Radyoaktif DNA ile T2 fajının deneyde E. coli'yi enfekte etmek için kullanıldığı zaman, daha ağır bakteriyel peletin de radyoaktif olduğu bulundu. Öte yandan, radyoaktif proteinli T2 fajı kullanıldığında, bakteriyel topak çok az radyoaktiviteye sahipti ve radyoaktivitenin çoğu süpernatanda bulundu. Bu

Daha fazla T2 faj partikülünün üretimi için bilgi içeren protein değil viral DNA olduğu için DNA genetik materyaldir. Bununla birlikte, bazı virüslerde (örneğin, TMV, influenza virüsü ve çocuk felci virüsü) RNA, genetik materyal olarak işlev görür (bakınız, şekil 2.17).

Hershey ve Chase iki deney yaptı. Bir deneyde E. coli, radyo-izotop S 35'i içeren bir ortamda verildi ve diğer deneyde E. coli, radyo izotop P32'yi içeren bir ortamda büyütüldü. Bu deneylerde, E. coli hücreleri, S 35 ortamında yetiştirilen E. coli hücrelerinden salınan T2 fajı ile enfekte edildiler, protein kapsidlerinde S35 var ve P32 ortamından elde edilenler DNA'larında P32 idi.

Bu fajlar normal ortamda yeni E. coli hücrelerini enfekte etmek için kullanıldığında, S35 etiketli fajlarla enfeksiyonu olan bakteriyel hücreler, sitoplazmada değil, hücre duvarlarında radyoaktiviteyi gösterdi. Oysaki P32 etiketli fajlarla enfekte olan bakteriler ters durumu göstermiştir.

Bu nedenle, T2 fajı bakteri hücresini enfekte ettiğinde, protein kapsidinin bakteri hücresinin dışında kaldığı, ancak DNA'sının bakterinin sitoplazmasına girdiği söylenebilir. Enfekte olmuş bakteri hücreleri parçalandığında, yeni tam viral parçacıklar (T2 fajları) oluşur. Bu, viral DNA'nın, DNA ve protein kapsidlerinin daha fazla kopyasının sentezi için bilgiyi taşıdığını kanıtlar. Bu, DNA'nın genetik materyal olduğunu gösterir (bkz. Şekil 2.19).

2. Bakteriyel transdüksiyon:

Bakterilerdeki genetik transfer, transdüksiyon olarak bilinen bir işlemle elde edilir. U-tüp Salmonella typhimurium'daki Lederberg ve Zinder (1952) deneyi, bakteriyel virüslerin veya fajların, genetik materyalin birinden diğer lisojenik maddelere transfer edilmesinden sorumlu olduğunu göstermiştir.

litik fajlar. Böylece ev sahibi yeni bir genotip kazanır. Transdüksiyon birçok bakteride gösterilmiştir.

Bu işlemde, donör bakterisinin kalıtsal karakterlerini taşıyan DNA molekülü, faj partikülünün taşıyıcısı yoluyla alıcı hücreye aktarılmaktadır. Bu süreçte çok az sayıda birbirine yakın karakter her parçacık tarafından aktarılabilir. Böylece bakteriyofaj, faj atağında hayatta kalan bakterilerde genetik değişiklikler meydana getirir.

Bakteriyel bir hücreye ılıman bir virüs bulaştığında, litik döngü veya lizojeniye başlar. Daha sonra konakçı DNA, virüs çoğalması ile birlikte küçük parçalara bölünür. Bu DNA parçalarının bazıları virüsle birleşiyor ”parçacıkları transdüksiyona dönüşüyor. Bakteriler çözüldüğünde normal parçacıklarla birlikte bu parçacıklar salınır

Bu transdüksiyon ve normal virüs partikülleri karışımının alıcı hücrelerin popülasyonunu enfekte etmesine izin verildiğinde, bakterilerin çoğu normal virüs partikülleri ile enfekte edilir ve sonuçta lizojenik veya litik döngü tekrar oluşur. Birkaç bakteri transdüser partiküller ile enfekte edilir, transdüksiyon gerçekleşir ve virüs partiküllerinin DNA'sı bakteri DNA'sı ile genetik rekombinasyonlara uğrar. (Bkz. Şekil 2.20 ve 2.21).

3. Bakteriyel konjugasyon:

Wollman ve Jacob (1956), iki bakterinin yarım saat kadar yan yana yattıkları konjugasyonu tarif etmişlerdir. Bu süre zarfında, genetik materyalin bir kısmı, erkek olarak belirlenen bir bakteriden dişi olarak belirlenmiş bir alıcıya yavaşça geçirilir. Bu, erkek malzemenin kadına doğrusal bir seri halinde girdiği tespit edildi.

Verici ve alıcı hücreler arasındaki genetik rekombinasyon şu şekilde gerçekleşir: Hfr DNA, alıcı hücreye bir parça bırakıldıktan sonra tekrar dairesel şekilde yeniden şekillenir. F suşunda genetik rekombinasyon donör fragmanı ve alıcı DNA arasında gerçekleşir. Gen transferi sıralı bir işlemdir ve verilen bir Hfr suşu her zaman belirli bir düzende genleri bağışlar. Tek bir iplikçikli donör DNA (F faktörü), nükleaz enzimi yardımı ile konukçu kromozomuna entegre edilir (bakınız şekil 2.21 ve 2.22).

Bakteriyel konjugasyonda genetik materyalin (DNA) transferi, hücreden donör ve alıcı hücrelere hücre teması yoluyla gerçekleşir. Konjugasyon işlemi sırasında genomun büyük kısmı transfer edilirken, transformasyon ve transdüksiyonda sadece küçük DNA parçası transfer edilir. Konjugasyon süreci, Lederberg ve Tatum (1944) tarafından tek bir Escherichia coli suşunda keşfedildi. Konjugasyon, Salmonella, Pseudomonas ve Vibrio'da da gösterilmiştir.

Konjugasyonda, genetik materyalin tek yönlü transferi donörden alıcı suşa gerçekleşir. Verici ve alıcı suşlar her zaman genetik olarak belirlenir. Alıcı suşu F olarak tanımlanır, donör suşları iki türdür ve F + ve H fr (yüksek rekombinasyon sıklığı) olarak tanımlanır. Soy, genomunun sadece küçük bir kısmını bağışlarsa F + olarak adlandırılır ve eğer büyük miktarda genom bağışlarsa H fr olarak adlandırılır. Bu F + ve H fr faktörlerine epizom denir.

Suşlar F + ve Hfr, cinsiyet pilusu olarak adlandırılan spesifik flagellum benzeri yapıların varlığı ile karakterize edilir. Cinsiyet pilusu F + suşlarında yoktur ve bakteriyel çiftleşmeden sorumludur. F + ve H fr'nin cinsel pili, özellikle genetik materyali aktarmak için zıt çiftleşme tipindeki hücrelere temas eder.

Cinsiyet pilus, bir DNA molekülünün boydan boya geçmesine yetecek kadar büyük, 2.5um çapında bir deliğe sahiptir. Eşleştirme sırasında H fr suşu (donör) DNA'sı hemen F - suşu (alıcı) 'na aktarılır. H fr hücrelerinin dairesel DNA'sı açılır ve çoğalır, ancak transfer sırasında bir DNA dizisi yeni sentezlenir, oysa diğer zincir bir önceden mevcut H fr suşu dizisinden elde edilir. DNA transferinden sonra her iki hücre de birbirinden ayrılır.

H fr DNA fragmanını alıcı hücreye bıraktıktan sonra tekrar dairesel şekilde yeniden şekillendirir. F - suşunda genetik rekombinasyon donör fragmanı ve alıcı DNA arasında gerçekleşir. Gen transferi sıralı bir işlemdir, verilen H fr suşu her zaman genleri belirli bir düzende bağışlar. F - ve H fr suşlarının bir süspansiyonda karışmasına izin verilirse, bir zaman dizisindeki farklı genler H fr genomundan F - suşuna aktarılır. Erken giren genler, her zaman rekombinasyonların daha geç yüzeye giren genlerden daha büyük oranda ortaya çıkar (bakınız şekil 2.22, 2.23 ve 2.24).

Konjugasyon, F + ve H fr hücrelerinin bir süspansiyonunda birkaç rekombinantla sonuçlanır. Bu rekombinantlar genotipik yapılarında ve ayrıca fenotipik ekspresyonlarında değişkendir. Bu rekombinantlar ebeveynlerinden tamamen yeni ve farklıdır.