Galvenā atšķirība - vispārinātā un specializētā transdukcija
Transdukcija ir mehānisms, kas ar bakteriofāga palīdzību pārnes DNS no vienas baktērijas uz citu baktēriju. Bakteriofāgs ir vīruss, kas inficē un vairojas baktērijās. Tas spēj pievienoties baktēriju šūnu sienai un ievadīt savu DNS baktērijai. Baktērijas iekšpusē vīrusa DNS replikējas un rada nepieciešamos komponentus un fermentus, lai izveidotu jaunus daudzus bakteriofāgus. Šī procesa laikā baktēriju DNS sadalās gabalos un integrējas ar vīrusa genomu vai vīrusa DNS tieši integrējas ar baktēriju DNS. Jaunos bakteriofāgos ir baktēriju DNS. Kad šie bakteriofāgi inficē citas baktērijas, notiek baktēriju DNS sajaukšanās. Transdukcija var notikt vai nu ar lītisko ciklu, vai ar lizogēnu ciklu, pamatojoties uz bakteriofāga veidu. Tādējādi ir divi transdukcijas veidi, proti, vispārinātā transdukcija un specializētā transdukcija. Galvenā atšķirība starp ģeneralizēto un specializēto transdukciju ir tāda, ka ģeneralizētu transdukciju veic virulentie bakteriofāgi, kuros baktēriju šūna tiek lizēta, kad tiek atbrīvoti jauni bakteriofāgi, savukārt specializēto transdukciju veic mērenas temperatūras bakteriofāgi, kuros baktēriju šūna netiek lizēta, un vīrusa DNS integrējas ar baktēriju. DNS un izdzīvo profāga stadijā baktērijās vairākas paaudzes.
Kas ir vispārinātā transdukcija?
Ir divu veidu bakteriofāgi: virulentie un mērenie. Virulentais bakteriofāgs spēj nogalināt saimniekbaktēriju. Tie vienmēr iziet lītisko dzīves ciklu, kas izraisa saimniekbaktēriju nāvi. Baktērijas inficēšanās ar virulentu bakteriofāgu un baktēriju DNS pārnešana uz citu baktēriju otrās infekcijas laikā ir pazīstama kā ģeneralizēta transdukcija. Tādējādi ģeneralizētu transdukciju var definēt kā baktēriju DNS pārnešanu no vienas baktērijas uz citu baktēriju, ko veic virulents bakteriofāgs bakteriofāga lītiskā cikla laikā. Baktēriju DNS pārnešana notiek ģenētiskā materiāla iepakošanas kļūdu dēļ jaunajos fāgos. Tikko replikētas vīrusa DNS iesaiņošana jaunos fāgos uzrāda zemu precizitāti. Tādējādi ģenētiskā materiāla iepakošanas laikā fāgos var nepareizi iekļaut mazus baktēriju DNS gabalus vai rekombinētu baktēriju DNS ar vīrusa DNS. Ja baktēriju DNS nejauši tiek ievietota vīrusa kapsīda iekšpusē, otrā infekcija ievada šo DNS citā baktērijā. Tādējādi transdukcija starp divām baktērijām tiek veiksmīgi pabeigta.
Pēc inficēšanās virulentie fāgi spēj kontrolēt baktēriju šūnu mehānismus, lai replicētu savu DNS. Vīruss arī kļūst spējīgs sadalīt baktēriju hromosomu mazos gabaliņos un izraisa pēkšņu baktēriju šūnu sienas pārrāvumu, lai atbrīvotos samontēti fāgi, izraisot šūnu nāvi.
Vispārējs transdukcijas process
Vispārināta transdukcija ir ātrs process, kurā baktērijas mirst īsā laika periodā. Bakteriofāgs spēj sadalīt baktēriju DNS gabalos, iznīcinot baktēriju šūnu. Vispārinātās transdukcijas darbības var apkopot šādi.
- Virulents (lītiskais) bakteriofāgs inficē baktēriju.
- Fāga genoms iekļūst baktēriju šūnā.
- Vīruss regulē baktēriju vielmaiņas mehānismus, lai izveidotu savu DNS un citus nepieciešamos komponentus un fermentus.
- Baktēriju DNS hidrolizējas mazos gabaliņos.
- Ģenētiskā materiāla iepakojumi jaunajos fāgos. Reizēm baktēriju DNS fragmenti sakrājas jaunās fāga kapsīdos
- Baktēriju šūnas lizē un atbrīvo jaunos fāgus.
- Kad transducētais fāgs inficē citu baktēriju, iepriekšējā baktēriju DNS iekļaujas jaunā.
Attēls 01: vispārināts transdukcijas process
Kas ir specializētā transdukcija?
Mērenajiem bakteriofāgiem ir lizogēni dzīves cikli. Viņi ir iesaistīti specializētā transdukcijas procesā, kurā kļūdas dēļ baktēriju DNS fragments tiek pārnests no vienas baktērijas uz citu baktēriju. Tādējādi specializēto transdukciju var definēt kā donora baktēriju DNS pārnešanu uz citu baktēriju, ko veic mērens klimata bakteriofāgi. Kad mērenie fāgi inficē baktērijas, tie spēj integrēt vīrusa DNS baktēriju hromosomā un palikt profāga stadijā vairākas baktēriju paaudzes, neatbrīvojot to no baktēriju genoma. Baktēriju genoma replikācijas laikā vīrusa DNS ir pakļauta replikācijai un nonāk jaunās baktēriju šūnās un izdzīvo. Tomēr, ja daži faktori izraisa profāgus, vīrusa DNS atdalās no baktēriju hromosomas. Dažreiz šīs atdalīšanas laikā baktēriju hromosomu fragmenti atdalās un paliek saistīti ar propāga DNS. Indukcijas dēļ fāgi pēc tam iziet lītisko ciklu. Vīrusu genoms replikējas ar pievienotu baktēriju DNS un iepakojas jaunos kapsīdos un veido jaunus fāgus. Jauni fāgi atbrīvo baktēriju šūnu līzes ceļā. Kad jauns fāgs inficē citu baktēriju, baktēriju DNS tiek pārnesta uz to.
Specializēts transdukcijas process
Speciālās transdukcijas darbības var apkopot šādi.
- Mērens klimata bakteriofāgs inficē baktēriju.
- Vīrusa DNS integrējas baktēriju hromosomā un kļūst par profāga stadiju
- Vīrusu DNS baktērijās saglabājas vairākas paaudzes
- Spontānas indukcijas rezultātā vīrusa DNS atdala baktēriju hromosomu DNS.
- Baktēriju DNS fragmenti atdalās no baktēriju hromosomas ar vīrusa DNS.
- Vīrusu DNS replikējas kopā ar baktēriju gēniem un iepakojas jaunos kapsīdos un veido jaunus fāgus.
- Baktēriju šūnas lizē un atbrīvo jaunos fāgus.
- Jauni fāgi inficē jaunas baktērijas.
- Infekcijas laikā baktēriju DNS sajaucas ar jaunām baktērijām.
Attēls 02: Lambda fāga parādīta specializēta transdukcija
Kāda ir atšķirība starp vispārējo un specializēto transdukciju?
Vispārināta pret specializēto transdukciju |
|
| Ģeneralizētu transdukciju veic virulenti vai lītiski bakteriofāgi. | Specializētu transdukciju veic mērenā klimata fāgi. |
| Dzīves cikls | |
| Vispārējā transdukcija tiek pakļauta lītiskajam ciklam | Specializētajā transdukcijā notiek lizogēns cikls. |
| Baktēriju līze | |
| Baktēriju šūnas ātri lizē. | Baktēriju šūnas netiek ātri lizētas, bet izdzīvo vairākas paaudzes. |
| Ģenētiskā materiāla iepakojums | |
| Daļa donora baktēriju DNS ir iekļauta vīrusa kapsīdā vispārējā transdukcijā | Mazas baktēriju DNS daļas paliek saistītas ar vīrusa DNS, atdaloties no baktēriju hromosomas, un tiek iesaiņotas jaunās kapsīdās. |
| Vīrusa DNS integrācija | |
| Vīrusa DNS nav integrēta baktēriju hromosomā. | Baktēriju un vīrusu DNS integrējas. |
| Baktēriju DNS hidrolīze | |
| Vīrusa ietekmē baktēriju DNS hidrolizējas gabalos. | Baktēriju DNS netiek hidrolizēta. |
| Profāga ražošana | |
| Vispārinātās transdukcijas laikā neveidojas profāgi. | Profāgi veidojas specializētas transdukcijas laikā. |
Kopsavilkums - vispārinātā un specializētā transdukcija
Transdukcija ir baktēriju DNS pārnešanas process no vienas baktērijas uz citu, izmantojot vīrusu. Tas ir dabisks process, kas notiek lītiskos vai lizogēnos ciklos. Virulentie fāgi uzrāda vispārinātu transdukciju. Mērenajiem fāgiem ir īpaša transdukcija. Ģeneralizētas transdukcijas laikā vīruss iznīcina baktēriju šūnu. Specializētā transdukcijā baktēriju šūnas netiek ātri iznīcinātas, ja vien nenotiek indukcija. Šī ir galvenā atšķirība starp vispārīgo un specializēto transdukciju. Vīrusu DNS integrējas baktēriju hromosomā specializētā transdukcijā, un integrācija nenotiek ģeneralizētā transdukcijā.
