Прокариоти су једна од две врсте ћелија на Земљи. Други су еукариоти. Прокариоти су мања од две, којима недостају мембране везане органеле и одређено језгро. Прокариоти, који су бактерије и археје, углавном су једноћелијски организми.
Еукариоти се репродукују сексуално. за разлику од еукариоти, прокариоти које репродукују несполно, копирају се у процесу тзв Бинарни фисија. Недостатак за асексуална репродукција је недостатак генетичке варијансе из генерације у генерацију.
Сексуална репродукција повећава генетску варијансу, која пружа заштиту врстама од промена у окружењу као што су флуктуације у ресурсима или популацијама предатора, као и други фактори као што је случајна мутација која може да уништи већину Популација. Ако постоји разноликост у генофонду је врста снажнија и може да издржи многе непредвиђене потешкоће.
Прокариоти немају корист од сексуалне репродукције, али још увек имају способност да повећају генетску разноликост кроз неколико врста преноса гена. Један од најважнијих начина на који прокариоти (посебно бактерије) учествују у преносу гена назива се трансдукција и ослања се на помоћ вируса.
ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)
Прокариоти су углавном једноћелијски организми. Асексуално се размножавају кроз процес који се назива бинарна фисија. Постоје три врсте преноса гена код прокариота које повећавају њихову генетску разноликост. Они су трансформација, коњугација и трансдукција.
Трансдукција је важна због својих импликација на научна истраживања и резистенцију на бактеријске антибиотике. Трансдукција се дешава када вирус користи ћелију бактерије да би се реплицирао отмицом.
Понекад вирус случајно запакује неке од ДНК бактерија у фаг (компонента вирусних ћелија) уместо у своју ДНК. Ако се то догоди, фаг ће отићи другој бактерији да је зарази, али фаг ће само убризгати ДНК прве бактерије у бактерију примаоца, где ће ДНК бити уграђена.
Шта је трансдукција код прокариота?
Пренос гена међу архејама, а посебно бактеријама, понекад се назива „хоризонтални“ или „бочни“ пренос гена. То је зато генетски материјал се не преноси са матичних бактеријских ћелија на потомке, већ између бактеријских ћелија исте генерације. Генетске информације се крећу хоризонтално на породичном стаблу, уместо вертикално.
Трансдукцију су педесетих година открили микробиолози Норман Зиндер и Јосхуа Ледерберг док су проучавали салмонелу. То је један од најважнијих типова трансфера гена, омогућавајући бактеријској ДНК да се креће између ћелија.
Вируси који заразе бактерије, звани бактериофаги, омогућавају трансдукцију. Пошто се премештају из једне бактеријске ћелије у другу као заразни агенси, понекад нехотице зграбе комаде бактеријске ДНК из једне ћелије домаћина и одложе је у следећу ћелију за коју се везују.
•••Научити
•••Научити
Процес бактеријске трансдукције
Вируси се не могу сами размножавати. Уместо тога, морају да користе напреднију биолошку репродуктивну ћелију бактерија да би направили своје копије. Да би то урадили, бактериофаги отимају ћелије домаћина.
Када бактериофаг наиђе на а бактеријска ћелија, везује се за ћелију и убризгава ДНК фага кроз плаземску мембрану у ћелију. Тамо преузима команду над репродуктивним понашањем ћелије. Уместо да реплицира свој генетски материјал, бактерија почиње да реплицира нови фагове честице - компоненте ћелија вируса.
Фаги током овог процеса разграђују бактеријске гене. Оно што је остало од бактерије је машина за репликацију вируса.
Вирус користи бактеријску ћелију да синтетише протеинске скеле потребне за своје компоненте. Понекад случајно спакује залуталу бактеријску ДНК у неке од фага заједно са реплицираном вирусном ДНК.
Једном када је све спремно, вирус лизе бактеријска ћелија. Бактеријска ћелија се пуца, ослобађајући фаге да се вежу и заразе друге бактеријске ћелије. Једном везани, неки фаги ће убризгати бактеријски генетски материјал који носе уместо вирусне ДНК у нову бактерију.
Будући да неки од фага носе само комаде бактеријске ДНК, они не могу да заразе или лизирају нову ћелију примаоца. Ако се донаторска бактеријска ДНК уклопи у нови бактеријски хромозом, ћелија ће изразити гене као да су увек били тамо.
Зашто је трансдукција важна?
Трансдукција може брзо променити генетски састав бактеријских популација, иако се репродукују несполним путем. Ова врста преноса гена може имати дубоке ефекте на бактерије и станишта на која утичу.
На пример, познато је да многи сојеви бактерија заражавају и узрокују болести код људи и других организама. Антибиотици су третман који је обично ефикасан у сузбијању потенцијално опасних или чак фаталних бактеријских инфекција. Неке сојеве бактерија је посебно тешко искоренити и захтевају врло специфичне антибиотике.
Стога је велика брига када бактерије развију отпорност на антибиотике - без употребе антибиотика ово би могло кулминирати инфекцијама које се неконтролисано шире у телу.
Трансдукција игра улогу у резистенцији на антибиотике. Неке бактеријске ћелије имају природну резистенцију на антибиотике на својим ћелијским мембранама, што отежава везивање антибиотика тамо. Ово би могло бити због а случајна мутација и не би утицао на укупну ефикасност антибиотика.
Међутим, ако бактериофаг зарази бактеријску ћелију отпорну на антибиотике, а затим тај мутирани ген трансдукцијом пренесе у друге бактеријске ћелије, више ћелија ће бити отпорно на антибиотике, а како се репродукују бинарном цепањем, број бактеријских ћелија отпорних на антибиотике може се повећати експоненцијално.
Коришћење трансдукције у медицини
Трансдукција, међутим, има позитивне импликације на људе и друге више облике живота. Научно истраживање се фокусирало на технике и исходе контролисане трансдукције са многим потенцијалним применама.
Неки научници су заинтересовани за стварање нових лекова или бољу испоруку лекова. Други су заинтересовани за стварање генетски модификованих ћелија ради даљег научног разумевања генетика, или за нова поља медицинских третмана. Они чак воде експерименте како би посматрали трансдукцију у небактеријским ћелијама.
Остали облици преноса ДНК
Трансдукција није једина врста преноса гена код прокариота. Постоје још две истакнуте врсте:
- Коњугација
- Трансформација
Коњугација је слична трансдукцији јер се ДНК премешта директно из једне бактеријске ћелије у другу. Постоји неколико важних разлика; што је најважније, коњугација се не ослања на вирус који олакшава пренос гена.
Бактерије имају гене изван бактеријске хромозомске структуре. Ови гени се називају плазмиди и обично се формирају у прстеновима направљеним од двоструких спирала. Током коњугације, плазмид у донаторској ћелији расте у пројекцији која излази из Плазма мембране и придружите ћелију ћелији примаоца. Једном кад се придружи, примаоцу преноси копију своје нове ДНК пре него што се одвоје.
Трансформација је метода преноса гена која је откривена средином 20. века; ово откриће је имало улогу у открићу да је ДНК информација о наслеђеним особинама за цео живот на Земљи. Током трансформације, бактерије покупе ДНК из околине изван ћелије. Ако се уклапа у њихову бактерију хромозом, постаје део њиховог трајног генетског материјала.