3 modi van genetische overdracht in bacteriële cellen
Drie manieren van genetische overdracht in bacteriële cellen zijn: (a) Transformatie, (b) Transductie, (c) Vervoeging.
Bacteriën verdelen erg snel. De verdubbelingstijd wordt ook generatietijd genoemd en deze kan zo laag zijn als 20 minuten. Bacteriën reproduceren voornamelijk door ongeslachtelijke voortplanting maar vertonen geen echte seksuele voortplanting omdat ze geen diploïde fase produceren. Dus, meiose ontbreekt. Echter, bacteriën wisselen genetisch materiaal uit tussen twee cellen.
Wijzen van genetische overdracht in bacteriën:
Drie manieren van genetische overdracht tussen bacteriële cellen zijn:
(a) Transformatie
(b) Transductie
(c) Vervoeging.
(a) Transformatie:
Het fenomeen waarmee DNA dat uit een type cel wordt geïsoleerd, wanneer het in een ander type wordt geïntroduceerd, in staat is enkele van zijn eigenschappen aan het laatste te verlenen, wordt transformatie genoemd. Het werd bevestigd door Griffith met zijn experimenten met Streptococcus-longontsteking bij bacteriën.
(b) Transductie:
De overdracht van genetisch materiaal van de ene bacterie naar de andere door bacteriofaag wordt transductie genoemd.
(c) Vervoeging:
De unidirectionele overdracht van DNA van de ene cel naar de andere door een cytoplasmatische brug wordt conjugatie genoemd. Het proces is equivalent met seksuele paring in eukaryoten. Twee bacteriële haploïde cellen van verschillende stammen komen dicht bij elkaar.
Ze herkennen elkaar aan de hand van complementaire macromoleculen die op hun oppervlak worden gedragen. De donor of de mannelijke cel geeft een deel of het geheel van het chromosoom door aan de ontvangende of vrouwelijke cel. Het vermogen van het overbrengen van het genetische materiaal van de man wordt beheerst door geslacht of vruchtbaarheidsfactor (F-gen) aanwezig in een plasmide.
Zodoende kunnen genen van donor- naar ontvangende cel worden overgebracht op een DNA-molecuul dat fungeert als geslachtsfactor genaamd F-gen. Dit geslachtsgen kan verblijven in een bacterieel chromosoom of het kan bestaan als een autonome eenheid in cytoplasma.
Mannelijke bacterie met doornachtige uitsteeksels die als sex pili worden genoemd, komen in contact met vrouwelijke bacterie die geen pili heeft en zijn DNA doneert. F-factor (een plasmide) draagt genen voor het produceren van pili en andere functies die nodig zijn om DNA over te dragen. Soms integreert F-factor in bacterieel chromosoom.
Dergelijke bacteriën kunnen hun genetisch materiaal met een hoge frequentie (Hfr) in een vrouwelijke cel in een bepaalde volgorde in de vrouwelijke cel overbrengen. Ze worden HFR-beperkingen genoemd. Conjugatie werd voor het eerst aangetoond door Lederberg en Tatum in E. coli. De frequentie van recombinatie was zeer laag in de experimenten van Lederberg.
De Hfr-cel fungeert als de mannelijke bacterie en vormt bij vermenging met de vrouwelijke (F-) cel een conjugatiebrug. De F-factor die DNA bevat breekt op een bepaald punt en begint met het inbrengen van het DNA in de vrouwelijke en de sequentie van chromosomale genoverdracht is altijd in dezelfde volgorde (A-, B-, C- en D-genen).
De F-factor wordt als laatste overgedragen. De conjugatiebrug breekt gewoonlijk voordat het volledige chromosoom wordt overgedragen. Alleen de genen A en B zijn overgedragen in het gegeven voorbeeld. Deze A- en / of B-genen kunnen recombineren met de overeenkomstige genen in het F-chromosoom.
Dus als B 'in de F-cel een gemuteerde vorm van B is, kan diefstal de B' in het F-chromosoom B worden als een resultaat van recombinatie na conjugatie. Aldus kunnen genetische merkers worden overgedragen van een gastheer naar een geschikte ontvanger die dergelijke markeringen mist.
De volgorde waarin dergelijke markeringen aan de ontvanger worden overgedragen, zou de volgorde volgen waarin ze in de donor aanwezig zijn. Aldus zijn conjugatie-experimenten nuttig bij het construeren van de genkaarten (volgorde van rangschikking van genen in het chromosoom) van organismen.
Hayes (1952) vond een stam van E. coli waarin de frequentie van recombinatie zo hoog was als 100 tot 1000 maal zoals gerapporteerd door Lederberg. De stam werd hoge frequentie recombinante (Hfr) stam genoemd.
