Galvenā atšķirība starp transformāciju un transdukciju ir tāda, ka transformācija ir mehānisms, kas maina baktēriju ģenētisko materiālu, tieši caur šūnu membrānu no apkārtnes uzņemot eksogēnu ģenētisko materiālu un iekļaujot to genomā, savukārt transdukcija ir svešas DNS ievadīšana ar bakteriofāga vīrusu saimniekbaktērijā.
Konjugācija ir labi zināma DNS rekombinācijas metode, ko var atrast gan eikariotos, gan prokariotos. Zinātnieki ir atklājuši, ka DNS ir iespējams pārnest no vienas baktēriju šūnas uz citu, izmantojot divus citus mehānismus: transformāciju un transdukciju. Līdzīgi kā konjugācija, šie divi mehānismi pārnes DNS vienā virzienā, un starp alēlēm homologos DNS reģionos notiek rekombinācija. Abi mehānismi pārnes ļoti maz DNS daudzumu un nenodod visu šūnu hromosomu.
Kas ir transformācija?
Freds Grifits, Lielbritānijas Veselības ministrijas Londonā medicīnas darbinieks, 1928. gadā atklāja transformācijas procesu. Tas ir mehānisms, ar kuru baktērijas uzņem DNS fragmentus no vides un iekļauj to savās hromosomās. Pēc veiksmīgas transformācijas saņēmēja šūna (transformants) iegūst dažas īpašības, kuras tajā iepriekš nebija. Prokariotos, piemēram, baktērijās, transformācija notiek regulāri, kad šūnas pastāv lielā skaitā, piemēram, cilvēka zarnu traktā vai bagātīgā augsnē.
Attēls 01: Transformācija
Lai veiktu veiksmīgu transformāciju, baktērijai jābūt pietiekami kompetentai. Tādējādi šūnas transformācija vai spēja uzņemt ārpusšūnu DNS no vides ir atkarīga no baktērijas kompetences. Kompetence ir atkarīga no baktēriju sugu mainīgajām īpašībām. Pārveidošanu var veikt mākslīgi; dažreiz tas notiek pat dabiski. Ja tas notiek dabiski, tas palielina iespēju biežāk izraisīt slimību.
Kas ir transdukcija?
Atšķirībā no transformācijas, transdukcijai ir nepieciešams vīruss kā līdzeklis DNS fragmenta pārnešanai no donora uz recipienta šūnu. Šie vīrusi ir baktērijas inficējoši vīrusi vai bakteriofāgi. Tāpat kā visiem vīrusiem, šiem bakteriofāgiem ir DNS vai RNS kodols, ko ieskauj proteīna apvalks. Bakteriofāgi pievienojas baktēriju virsmas receptoriem un tieši injicē vīrusa DNS baktērijās.
Transdukcija notiek divos veidos: lītiskajā ciklā vai lizogēnajā ciklā. Litiskā cikla laikā vīrusa fāgs iekļūst saimniekšūnā, iznīcina saimnieka hromosomu un replikējas saimniekšūnā. Galu galā šie fāgi iznīcina (lizē) vienu un to pašu saimniekšūnu; tāpēc mēs tos saucam par virulentiem fāgiem. Atšķirībā no lītiskā cikla, lizogēnajā ciklā nenotiek tieša baktēriju šūnas līze. Lizogēnajā ciklā fāga DNS integrējas ar saimnieka hromosomu kā profāgs. Pēc integrācijas saimniekšūnā tiek veikta DNS replikācija un binārā dalīšanās, kā rezultātā tiek iegūtas saimniekšūnas kopijas ar profāgiem. Visbeidzot, šie profāgi atbrīvosies no saimnieka hromosomām un pāries lītiskajā ciklā.
2. attēls: Transdukcija
Transdukcija ir noderīgs rīks gēnu inženierijā, kad baktērijās tiek ievadīts svešs gēns. Tāpat ir lietderīgi izprast mehānismu, kā rezultātā antibiotikas kļūst neefektīvas, jo pret antibiotikām rezistences gēni tiek pārnesti starp baktērijām.
Kādas ir līdzības starp transformāciju un transdukciju?
- Transformācija un transdukcija ir divi mehānismi, kas iesaistīti horizontālā gēnu pārnesē no vienas baktērijas uz otru.
- Šie divi mehānismi pārnes DNS vienā virzienā.
- Tomēr abi mehānismi pārnes ļoti maz DNS daudzumu un nenodod visu šūnu hromosomu.
- Turklāt gan transformācija, gan transdukcija ir svarīgi instrumenti molekulārajā bioloģijā un gēnu inženierijā.
Kāda ir atšķirība starp transformāciju un transdukciju?
Transformācija ir baktēriju ģenētiska pārveidošana, tieši uzņemot un iekļaujot eksogēnu DNS no to apkārtnes. No otras puses, transdukcija ir process, kurā vīruss pārnes ģenētisko materiālu no vienas baktērijas uz otru. Tātad, šī ir galvenā atšķirība starp transformāciju un transdukciju. Transformāciju atklāja Freds Grifits 1928. gadā, savukārt transdukciju atklāja Nortons Zinders un Džošua Lederbergs 1952. gadā. Turklāt kailā DNS transformācijas laikā bez vīrusa palīdzības pārvietojas pāri recipienta sienai un membrānai. Bet transdukciju veic bakteriofāgs. Tāpēc arī to varam uzskatīt par atšķirību starp transformāciju un transdukciju.
Turklāt transformācijā tiek iegūti ekstracelulāri DNS fragmenti. Transdukcijā bakteriofāgs ievieto DNS fragmentu baktērijās. Tādējādi šī ir būtiska atšķirība starp transformāciju un transdukciju. Turklāt vēl viena atšķirība starp transformāciju un transdukciju ir tāda, ka transformācijā ir iespējama plazmīdas pārnešana, bet, visticamāk, tā nenotiks transdukcijā. Turklāt vēl viena būtiska atšķirība starp transformāciju un transdukciju ir tā, ka transformācija ir jutīga pret DNSāzi, savukārt transdukcija ir izturīga pret DNSāzi.
Zemāk infografikā ir parādīta atšķirība starp transformāciju un transdukciju kā līdzsvarotu salīdzinājumu.
Kopsavilkums - transformācija pret transdukciju
Transformācija un transdukcija ir divi veidi, kā gēnu horizontāli pārnest starp baktērijām. Transformācija ir tiešas eksogēnas DNS uzņemšanas process no apkārtējās vides caur šūnas sieniņu un membrānu baktēriju šūnā un iekļaušanās tās genomā. No otras puses, transdukcija ir vīrusu DNS injicēšanas process baktēriju šūnās, ko veic bakteriofāgi. Tādējādi transdukciju veic vīrusa saimnieks. Turklāt transformācija notiek dabiski un mākslīgi. Tas ir atkarīgs no baktēriju kompetences. Transdukcija nav atkarīga no baktēriju kompetences. Transdukcija notiek caur lītisko un lizogēno ciklu. Tādējādi šī ir atšķirība starp transformāciju un transdukciju.
