Экспериментальные доказательства генетической роли нуклеиновых кислот. Трансформация

Понятие о геномике и новый взгляд на эволюцию.

Гено́мика — раздел молекулярной генетики, посвящённый изучению генома и генов живых организмов. Есть несколько разделов геномики. Структурная геномика — содержание и организация геномной информации. Имеет целью изучение генов с известной структурой для понимания их функции, а также определение пространственного строения максимального числа «ключевых» белковых молекул. Функциональная геномика — реализация информации, записанной в геноме, от гена — к признаку. Сравнительная геномика (эволюционная) — сравнительные исследования содержания и организации геномов разных организмов. Сравнение генов привело к парадоксальным выводам: эволюция от низших форм к высшим сопряжена с разбавлением генома-на единицу длинны ДНК приходится все меньше информации о структуре белков и все больше информации ни о чем. Это большая загадка биологической эволюции. Ф. Крик лишнюю ДНК назвал эгоистической, считал издержкой эволюции. Примером является ALU-повторы. Локализация этого повтора в ДНК человека от 500 тыс. до 1 млн сайтов. Переход к человеку-взрывообразное нарастание ALU-повтором. Ученые связывают элементы познания с ALU-повторами и считают их личными генами человека.

Сравнительная геномика демонстрирует поразительное сходство геномов различных организмов (Геном человека высоко консервативен). Вывод: процесс эволюции сопровождается структурными реорганизациями генома. Важную роль играли мутации, но не меньшее значение имели и имеют перестановки блоков геном(фрагментов генома)

Трансформация – направленный перенос и встраивание в генетический аппарат клетки небольшого фрагмента чужеродной ДНК. Она происходит без участия вирусов – бактериофагов. Посредством генетической рекомбинации часть трансформирующей молекулы ДНК может обмениваться с частью хромосомной ДНК донора. Известно, что бактерия Pneumococcus pneumonie имеет несколько форм. Вирулентность ее определяется наличием мукополисахаридной капсулы на поверхности клетки, которая защищает бактерию от воздействия со стороны организма – хозяина. Капсула – слой полипептидов или полисахаридов, липидов или гетерополисахаридов и до 90% воды, расположенных поверх клеточной стенки и выполняющий функции осмотического барьера, защиты от высыхания и механических повреждений. В результате размножившиеся бактерии убивают зараженное животное. Бактерии этого штамма (S-штамм) образуют гладкие колонии. Авирулентные формы не имеют защитной капсулы и образуют шероховатые колонии (R-штамм). Микробиолог Ф. Гриффитс в 1928 году инъецировал мышам культуру живого пневмококка R-штамма вместе с S-штаммом, убитым высокой температурой равной 65 градусов Цельсия. (см. рисунок).

Спустя некоторое время ему удалось выделить из зараженных мышей живые пневмококки, обладающие капсулой. Таким образом, оказалось, что свойство убитого пневмококка – способность образовывать капсулы – перешло к живой бактерии, то есть, произошла трансформация этих клеток. От этого превращения клеток и возник сам этот термин. Поскольку признак наличия капсулы является наследственным, то следовало предположить, что какая-то часть наследственного вещества от бактерий штамма – S перешла к клеткам штамма – R. Таким образом, стало ясно, что от одного штамма бактерий к другому возможна передача наследственного начала, однако химическая природа его не была обнаружена. Химическая природа вещества, трансформирующего наследсвенные свойства бактерия, была установлена лишь в 1944 году О. Эйвери., доказавшим его принадлежность к нуклеиновым кислотам(Днк).

32. Экспериментальные доказательства генетической роли нуклеиновых кислот. Трансдукция. Сущность свления трансдукции и способ его открытия состоит в следующем. U-образная труюка в нижней части была разделена бактериальным фильтром. В одну половину этой трубки были помещены бактерии мышиного тифа штамма 22А, а в другую половину трубки штамма 2А., лизогенную по фагу. При этом бактериальные клетки не могли переходить сквозь перегородку. Штамм 22А нес мутацию, тормозящую синтез трипотофана, и поэтому культивированные бактерии нуждались в добаке триптофана в среду. Штамм бактерии 2А синтезировал триптофан, поэтому не нуждался в нем при культивировании. После инкубации этих двух штаммов в трубке, разделенной только бактериальным фильтром, был произведен рассев клеток обоих штаммов. При рассеве клеток штамма 22А на среде, лишенной триптофана, было обнаружено небольшое число колоний. Следовательно, некоторые клетки штамма 22А каким-то образом приобрели способность синтезировать триптофан и смогли дать колонии на среде без этой аминокилосты.

Можно было предположить, что эти измененные клетки появились или в результате обратной мутации от trp- к trp+ или в результате перехода трансформирующего фактора от штамма 2А. Но штамм 22А отличается высокой стабильностью, и поэтому указанную частоту появление клеток генотипа trp+ нельзя было объяснить возникновением обратных мутаций. Трансформирующий фактор в среде также не был обнаружен. Следовательно, перенос мог произойти только с помощью фага из штамма 2А. Фаг, вышедший из бактериальных клеток штамма 2А, проник через фильтр, внедрился в некоторые клетки штамма 22А и передал им часть наследвенной информации-фрагмент наследственного материала штамма 2а. Явление переноча бактериофагом наследственной информации от одних юактерий другим-новая форма рекомбинации генов-получило название трансдкукции.

Механизм этого явления заключается в том, что трансдуцирующий бактериофаг при размножении в клетках хозяина захватывает часть его генетического материала и переносит во вновь зараженные клетки. Фаг может переносить самые различные гены бактерий. Как правило, одновременно трансдуцируется одинЮ реже два тесно сцепленных гена и очень редко три.

Дата добавления: 2014-11-18