Atšķirība starp vispārinātu un specializētu transdukciju

Galvenā atšķirība - ģeneralizēta vs specializēta transdukcija
 

Transdukcija ir mehānisms, kas ar bakteriofāga palīdzību pārnes DNS no vienas baktērijas uz citu baktēriju. Bakteriofāgs ir vīruss, kas inficē un replicējas baktērijā. Tas ir spējīgs piestiprināties pie baktēriju šūnas sienas un injicēt tās DNS baktērijai. Baktērijas iekšienē vīrusa DNS replicējas un rada nepieciešamos komponentus un fermentus, lai izveidotu daudzus jaunus bakteriofāgus. Šī procesa laikā baktēriju DNS sadalās gabalos un integrējas vīrusa genomā, vai vīrusu DNS tieši integrējas baktēriju DNS. Jauni bakteriofāgi satur baktēriju DNS. Kad šie bakteriofāgi inficē citas baktērijas, notiek baktēriju DNS sajaukšanās. Transdukcija var notikt vai nu ar lītisko ciklu, vai ar lizogēno ciklu, pamatojoties uz bakteriofāgas tipu. Tādējādi ir divi transdukcijas veidi, proti, vispārināta transdukcija un specializēta transdukcija. Galvenā atšķirība starp vispārinātu un specializētu transdukciju ir tā ģeneralizētu transdukciju veic virulenti bakteriofāgi, kuros baktēriju šūna tiek lizēta, atbrīvojot jaunus bakteriofāgus kamēr specializēto transdukciju veic mēreni bakteriofāgi, kuros baktēriju šūna netiek lizēta, un vīrusu DNS integrējas ar baktēriju DNS un baktēriju laikā profaga stadijā izdzīvo vairākas paaudzes.

SATURS
1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir vispārinātā transdukcija
3. Kas ir specializētā transdukcija
4. Salīdzinājums blakus - vispārināta vai specializēta transdukcija
5. Kopsavilkums

Kas ir vispārinātā pārveidošana?

Pastāv divu veidu bakteriofāgi: virulenti un mēreni. Virulenta bakteriofāga spēj nogalināt baktēriju saimnieku. Viņiem vienmēr notiek lītisks dzīves cikls, kas izraisa saimnieka baktēriju nāvi. Baktērijas inficēšana ar virulentu bakteriofāgu un baktēriju DNS pārnešana uz citu baktēriju otrās infekcijas laikā ir pazīstama kā vispārēja transdukcija. Tādējādi vispārinātu transdukciju var definēt kā baktēriju DNS pārnešanu no vienas baktērijas uz otru baktēriju ar virulentu bakteriofāgu bakteriofāga lītiskā cikla laikā. Baktēriju DNS pārnešana notiek ģenētiskā materiāla iesaiņojuma kļūdu dēļ jaunajos fāgos. Tikko replicētas vīrusu DNS iesaiņošana jaunos fāgos liecina par mazu ticamību. Tādējādi ģenētiskā materiāla iesaiņošanas laikā mazos baktēriju DNS gabaliņus vai rekombinētās baktēriju DNS gabalus ar vīrusu DNS var nepareizi iekļaut fāgos. Ja baktēriju DNS vīrusa kapsidā tiek ievietota nejauši, otrā infekcija ievada šo DNS citā baktērijā. Tādējādi transdukcija veiksmīgi notiek starp divām baktērijām.

Pēc inficēšanās virulenti fāgi spēj kontrolēt baktēriju šūnu mehānismus, lai replicētu paša DNS. Vīruss arī spēj sadalīt baktēriju hromosomas mazos gabaliņos un izraisa pēkšņu baktēriju šūnu sienas sabrukumu, lai atbrīvotos salikti fāgi, izraisot šūnu nāvi.

Ģeneralizēts pārveidošanas process

Ģeneralizēta transdukcija ir ātrs process, kurā baktērijas mirst īsā laika posmā. Bakteriofāgs spēj sadalīt baktēriju DNS gabalos, iznīcinot baktērijas šūnu. Ģeneralizētās pārveidošanas soļus var apkopot šādi.

1. Virulenta (lītiska) bakteriofāga inficē baktēriju.
2. Fāgu genoms iekļūst baktēriju šūnā.
3. Vīruss regulē baktēriju metabolisma mehānismus, lai izveidotu pats savu DNS un citus nepieciešamos komponentus un fermentus.
4. Baktēriju DNS hidrolizējas mazos gabaliņos.
5. Ģenētisko materiālu iesaiņojumi jauno fāgu iekšpusē. Reizēm baktēriju DNS fragmenti iesaiņojas jaunos fāgu kapsiīdos
6. Baktēriju šūna lizē un atbrīvo jaunos fāgus.
7. Kad transduģētais fāgs inficē citu baktēriju, iepriekšējās baktērijas DNS iekļaujas jaunā.

01. attēls: vispārināts pārveidošanas process

Kas ir specializētā transdukcija?

Mēreni bakteriofāgi parāda lizogēnus dzīves ciklus. Viņi ir iesaistīti specializētā transdukcijas procesā, kurā kļūdas dēļ baktēriju DNS fragments tiek pārnests no vienas baktērijas uz otru. Tādējādi specializēto transdukciju var definēt kā donora baktēriju DNS pārnešanu uz citu baktēriju ar mērenu bakteriofāgu palīdzību. Kad mērenie fāgi inficē baktērijas, tie spēj integrēt vīrusa DNS baktēriju hromosomā un palikt profāžu stadijā vairākām baktēriju paaudzēm, neatbrīvojot to no baktēriju genoma. Baktēriju genoma replikācijas laikā vīrusa DNS tiek pakļauta replikācijai, tā nonāk jaunās baktēriju šūnās un izdzīvo. Tomēr, ja noteiktos faktorus izraisa fāzes, vīrusu DNS atdalās no baktēriju hromosomas. Dažreiz šīs atdalīšanās laikā baktēriju hromosomu fragmenti atdalās un paliek piestiprināti pie fāgas DNS. Indukcijas dēļ fāgi pēc tam iziet lītisko ciklu. Vīrusu genoms atkārtojas ar pievienoto baktēriju DNS un iesaiņojas jaunu kapsīdu iekšpusē un veido jaunus fāgus. Jauni fāgi baktēriju šūnu atbrīvo līzes veidā. Kad jauns fāgs inficē citu baktēriju, baktēriju DNS pāriet uz to.

Specializēts pārveidošanas process

Specializētās transdukcijas soļus var apkopot šādi.

1. Mērens bakteriofāgs inficē baktēriju.
2. Vīrusu DNS integrējas baktēriju hromosomā un kļūst par fāgas stadiju
3. Vīrusu DNS baktērijās saglabājas vairākas paaudzes
4. Pēc spontānas indukcijas vīrusu DNS atdala baktēriju hromosomu DNS.
5. Baktēriju DNS fragmenti atdalās no baktēriju hromosomas ar vīrusu DNS.
6. Vīrusu DNS replicējas kopā ar baktēriju gēniem un iesaiņojas jaunu kapsīdu iekšpusē un veido jaunus fāgus.
7. Baktēriju šūna lizē un atbrīvo jaunos fāgus.
8. Jauni fāgi inficē jaunas baktērijas.
9. Infekcijas laikā baktēriju DNS sajaucas ar jaunām baktērijām.

   

   02 attēls: Specializēta transdukcija, ko parāda lambda fāgs

Kāda ir atšķirība starp vispārinātu un specializētu transdukciju?

Ģeneralizēta vs specializēta transdukcija
Ģeneralizētu transdukciju veic virulenti vai lītiski bakteriofāgi.	Specializētu transdukciju veic mēreni fāgi.
Dzīves cikls
Ģeneralizētā transdukcija iziet lītisko ciklu	Specializētā transdukcija iziet liogēno ciklu.
Baktēriju līze
Baktēriju šūna ātri lizējas.	Baktēriju šūnas netiek ātri lizētas, bet izdzīvo vairākas paaudzes.
Ģenētiskā materiāla iesaiņojums
Daļa donoru baktēriju DNS tiek vispārīgi transducēti norobežota vīrusa kapsīdā	Nelielas baktēriju DNS daļas paliek piestiprinātas vīrusu DNS laikā, kad tās atdalās no baktēriju hromosomas, un tiek iesaiņotas jaunos kapsīdos.
Vīrusu DNS integrācija
Vīrusu DNS nav integrēta baktēriju hromosomā.	Baktēriju un vīrusu DNS integrējas.
Baktēriju DNS hidrolīze
Baktēriju DNS vīrusa ietekmē hidrolizējas gabalos.	Baktēriju DNS netiek hidrolizēta.
Prophage izgatavošana
Ģeneralizētas transdukcijas laikā neveidojas pūtīšu veidošanās.	Prophages veidojas specializētās transdukcijas laikā.

Kopsavilkums - vispārināta vs specializētā pārveidošana

Transdukcija ir baktēriju DNS pārvietošana no vienas baktērijas uz otru ar vīrusa palīdzību. Tas ir dabisks process, kas notiek caur lītiskiem vai lizogēniem cikliem. Virulentie fāgi parāda vispārinātu transdukciju. Mērenajos fāgos novērojama specializēta transdukcija. Ģeneralizētas transdukcijas laikā vīruss iznīcina baktēriju šūnu. Specializētā transdukcijā baktēriju šūnas netiek ātri iznīcinātas, ja vien nav indukcijas. Šī ir galvenā atšķirība starp vispārinātu un specializētu transdukciju. Vīrusu DNS integrējas baktēriju hromosomā specializētā transdukcijā, un integrācija vispārējā transdukcijā nenotiek.

Atsauce:
1. Neierobežots. “Baktēriju pārnešana - bezrobežu atvērta mācību grāmata.” Neierobežots. Neierobežots, 2016. gada 8. augusts. Web. 2017. gada 26. aprīlis
2. “Transdukcija - vispārināta transdukcija.” Raksti par hromosomu, ģenētisko, vīrusu un DNS. N.p., n.d. Web. 2017. gada 26. aprīlis
“Transdukcija (prokarioti).” Dabas ziņas. Dabas izdevēju grupa, n.d. Web. 2017. gada 26. aprīlis

Attēla pieklājība:
1. “Lytic Cycle”, izmantojot xxoverflow (CC BY 2.0), izmantojot Flickr
2. Tinastella “Lambda Phage” - Savs darbs (publiskais īpašums), izmantojot Commons Wikimedia