Հիմնական տարբերություն – Ընդհանրացված ընդդեմ մասնագիտացված փոխակերպման
Տրանսդուցիան մեխանիզմ է, որը բակտերիոֆագի միջոցով փոխանցում է ԴՆԹ-ն մի բակտերիայից մյուս բակտերիա: Բակտերիոֆագը վիրուս է, որը վարակում և բազմանում է բակտերիաների ներսում: Այն ունակ է կպչել բակտերիաների բջջային պատին և իր ԴՆԹ-ն ներարկել բակտերիային: Մանրէի ներսում վիրուսային ԴՆԹ-ն բազմանում է և ստեղծում անհրաժեշտ բաղադրիչներ և ֆերմենտներ՝ նոր բազմաթիվ բակտերիոֆագեր ստեղծելու համար: Այս գործընթացի ընթացքում բակտերիալ ԴՆԹ-ն քայքայվում է կտորների և ինտեգրվում վիրուսի գենոմի հետ կամ վիրուսի ԴՆԹ-ն ուղղակիորեն ինտեգրվում է բակտերիալ ԴՆԹ-ին: Նոր բակտերիոֆագները կրում են բակտերիաների ԴՆԹ-ն իրենց ներսում:Երբ այս բակտերիոֆագները վարակում են մեկ այլ բակտերիա, տեղի է ունենում բակտերիալ ԴՆԹ-ի խառնում: Փոխակերպումը կարող է տեղի ունենալ կա՛մ լիտիկ ցիկլով, կա՛մ լիզոգեն ցիկլով՝ ելնելով բակտերիոֆագի տեսակից: Հետևաբար, կան փոխակերպման երկու տեսակ՝ ընդհանրացված փոխակերպում և մասնագիտացված փոխարկում: Ընդհանրացված և մասնագիտացված փոխակերպման հիմնական տարբերությունն այն է, որ ընդհանրացված փոխարկումն իրականացվում է վիրուլենտ բակտերիոֆագների կողմից, որոնցում բակտերիալ բջիջը լիզվում է, երբ նոր բակտերիոֆագներ են թողարկվում, մինչդեռ մասնագիտացված փոխարկումն իրականացվում է չափավոր բակտերիոֆագների կողմից, որոնցում բակտերիաների բջիջը չի լիզվում, և վիրուսային ԴՆԹ-ն ինտեգրվում է բակտերիային: ԴՆԹ-ն և պրոֆաժային փուլում գոյատևում է բակտերիաների մեջ մի քանի սերունդ:
Ի՞նչ է ընդհանրացված փոխարկումը:
Գոյություն ունեն երկու տեսակի բակտերիոֆագներ՝ վիրուսային և բարեխառն: Վիրուսային բակտերիոֆագը ունակ է սպանել հյուրընկալող բակտերիային: Նրանք միշտ ենթարկվում են լիտիկ կյանքի ցիկլին, որը հանգեցնում է հյուրընկալող բակտերիաների մահվան:Վիրուլենտ բակտերիոֆագով բակտերիաների վարակումը և երկրորդ վարակի ժամանակ բակտերիալ ԴՆԹ-ն այլ բակտերիա տեղափոխելը հայտնի է որպես ընդհանրացված փոխարկում: Հետևաբար, ընդհանրացված փոխարկումը կարող է սահմանվել որպես բակտերիալ ԴՆԹ-ի փոխանցում մեկ բակտերիայից մյուս բակտերիա վիրուսային բակտերիոֆագի կողմից բակտերիոֆագի լիտիկ ցիկլի ընթացքում: Բակտերիալ ԴՆԹ-ի փոխանցումը տեղի է ունենում նոր ֆագերում գենետիկական նյութի փաթեթավորման սխալների պատճառով: Նոր ֆագերի մեջ նոր վերարտադրված վիրուսային ԴՆԹ-ի փաթեթավորումը ցույց է տալիս ցածր հավատարմություն: Հետևաբար, գենետիկական նյութի փաթեթավորման ժամանակ բակտերիալ ԴՆԹ-ի փոքր կտորները կամ վիրուսային ԴՆԹ-ի հետ վերամիավորված բակտերիալ ԴՆԹ-ն կարող են սխալ կերպով ներառվել ֆագերի մեջ: Եթե պատահաբար բակտերիալ ԴՆԹ-ն տեղադրվում է վիրուսային կապսիդի ներսում, ապա երկրորդ վարակն այս ԴՆԹ-ն ներմուծում է մեկ այլ բակտերիա: Այսպիսով, փոխակերպումը հաջողությամբ ավարտվում է երկու բակտերիաների միջև:
Վարակությունից հետո վիրուսային ֆագերը կարող են կառավարել բակտերիաների բջիջների մեխանիզմը՝ սեփական ԴՆԹ-ն կրկնօրինակելու համար:Վիրուսը նաև ընդունակ է դառնում մանրէների քրոմոսոմը քայքայել փոքր կտորների և առաջացնում է բակտերիաների բջիջների պատի հանկարծակի խախտում՝ հավաքված ֆագերի ազատման համար՝ առաջացնելով բջիջների մահ։
Ընդհանրացված փոխակերպման գործընթաց
Ընդհանրացված տրանսդուցիան արագ գործընթաց է, որի ժամանակ բակտերիաները մահանում են կարճ ժամանակահատվածում: Բակտերիոֆագը ունակ է բակտերիալ ԴՆԹ-ն կտորների բաժանել՝ ոչնչացնելով բակտերիաների բջիջը։ Ընդհանրացված փոխակերպման քայլերը կարելի է ամփոփել հետևյալ կերպ.
- Վիրուլենտ (լիտիկ) բակտերիոֆագը վարակում է բակտերիան:
- Ֆագի գենոմը մտնում է բակտերիաների բջիջ:
- Վիրուսը ղեկավարում է բակտերիաների նյութափոխանակության մեխանիզմները՝ ստեղծելու իր սեփական ԴՆԹ-ն և այլ անհրաժեշտ բաղադրիչներն ու ֆերմենտները:
- Բակտերիաների ԴՆԹ-ն հիդրոլիզվում է փոքր կտորներով:
- Գենետիկական նյութը փաթեթավորվում է նոր ֆագերի ներսում: Երբեմն բակտերիալ ԴՆԹ-ի բեկորները փաթեթավորվում են նոր ֆագային կապսիդներում
- Բակտերիալ բջիջը լիզում է և ազատում նոր ֆագերը:
- Երբ փոխակերպված ֆագը վարակում է մեկ այլ բակտերիա, նախկին բակտերիաների ԴՆԹ-ն միանում է նորին:
Նկար 01. Ընդհանրացված փոխակերպման գործընթաց
Ի՞նչ է մասնագիտացված փոխարկումը:
Չափավոր բակտերիոֆագները ցույց են տալիս լիզոգեն կյանքի ցիկլեր: Նրանք ներգրավված են փոխակերպման մասնագիտացված գործընթացում, որի ժամանակ բակտերիալ ԴՆԹ-ի մի հատված սխալի պատճառով տեղափոխվում է մի բակտերիայից մյուս բակտերիա: Հետևաբար, մասնագիտացված փոխակերպումը կարող է սահմանվել որպես դոնոր բակտերիալ ԴՆԹ-ի փոխանցում դեպի այլ բակտերիա՝ չափավոր բակտերիոֆագների կողմից: Երբ բարեխառն ֆագերը վարակում են բակտերիաները, նրանք կարողանում են վիրուսային ԴՆԹ-ն ինտեգրել բակտերիալ քրոմոսոմի մեջ և մնում են պրոֆաժի փուլում մի քանի բակտերիաների սերունդներ՝ առանց այն բակտերիալ գենոմից ազատելու:Բակտերիաների գենոմի վերարտադրության ընթացքում վիրուսային ԴՆԹ-ն ենթակա է վերարտադրության և մտնում է նոր բակտերիաների բջիջներ և գոյատևում: Այնուամենայնիվ, երբ պրոֆագները հրահրվում են որոշակի գործոններով, վիրուսային ԴՆԹ-ն անջատվում է բակտերիալ քրոմոսոմից: Երբեմն այս անջատման ժամանակ բակտերիալ քրոմոսոմների բեկորները անջատվում են և մնում են պրոֆագային ԴՆԹ-ին։ Ինդուկցիայի շնորհիվ ֆագերը դրանից հետո անցնում են լիտիկ ցիկլ: Վիրուսային գենոմը բազմանում է կցված բակտերիալ ԴՆԹ-ով և փաթեթավորվում նոր կապսիդների ներսում և ստեղծում նոր ֆագեր: Նոր ֆագերն ազատում են բակտերիալ բջիջը լիզի միջոցով: Երբ նոր ֆագը վարակում է մեկ այլ բակտերիա, բակտերիաների ԴՆԹ-ն անցնում է նրան։
Փոխանցման մասնագիտացված գործընթաց
Մասնագիտացված փոխակերպման քայլերը կարելի է ամփոփել հետևյալ կերպ.
- Չափավոր բակտերիոֆագը վարակում է բակտերիան:
- Վիրուսային ԴՆԹ-ն ինտեգրվում է բակտերիալ քրոմոսոմին և դառնում պրոֆաժի փուլ
- Վիրուսային ԴՆԹ-ն մնում է բակտերիաների մեջ մի քանի սերունդ
- Վիրուսային ԴՆԹ-ն ինքնաբուխ ինդուկցիայի արդյունքում անջատում է բակտերիալ քրոմոսոմային ԴՆԹ-ն:
- Վիրուսային ԴՆԹ-ով բակտերիալ քրոմոսոմից բակտերիալ ԴՆԹ-ի բեկորներ են անջատվում։
- Վիրուսային ԴՆԹ-ն բազմանում է բակտերիալ գեների հետ և փաթեթավորում նոր կապսիդների ներսում և ստեղծում նոր ֆագեր:
- Բակտերիալ բջիջը լիզում է և ազատում նոր ֆագերը:
- Նոր ֆագերը վարակում են նոր բակտերիաներ։
- Բակտերիալ ԴՆԹ վարակի ժամանակ խառնվում է նոր բակտերիաների հետ։
Գծապատկեր 02. Մասնագիտացված փոխարկումը ցույց է տրված լամբդա ֆագով
Ո՞րն է տարբերությունը ընդհանրացված և մասնագիտացված փոխակերպման միջև:
Ընդհանրացված ընդդեմ մասնագիտացված փոխակերպման |
|
| Ընդհանրացված փոխարկումն իրականացվում է վիրուլենտ կամ լիտիկ բակտերիոֆագների միջոցով: | Մասնագիտացված փոխարկումն իրականացվում է բարեխառն ֆագերի միջոցով: |
| Կյանքի ցիկլ | |
| Ընդհանրացված տրանսդուցիան անցնում է լիտիկ ցիկլով | Մասնագիտացված տրանսդուցիան անցնում է լիզոգեն ցիկլով: |
| Բակտերիաների լիզում | |
| Բակտերիաների բջիջները արագ լուծվում են: | Բակտերիաների բջիջները արագ չեն լուծվում, բայց գոյատևում են մի քանի սերունդ: |
| Գենետիկական նյութի փաթեթավորում | |
| Դոնորական բակտերիալ ԴՆԹ-ի մի մասը փակված է վիրուսային կապսիդում ընդհանրացված փոխակերպման մեջ | Բակտերիալ ԴՆԹ-ի փոքր մասերը մնում են վիրուսային ԴՆԹ-ին կցված բակտերիալ քրոմոսոմից անջատվելու ընթացքում և փաթեթավորվում նոր կապսիդների մեջ: |
| Վիրուսային ԴՆԹ-ի ինտեգրում | |
| Վիրուսային ԴՆԹ-ն ինտեգրված չէ բակտերիալ քրոմոսոմում: | Բակտերիալ և վիրուսային ԴՆԹ-ն ինտեգրվում է: |
| Բակտերիալ ԴՆԹ-ի հիդրոլիզ | |
| Բակտերիալ ԴՆԹ-ն վիրուսի միջոցով հիդրոլիզվում է կտորների։ | Բակտերիաների ԴՆԹ-ն չի հիդրոլիզվում։ |
| Պրոֆագի արտադրություն | |
| Ընդհանրացված փոխակերպման ժամանակ պրոֆագի ձևավորում չկա: | Պրոֆագները ձևավորվում են մասնագիտացված տրանսդուկցիայի ժամանակ: |
Ամփոփում – Ընդհանրացված ընդդեմ մասնագիտացված փոխակերպման
Տրանսդուցիան բակտերիալ ԴՆԹ-ի փոխանցման գործընթացն է մի բակտերիայից մյուսը վիրուսի միջոցով: Դա բնական գործընթաց է, որը տեղի է ունենում լիտիկ կամ լիզոգեն ցիկլերի միջոցով: Վիրուլենտ ֆագերը ցույց են տալիս ընդհանրացված փոխակերպում: Բարեխառն ֆագերը ցույց են տալիս մասնագիտացված փոխակերպում: Ընդհանրացված փոխակերպման ժամանակ վիրուսը ոչնչացնում է բակտերիալ բջիջը։ Մասնագիտացված փոխակերպման ժամանակ բակտերիաների բջիջները արագ չեն ոչնչացվում, եթե չկա ինդուկցիա: Սա է հիմնական տարբերությունը ընդհանրացված և մասնագիտացված տրանսդուկցիայի միջև: Վիրուսային ԴՆԹ-ն ինտեգրվում է բակտերիալ քրոմոսոմին՝ մասնագիտացված փոխակերպման ժամանակ, իսկ ինտեգրումը չի առաջանում ընդհանրացված փոխակերպման ժամանակ:
