27. A prokarióta gén transzfer (rekombináció) formái: transzformáció, transzdukció, konjugáció (jellemzésük és összehasonlításuk).

Question 1

Rekombináció

Answer 1

Sejtek közötti génátvitel (gén transzfer)

• -> donor sejt DNS-t juttat a recipiens sejtbe, ahol az tartósan rögzül, ezáltal megváltozik a genomja
  1. Horizontális: Laterális, “oldalirányú”
  2. Vertikális: Szülőről utódra történő, “függőleges”

Question 2

Eukarióták és prokarióták rekombinációja

Answer 2

Eukarióták ivaros szaporodása során: rekombináció a meiózis I. profázisa során, majd vertikális gén transzfer a megtermékenyítéskor

Prokarióták: a génátvitel
horizontális
3 módja ismert: transzformáció, transzdukció, konjugáció

Question 3

Transzformációs kísérlet

Answer 3

Griffith kísérlete: Streptococcus pneumoniae

• -> tokos (sima felületű, S) változata elpusztította a vele beoltott egereket
• -> tok nélküli (rücskös felületű, R) nem okozott betegséget
• -> hővel elölt tokos nem okozott betegséget
• -> hővel elölt tokos + élő tok nélküli együtt elpusztította az egeret –> a tetem véréből élő tokos baktériumokat lehetett kimutatni (transzformáció történt)

Question 4

A transzformáció mechanizmusa

Answer 4

1. Transzformáció: Más sejtből kiszabadult DNS darab felvétele –> „csupasz” DNS bejut a baktérium belsejébe, ott rekombinálódva rögzülhet
2. A genom max. 1%-a cserélődik így ki, és csak közeli rokonok között megy könnyen végbe
3. A DNS befogadására képes állapotot egy fehérje aktiválja (az ún. kompetencia-faktor)

–> Kísérlet: Az elpusztult tokos sejtekből jut ki a DNS darab, az élő tok nélküli sejtek ezt felveszik (így jut be a tokképzéshez szükséges információ az elpusztult S-sejtekből az R-sejtekbe)

Question 5

Transzdukció

Answer 5

1. Bakteriofág juttatja át a DNS-t a donorból a recipiensbe
2. Mechanizmusának alapját a bakteriofágok lítikus és lizogén ciklusának váltakozása adja
3. Lítikus ciklus: a fág elszaporíttatja magát a baktériummal, majd az elpusztuló gazdából kiszabadulnak a fágok
   - -> Lizogén ciklus: a fág DNS-e beépül a baktérium genomjába, és együtt szaporodik vele. A beépült profág spontán v. mutagén hatásra egyszer csak kihasadhat (fágindukció), és a lizogén ciklus így átmehet lítikusba

Question 6

Transzdukció fajtái

Answer 6

1. Speciális transzdukció

2. Általános transzdukció

Question 7

Speciális transzdukció

Answer 7

Fágindukció során a profág magával ragadja a donor baktérium DNS-ének egy darabját, csak a közvetlen közelben lévő gének vihetőek át

1. Lítikus ciklus beindul: sok rekombináns fág képződik és kiszabadul
2. Ha ezután lizogén módon megfertőz egy másik baktériumot, beépíti a másik sejttől hozott géneket ebbe

Question 8

Általános transzdukáció

Answer 8

A fág a donor genomjának szinte bármely darabját átviheti

1. Lítikus ciklus során a fág genomja véletlenszerűen rekombinálódhat a feldarabolódó genom valamely részével (emiatt általános)
2. Ezután lizogén módon fertőz tovább

Question 9

Transzdukció jelentősége

Answer 9

1. Az átvihető genetikai információ “távolsága” az egyes fágok specifikusságától függ
2. Baktériumok genomjának térképezése
3. Modell az emlős (humán) daganatvírusok működésének megértésében

Question 10

Konjugáció kísérlet

Answer 10

Lederberg kísérlete: Két, külön-külön háromszorosan auxotróf (de nem ugyanazokra az anyagokra) E. coli törzs kevert szuszpenzióját próbálta minimál tápközegben szaporítani, néhány nap múlva telepek képződtek –> az auxotróf törzsek közötti gén transzfer prototróf sejteket eredményezett

Question 11

Konjugáció mechanizmusa

Answer 11

1. A konjugáció a prokarióta rekombináció legfejlettebb formája, már hasonlít az ivaros szaporodásra
2. a donor az F-plazmiddal rendelkező (F+) sejt, amely a pílust is növeszti (az ehhez szükséges információ az F-plazmidon kódolt) –> az F-píluson és az azt kitöltő citoplazma-híddal kapcsolódik össze a recipienssel
3. Az F-plazmid az átadódó genetikai információ, felnyílik, egyszálú lineáris formában jut át –> a donorban és a recipiensben is DNS-polimerázok szintetizálják meg a kiegészítő szálakat –> mindkét sejt F+ típusú lesz

Question 12

Hfr típusú sejt

Answer 12

1. Az F-plazmid integrálódik a recipiens kromoszómába –> nagyságrendekkel megnő az általa kezdeményezett rekombináció gyakorisága (Hfr: high frequency of recombination)
2. Hfr x F- párosodás során az egész kromoszóma átadása indul meg, bár mechanikai hatásokra érzékeny a folyamat
3. Hfr sejtbe integrálódott plazmid ki is hasadhat a kromoszómából
   - -> szabályos kihasadásnál újból F+ sejt, szabálytalannál, amikor egy darab DNS is kiszakad F’ sejt keletkezik (ez is donor, az F’ plazmidot kapja a recipiens)
4. Jelentőségük: kromoszóma térképezésben használhatóak fel

Question 13

Fő pontok

Answer 13

1. Rekombináció (horizontális, vertikális)
2. Rekombináció eukariótáknál és prokariótáknál
3. Transzformáció (Griffith kísérlet, mechanizmus)
4. Transzdukció (speciális és általános eset, felhasználás (géntérképezés, humán daganatvírusok vizsgálata))
5. Konjugáció (Lederberg E. coli kísérlete, mechanizmus, Hfr sejtek és jelentőségük)