3 loại sinh sản hữu tính xảy ra ở vi khuẩn (1869 từ)

Các loại sinh sản hữu tính xảy ra ở vi khuẩn như sau:

Các quan sát tế bào học và nghiên cứu di truyền chỉ ra một cái gì đó giống như sinh sản hữu tính, liên quan đến sự hợp nhất của hai tế bào khác nhau và sự chuyển giao các yếu tố di truyền xảy ra ở vi khuẩn mặc dù không thường xuyên. Tái tổ hợp di truyền xảy ra ở những vi khuẩn đã được nghiên cứu cẩn thận và có lẽ cũng xảy ra ở các loài khác.

Hình ảnh lịch sự: tải lên.wik mega.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/Caduco.jpg/1280px-Caduco.jpg

Một trong những loài vi khuẩn được nghiên cứu nhiều nhất, Escherichia coli đã được chứng minh là có quan hệ tình dục - một số hoạt động như con đực và chuyển thông tin di truyền bằng cách tiếp xúc trực tiếp với con cái. Khả năng chuyển gen này được quy định bởi yếu tố sinh sản F + có thể tự chuyển sang nữ, từ đó chuyển đổi cô thành nam.

Các tế bào vi khuẩn thực vật thông thường là đơn bội và trong bộ phận sinh sản hữu tính hoặc tất cả các nhiễm sắc thể truyền từ tế bào nam sang tế bào nữ, mang lại một tế bào, tức là một phần hoặc hoàn toàn lưỡng bội. Sự giao thoa sau đó xảy ra giữa nhiễm sắc thể nữ và nhiễm sắc thể nam hoặc đoạn, sau đó là quá trình phân tách tạo ra các tế bào con đơn bội.

1. Biến đổi vi khuẩn:

Sự chuyển gen ở vi khuẩn cũng xảy ra do biến đổi, trong đó phân tử DNA của tế bào tài trợ, khi được giải phóng bởi sự tan rã của nó, được đưa lên bởi một tế bào nhận khác và con của nó thừa hưởng một số ký tự của tế bào của người hiến. Khi các chủng vi khuẩn khác nhau được tìm thấy ở trạng thái hỗn hợp cả trong nuôi cấy hoặc trong tự nhiên, một số con cái kết quả có sự kết hợp các đặc tính của các dòng bố mẹ. Hiện tượng này được gọi là tái hợp.

Hiện tượng biến đổi lần đầu tiên được ghi lại bởi Griffith (1928). Avery, Macleod và McCarty (1944) đã chứng minh rằng nguyên tắc biến đổi là DNA trong chuỗi các sự kiện trong biến đổi vi khuẩn.

Các dòng điều tra dẫn đến sự hiểu biết về bản chất hóa học của vật liệu di truyền nảy sinh từ một nghiên cứu về sinh vật gây hại Diplococcus pneumoniae. Vi khuẩn này gây viêm phổi ở nam giới. Năm 1928, Frederick Griffith đã phát hiện ra rằng có hai chủng D. pneumoniae, một chủng tạo thành các khuẩn lạc trơn được bảo vệ bởi một viên nang và một chủng khác hình thành các khuẩn lạc không đều hoặc thô mà không có nang khi được trồng trên môi trường thích hợp trong đĩa petri.

Khi tiêm vào chuột (A) chỉ có các tế bào nhẵn (độc lực) tạo ra bệnh, nhưng không tạo ra các tế bào thô không có độc lực (B). Mặt khác, khi nhiệt giết chết các tế bào trơn (có độc lực) được trộn lẫn với các tế bào thô không có độc lực (D) và sau đó được tiêm vào chuột, bệnh đã được tạo ra. Điều này cho thấy rằng một số yếu tố từ các tế bào mịn được bọc kín đã chết, đã chuyển đổi các tế bào thô không có độc lực sống thành các tế bào được bọc kín (có độc lực) sống, (xem hình 2.16).

Năm 1944, Avery, McCarty và Macleod ủng hộ thí nghiệm của Griffith bằng cách giải thích phân tử. Họ phát hiện ra rằng DNA phân lập từ nhiệt đã giết chết các tế bào trơn tru, khi được thêm vào các tế bào thô đã thay đổi đặc tính bề mặt của chúng từ thô ráp sang mịn màng và cũng khiến chúng trở nên độc hại.

Bằng thí nghiệm này, người ta đã chứng minh rằng DNA là vật liệu di truyền chịu trách nhiệm tạo ra đặc tính trơn tru của các tế bào và đặc tính độc lực của chúng ở chuột. Thí nghiệm của họ đã chứng minh rằng sự biến đổi vi khuẩn liên quan đến việc chuyển một phần DNA từ vi khuẩn chết (tức là người cho) sang vi khuẩn sống (tức là người nhận), thể hiện đặc tính của tế bào chết và được gọi là tái tổ hợp.

Tác nhân gây nhiễm virut là DNA:

Một loại vi khuẩn (vi rút T ₂ ) lây nhiễm vi khuẩn Escherichia coli. Sau khi nhiễm bệnh, virus nhân lên và các phage T ₂ được giải phóng cùng với sự phân giải của các tế bào vi khuẩn. Như chúng ta đã biết, phage T ₂ chứa cả DNA và protein. Bây giờ câu hỏi đặt ra, thành phần nào trong hai thành phần có thông tin để lập trình cho sự nhân lên của nhiều hạt virus hơn.

Để giải quyết vấn đề này, Hershey và Chase (1952) đã nghĩ ra một thí nghiệm với hai chế phẩm khác nhau của phage T ₂ . Trong một chế phẩm, họ đã tạo ra một phần protein phóng xạ và trong lần chuẩn bị khác, DNA được tạo ra phóng xạ. Sau đó, một nền văn hóa của E. coli đã bị nhiễm bởi hai chế phẩm phage này. Ngay sau khi bị nhiễm trùng và trước khi phân giải vi khuẩn, các tế bào E.coli được khuấy trộn nhẹ nhàng trong một máy trộn để các hạt phage bám dính được nới lỏng và sau đó nuôi cấy được ly tâm. Với kết quả, các viên tế bào vi khuẩn bị nhiễm bệnh nặng hơn đã lắng xuống đáy ống. Các hạt virus nhẹ hơn và những hạt không xâm nhập vào tế bào vi khuẩn được tìm thấy trong phần nổi phía trên. Người ta đã phát hiện ra rằng khi phage T ₂ có DNA phóng xạ được sử dụng để lây nhiễm E. coli trong thí nghiệm, thì vi khuẩn nặng hơn cũng bị nhiễm phóng xạ. Mặt khác, khi sử dụng phage T ₂ với protein phóng xạ, các viên vi khuẩn có rất ít phóng xạ và hầu hết các phóng xạ được tìm thấy trong chất nổi trên mặt. Điều này

rằng đó là DNA của virus chứ không phải protein chứa thông tin để sản xuất nhiều hạt phage T ₂ do đó DNA là vật liệu di truyền. Tuy nhiên, trong một số vi-rút (ví dụ: TMV, vi-rút cúm và vi-rút bại liệt) RNA đóng vai trò là vật liệu di truyền, (xem hình 2.17).

Hershey và Chase đã tiến hành hai thí nghiệm. Trong một thí nghiệm, E. coli đã được đưa ra trong một môi trường có chứa đồng vị vô tuyến S ³⁵ và trong thí nghiệm khác, E. coli được trồng trong môi trường có chứa đài phát thanh P ³² . Trong các thí nghiệm này, các tế bào E. coli đã bị nhiễm phage T ₂ được giải phóng từ các tế bào E. coli được nuôi cấy trong môi trường S ³⁵ có S ³⁵ trong protein capsid của chúng và những người từ môi trường P ³² có P ³² trong DNA của chúng.

Khi các phage này được sử dụng để lây nhiễm các tế bào E. coli mới trong môi trường bình thường, các tế bào vi khuẩn bị nhiễm bởi các phage có nhãn S ³⁵ cho thấy sự phóng xạ trong thành tế bào của chúng chứ không phải trong tế bào chất. Trong khi đó, vi khuẩn bị nhiễm các phage có nhãn P ³² đã cho thấy tình trạng ngược lại.

Do đó, có thể nói rằng khi phage T ₂ lây nhiễm vào tế bào vi khuẩn, capsid protein của nó vẫn ở bên ngoài tế bào vi khuẩn nhưng DNA của nó xâm nhập vào tế bào chất của vi khuẩn. Khi các tế bào bị nhiễm vi khuẩn bị ly giải, các hạt virus hoàn chỉnh mới (các phage T ₂ ) được hình thành. Điều này chứng tỏ rằng DNA virus mang thông tin để tổng hợp nhiều bản sao DNA và protein hơn. Điều này cho thấy DNA là vật liệu di truyền, (xem hình 2.19).

2. Sự tải nạp vi khuẩn:

Việc chuyển gen ở vi khuẩn đạt được bằng một quá trình được gọi là tải nạp. Thí nghiệm của Lederberg và Zinder (1952) trong Salmonella typhimurium ống chữ U chỉ ra rằng virus hoặc phage vi khuẩn chịu trách nhiệm chuyển vật liệu di truyền từ một loại khác sang lysogen và

phage lytic. Do đó, chủ nhà có được một kiểu gen mới. Sự tải nạp đã được chứng minh ở nhiều vi khuẩn.

Trong quá trình này, phân tử DNA mang các đặc tính di truyền của vi khuẩn hiến tặng đang được chuyển đến tế bào người nhận thông qua cơ quan của hạt phage. Trong quá trình này, rất ít các ký tự được liên kết chặt chẽ có thể được chuyển bởi mỗi hạt. Do đó, vi khuẩn mang lại những thay đổi di truyền ở những vi khuẩn sống sót sau cuộc tấn công của phage.

Khi một tế bào vi khuẩn đang bị nhiễm virut ôn đới, bắt đầu chu kỳ ly kỳ hoặc lysogeny. Sau đó, DNA chủ bị vỡ thành các mảnh nhỏ cùng với sự nhân lên của virus. Một số đoạn DNA này được kết hợp với các hạt virus virut đang biến đổi thành một. Khi vi khuẩn tiết ra các hạt này cùng với các hạt virus bình thường được giải phóng

khi hỗn hợp tải nạp và các hạt virus bình thường này được phép lây nhiễm vào quần thể tế bào nhận, hầu hết các vi khuẩn đều bị nhiễm các hạt virus bình thường và kết quả là lysogeny hoặc chu kỳ lylic lại xảy ra. Một số ít vi khuẩn bị nhiễm các hạt tải nạp, quá trình tải nạp diễn ra và DNA của các hạt virus trải qua quá trình tái tổ hợp di truyền với DNA của vi khuẩn. (Xem hình vả. 2, 20 và 2, 21).

3. Liên hợp vi khuẩn:

Wollman và Jacob (1956) đã mô tả sự liên hợp trong đó hai vi khuẩn nằm cạnh nhau trong nửa giờ. Trong thời gian này, một phần vật liệu di truyền được truyền từ từ một vi khuẩn được chỉ định là nam sang người nhận được chỉ định là nữ. Điều này đã được thiết lập rằng các tài liệu nam vào nữ trong một loạt tuyến tính.

Sự tái tổ hợp di truyền giữa các tế bào của người cho và người nhận diễn ra như sau: DNA Hfr sau khi để lại một phần trong đoạn để tế bào người nhận lại cải tổ theo cách tuần hoàn. Sự tái tổ hợp di truyền ở chủng F diễn ra giữa đoạn của người cho và DNA người nhận. Chuyển gen là một quá trình tuần tự và một chủng Hfr nhất định luôn quyên tặng các gen theo một thứ tự cụ thể. Một DNA của người hiến sợi đơn (yếu tố F) được tích hợp trong nhiễm sắc thể chủ với sự trợ giúp của enzyme nuclease, (xem hình 2.21 và 2.22).

Trong liên hợp vi khuẩn, việc chuyển vật liệu di truyền (DNA) diễn ra theo tế bào đến sự tiếp xúc tế bào của tế bào người cho và người nhận. Trong quá trình liên hợp, phần lớn bộ gen được chuyển, trong khi trong quá trình biến đổi và tải nạp, chỉ có một đoạn DNA nhỏ được chuyển đi. Quá trình chia động từ được Lederberg và Tatum (1944) phát hiện trong một chủng Escherichia coli. Sự kết hợp cũng đã được chứng minh ở Salmonella, Pseudomonas và Vibrio.

Trong liên hợp một cách chuyển vật liệu di truyền diễn ra từ người cho đến người nhận. Các chủng người cho và người nhận luôn được xác định về mặt di truyền. Chủng người nhận được chỉ định là F, trong khi các chủng người hiến có hai loại và được chỉ định là F ⁺ và H fr (tần số tái hợp cao). Nếu chủng chỉ hiến một phần nhỏ trong bộ gen của nó thì nó được gọi là F ⁺ và nếu nó tặng một lượng lớn bộ gen thì nó được gọi là H fr. Các yếu tố F ⁺ và H fr này được gọi là episomes.

Các chủng F ⁺ và Hfr được đặc trưng bởi sự hiện diện của các cấu trúc giống như lá cờ cụ thể, được gọi là pilus tình dục. Các pilus tình dục không có trong các chủng F ⁺, và chịu trách nhiệm cho việc giao phối của vi khuẩn. Pili giới tính của F ⁺ và H fr chạm vào loại tế bào giao phối ngược lại đặc biệt để chuyển vật liệu di truyền.

Phi công tình dục có một lỗ có đường kính 2, 5 mét, đủ lớn để một phân tử DNA đi qua nó theo chiều dọc. Tại thời điểm ghép DNA của chủng H fr (nhà tài trợ) được chuyển sang chủng F (người nhận) ngay lập tức. DNA tròn của các tế bào H fr mở ra và sao chép nhưng trong quá trình chuyển, một chuỗi DNA mới được tổng hợp, trong khi đó, chuỗi còn lại có nguồn gốc từ một chủng H fr đã có từ trước. Sau khi chuyển DNA cả hai tế bào được tách ra khỏi nhau.

DNA H fr sau khi phân tách đoạn của nó đến tế bào người nhận một lần nữa cải tổ theo cách tuần hoàn. Trong F ^- tái tổ hợp di truyền diễn ra giữa đoạn của người cho và DNA người nhận. Chuyển gen là một quá trình tuần tự, một chủng H fr nhất định luôn quyên tặng các gen theo một thứ tự cụ thể. Nếu các chủng F ^- và H fr được phép trộn lẫn trong huyền phù, các gen khác nhau trong một chuỗi thời gian được chuyển từ bộ gen của H fr sang F ^- chủng. Các gen nhập sớm, luôn xuất hiện với tỷ lệ tái hợp lớn hơn so với các gen nhập muộn, (xem hình 2.22, 2.23 và 2.24).

Sự kết hợp dẫn đến một số tái tổ hợp trong sự đình chỉ của các tế bào F ⁺ và H fr. Những tái tổ hợp này là khác nhau trong hiến pháp kiểu gen của họ và do đó cũng trong biểu hiện kiểu hình của họ. Những tái tổ hợp này là hoàn toàn mới và khác với cha mẹ của họ.