원핵 생물은 지구상의 두 가지 유형의 세포 중 하나입니다. 다른 하나는 진핵 생물입니다. 원핵 생물 막 결합 세포 기관과 정의 된 핵이없는 두 가지 중 더 작은 것입니다. 박테리아와 고세균 인 원핵 생물은 대부분 단세포 유기체입니다.
진핵 생물은 성적으로 번식합니다. 같지 않은 진핵 생물, 원핵 생물은 무성 생식으로 자신을 복제하는 과정에서 이분법. 단점 무성 생식 한 세대에서 다음 세대로 유전 적 차이가 없다는 것입니다.
성 생식은 유전 적 다양성을 증가시켜 변동과 같은 환경 변화로부터 종을 보호합니다. 자원 또는 포식자 집단뿐 아니라 대부분의 동물을 제거 할 수있는 무작위 돌연변이와 같은 기타 요인 인구. 있는 경우 상이 유전자 풀에서 종은 더 튼튼하고 예상치 못한 많은 어려움을 견딜 수 있습니다.
원핵 생물은 유성 생식의 이점이 없지만 여러 유형의 유전자 전달을 통해 유전 적 다양성을 증가시키는 능력이 여전히 있습니다. 원핵 생물 (특히 박테리아)이 유전자 전달에 관여하는 가장 중요한 방법 중 하나는 형질 도입이라고하며 바이러스의 도움에 의존합니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
원핵 생물은 대부분 단세포 생물입니다. 그들은 이분법이라는 과정을 통해 무성 생식을합니다. 원핵 생물에는 유전 적 다양성을 증가시키는 세 가지 종류의 유전자 전달이 있습니다. 그들은 변형, 활용 및 변환입니다.
형질 도입은 과학적 연구와 세균성 항생제 내성에 대한 의미 때문에 중요합니다. 형질 도입은 바이러스가 박테리아 세포를 납치하여 스스로 복제 할 때 발생합니다.
때때로 바이러스는 실수로 자체 DNA 대신 파지 (바이러스 세포 구성 요소)에 박테리아의 DNA 일부를 포장합니다. 이런 일이 발생하면 파지는 감염을 위해 다른 박테리아로 이동하지만 파지는 첫 번째 박테리아의 DNA 만 DNA가 통합되는받는 박테리아에 주입됩니다.
원핵 생물의 형질 도입이란?
고세균 및 특히 박테리아 간의 유전자 전달은 때때로 "수평"또는 "측면"유전자 전달이라고합니다. 이 때문입니다 유전 물질 부모 박테리아 세포에서 자손 세포로 전달되는 것이 아니라 같은 세대의 박테리아 세포간에 전달됩니다. 유전 정보는 가계도에서 수직이 아닌 수평으로 이동합니다.
형질 도입은 1950 년대 미생물 학자 Norman Zinder와 Joshua Lederberg가 살모넬라를 연구하면서 발견했습니다. 그것은 가장 중요한 유전자 전달 유형 중 하나이며 박테리아 DNA가 세포 사이를 이동할 수 있도록합니다.
박테리오파지라고하는 박테리아를 감염시키는 바이러스는 형질 도입을 가능하게합니다. 그들은 전염성 물질로 한 박테리아 세포에서 다른 세포로 이동하기 때문에 때때로 한 숙주 세포에서 박테리아 DNA 조각을 우연히 잡아서 결합하는 다음 세포에 축적합니다.
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박테리아 형질 도입 과정
바이러스는 스스로 번식 할 수 없습니다. 대신, 그들은 자신을 복제하기 위해 박테리아의 더 발전된 생식 세포 생물학을 사용해야합니다. 이를 위해 박테리오파지는 숙주 세포를 납치합니다.
박테리오파지가 박테리아 세포, 그것은 세포에 결합하고 원형질막을 통해 세포에 파지 DNA를 주입합니다. 거기에서 세포의 생식 행동을 제어합니다. 자신의 유전 물질을 복제하는 대신 박테리아는 새로운 복제를 시작합니다. 파지 입자 – 바이러스 세포의 구성 요소.
박테리아 유전자는이 과정에서 파지에 의해 분해됩니다. 박테리아의 남은 것은 바이러스 복제 기계입니다.
바이러스는 박테리아 세포를 사용하여 구성 요소에 필요한 단백질 스캐 폴딩을 합성합니다. 때로는 복제 된 바이러스 DNA와 함께 부유 박테리아 DNA를 일부 파지에 실수로 포장합니다.
모든 것이 준비되면 바이러스 용해 박테리아 세포. 박테리아 세포가 파열되어 파지가 방출되어 다른 박테리아 세포에 결합하고 감염시킵니다. 일단 결합되면, 일부 파지는 바이러스 DNA 대신에 운반하고있는 세균 유전 물질을 새로운 세균에 주입합니다.
일부 파지는 박테리아 DNA 조각 만 가지고 있기 때문에 새로운 수용 세포를 감염 시키거나 용해시킬 수 없습니다. 기증자 박테리아 DNA가 새로운 박테리아 염색체에 들어 맞으면 세포는 유전자가 항상 거기에 있었던 것처럼 표현할 것입니다.
변환이 중요한 이유는 무엇입니까?
형질 도입은 무성 생식을하더라도 세균 집단의 유전 적 구성을 빠르게 바꿀 수 있습니다. 이러한 유형의 유전자 전달은 박테리아와 박테리아가 영향을 미치는 서식지에 중대한 영향을 미칠 가능성이 있습니다.
예를 들어, 많은 종류의 박테리아가 인간과 다른 유기체를 감염시키고 질병을 일으키는 것으로 알려져 있습니다. 항생제는 일반적으로 잠재적으로 위험하거나 치명적인 박테리아 감염에 대처하는 데 효과적인 치료법입니다. 일부 박테리아 균주는 특히 박멸하기가 어렵고 매우 특정한 항생제가 필요합니다.
따라서 박테리아가 항생제에 대한 내성을 개발할 때 큰 우려가됩니다. 항생제를 사용하지 않으면 검사하지 않은 채 몸에 퍼지는 감염이 절정에이를 수 있습니다.
형질 도입은 항생제 내성에 중요한 역할을합니다. 일부 박테리아 세포는 세포막의 항생제에 자연적으로 저항하여 항생제가 결합하기 어렵습니다. 이것은 무작위 돌연변이 항생제의 전반적인 효과에 영향을 미치지 않습니다.
그러나 박테리오파지가 항생제 내성 박테리아 세포를 감염시킨 다음 형질 도입을 통해 돌연변이 된 유전자를 다른 박테리아 세포로 옮기면 더 많은 세포가 항생제 내성을 갖게되며, 이분법으로 번식함에 따라 항생제 내성 박테리아 세포의 수가 증가 할 수 있습니다. 기하 급수적으로.
의학에서 형질 도입 사용
그러나 형질 도입은 인간과 다른 고등 생명체에 긍정적 인 영향을 미칩니다. 과학적 연구는 많은 잠재적 인 응용과 함께 제어 된 변환의 기술과 결과에 초점을 맞추고 있습니다.
일부 과학자들은 새로운 약물을 만들거나 더 나은 약물 전달에 관심이 있습니다. 다른 이들은 과학적 이해를 위해 유전자 변형 세포를 만드는 데 관심이 있습니다. 유전학, 또는 새로운 의료 치료 분야. 그들은 심지어 비 박테리아 세포에서 형질 도입을 관찰하기 위해 실험을 수행하고 있습니다.
다른 형태의 DNA 전달
형질 도입은 원핵 생물에서 유일한 유전자 전달 유형이 아닙니다. 두 가지 더 두드러진 종류가 있습니다.
- 동사 변화
- 변환
접합은 DNA가 한 박테리아 세포에서 다른 세포로 직접 이동한다는 점에서 형질 도입과 유사합니다. 그러나 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다. 특히, 접합은 유전자 전달을 촉진하기 위해 바이러스에 의존하지 않습니다.
박테리아는 박테리아 염색체 구조 외부에있는 유전자를 가지고 있습니다. 이러한 유전자를 플라스미드라고하며 일반적으로 이중 나선으로 만든 고리에서 형성됩니다. 접합하는 동안 기증자 세포의 플라스미드는 원형질막 셀을 수신자 셀에 연결합니다. 일단 결합되면 새로운 DNA 사본이 분리되기 전에 수신자에게 전송됩니다.
형질 전환은 20 세기 중반에 발견 된 유전자 전달 방법입니다. 이 발견은 DNA가 지구상의 모든 생명체에게 유전되는 특성 정보라는 발견에 중요한 역할을했습니다. 형질 전환 과정에서 박테리아는 세포 외부의 환경에서 DNA를 수집합니다. 박테리아에 맞다면 염색체, 그것은 그들의 영구적 인 유전 물질의 일부가됩니다.