Разлика между генерализирана и специализирана трансдукция

Ключова разлика - генерализирана срещу специализирана трансдукция
 

Трандукцията е механизъм, който чрез бактериофаг прехвърля ДНК от една бактерия в друга. Бактериофагът е вирус, който заразява и се размножава в рамките на бактерия. Той е в състояние да се прикрепи към бактериалната клетъчна стена и да инжектира своята ДНК в бактерията. Вътре в бактерията вирусната ДНК се репликира и създава необходимите компоненти и ензими, за да се направят нови много бактериофаги. По време на този процес бактериалната ДНК се разгражда на парчета и се интегрира с вирусен геном или, вирусна ДНК директно се интегрира с бактериална ДНК. Новите бактериофаги носят бактериалната ДНК вътре в тях. Когато тези бактериофаги заразяват друга бактерия, се получава смесване на бактериална ДНК. Трансдукцията може да се случи или чрез литичен цикъл или лизогенен цикъл на базата на вида на бактериофага. Следователно, съществуват два вида трансдукция, а именно генерализирана трансдукция и специализирана трансдукция. Ключовата разлика между генерализираната и специализираната трансдукция е тази генерализираната трансдукция се извършва от вирулентни бактериофаги, в които бактериалната клетка се лизира при освобождаване на нови бактериофаги докато специализирана трансдукция се извършва от умерени бактериофаги, в които бактериалната клетка не се лизира и вирусна ДНК се интегрира с бактериална ДНК и оцелява в стадий на профага в рамките на бактериите в продължение на няколко поколения.

СЪДЪРЖАНИЕ
1. Преглед и ключова разлика
2. Какво е генерализирано преобразуване
3. Какво е специализирано преобразуване
4. Паралелно сравнение - Генерализирано срещу Специализирано преобразуване
5. Резюме

Какво е генерализирано преобразуване?

Има два вида бактериофаги: вирулентни и умерени. Вирулентният бактериофаг е способен да убие бактерията гостоприемник. Те винаги преминават в литичен жизнен цикъл, което причинява смъртта на гостоприемни бактерии. Инфекцията на бактерия от вирулентен бактериофаг и пренасянето на бактериална ДНК в друга бактерия по време на втората инфекция е известна като генерализирана трансдукция. Следователно, генерализираната трансдукция може да бъде дефинирана като трансфер на бактериална ДНК от една бактерия в друга бактерия чрез вирулентен бактериофаг по време на литичния цикъл на бактериофага. Бактериалният трансфер на ДНК се случва поради грешки в опаковането на генетичен материал в новите фаги. Опаковането на новореплицираната вирусна ДНК в нови фаги показва ниска вярност. Следователно, по време на опаковането на генетичен материал, малки парченца бактериална ДНК или рекомбинирана бактериална ДНК с вирусна ДНК могат да бъдат включени във фаги погрешно. Ако бактериалната ДНК се вмъкне във вирусния капсид случайно, втората инфекция въвежда тази ДНК в друга бактерия. Следователно трансдукцията завършва успешно между две бактерии.

След инфекцията вирулентните фаги са способни да контролират бактериалната клетъчна машина за репликиране на собствената си ДНК. Вирусът също става способен да разгражда бактериалната хромозома на малки парчета и причинява внезапно разрушаване на бактериалната клетъчна стена за освобождаване на събрани фаги, причиняващи клетъчна смърт.

Генерализиран процес на преобразуване

Генерализираната трансдукция е бърз процес, при който бактериите умират за кратък период от време. Бактериофагът е в състояние да разруши бактериалната ДНК на парчета, унищожавайки бактериалната клетка. Етапите на генерализираното преобразуване могат да се обобщят по следния начин.

1. Вирулентният (литичен) бактериофаг заразява бактерия.
2. Геномът на фага навлиза в бактериалната клетка.
3. Вирусът управлява бактериалните метаболитни механизми, за да произвежда собствена ДНК и други необходими компоненти и ензими.
4. Бактериалната ДНК хидролизира на малки парченца.
5. Пакети генетични материали вътре в новите фаги. Понякога бактериални фрагменти от ДНК се опаковат в нови фагови капсиди
6. Бактериалните клетки лизират и освобождават новите фаги.
7. Когато трансдуцираният фаг заразява друга бактерия, предишната бактериална ДНК се включва в нова.

Фигура 01: Генерализиран процес на трансдукция

Какво е специализирано преобразуване?

Температурните бактериофаги показват лизогенни жизнени цикли. Те участват в специализиран процес на трансдукция, при който фрагмент от бактериална ДНК се прехвърля от една бактерия в друга бактерия поради грешка. Следователно, специализираната трансдукция може да бъде определена като трансфер на донорна бактериална ДНК към друга бактерия от умерените бактериофаги. Когато умерените фаги заразяват бактериите, те са в състояние да интегрират вирусна ДНК в бактериална хромозома и да останат в етапа на профага за няколко бактериални поколения, без да го освобождават от бактериалния геном. По време на репликацията на бактериалния геном вирусната ДНК подлежи на репликация и навлиза в нови бактериални клетки и оцелява. Въпреки това, когато профагите се индуцират от определени фактори, вирусна ДНК се отделя от бактериалната хромозома. Понякога по време на това отделяне фрагменти от бактериални хромозоми се отделят и остават прикрепени към профагичната ДНК. Поради индукцията, фагите преминават литичен цикъл след това. Вирусният геном се репликира с прикрепена бактериална ДНК и опакова вътре в нови капсиди и прави нови фаги. Новите фаги освобождават бактериалната клетка чрез лизис. Когато нов фаг зарази друга бактерия, бактериалната ДНК се прехвърля към него.

Специализиран процес на трансдукция

Стъпките на специализираното преобразуване могат да се обобщят по следния начин.

1. Умерен бактериофаг заразява бактерия.
2. Вирусната ДНК се интегрира в бактериалната хромозома и се превръща в етап на профага
3. Вирусната ДНК остава в бактериите в продължение на няколко поколения
4. При спонтанна индукция вирусна ДНК отделя бактериалната хромозомна ДНК.
5. Фрагменти от бактериална ДНК се отделят от бактериалната хромозома с вирусна ДНК.
6. Вирусната ДНК се репликира заедно с бактериални гени и се пакетира вътре в нови капсиди и прави нови фаги.
7. Бактериалните клетки лизират и освобождават новите фаги.
8. Новите фаги заразяват нови бактерии.
9. Бактериалната ДНК се смесва с нови бактерии по време на инфекцията.

   

   Фигура 02: Специализирана трансдукция, показана от ламбда фаг

Каква е разликата между Генерализираната и Специализираната трансдукция?

Генерализирана срещу специализирана трансдукция
Генерализираната трансдукция се извършва от вирулентни или литични бактериофаги.	Специализираната трансдукция се извършва от умерени фаги.
Кръговат на живота
Генерализираната трансдукция претърпява литичен цикъл	Специализираната трансдукция преминава лизогенен цикъл.
Лизис на бактерии
Бактериалните клетки бързо лизират.	Бактериалните клетки не се лизират бързо, но оцеляват в продължение на няколко поколения.
Опаковка на генетичен материал
Част от бактериалната ДНК на донора е затворена във вирусната капсида в генерализираната трансдукция	Малки части от бактериална ДНК остават свързани с вирусна ДНК по време на отделяне от бактериалната хромозома и се пакетират в нови капсиди.
Интеграция на вирусна ДНК
Вирусната ДНК не е интегрирана в бактериалната хромозома.	Бактериалната и вирусна ДНК се интегрира.
Хидролиза на бактериалната ДНК
Бактериалната ДНК хидролизира вируса на парчета.	Бактериалната ДНК не се хидролизира.
Производство на Prophage
По време на генерализираната трансдукция няма образуване на профаги.	Профагите се образуват по време на специализирана трансдукция.

Обобщение - Генерализирана срещу специализирана трансдукция

Трандукцията е процесът на прехвърляне на бактериална ДНК от една бактерия в друга чрез вирус. Това е естествен процес, който се случва чрез литични или лизогенни цикли. Вирулентните фаги показват генерализирана трансдукция. Температурните фаги показват специализирана трансдукция. По време на генерализираната трансдукция вирусът унищожава бактериалната клетка. При специализирана трансдукция бактериалните клетки не се унищожават бързо, освен ако няма индукция. Това е основната разлика между генерализираната и специализираната трансдукция. Вирусната ДНК се интегрира в бактериалната хромозома при специализирана трансдукция и интегрирането не се случва при генерализирана трансдукция.

справка:
1. Безграничен. „Бактериална трансдукция - безграничен отворен учебник.“ Безграничната. Безгранично, 08 август 2016. Мрежата. 26 април 2017г
2. „Трандукция - генерализирано преобразуване.“ Статии за хромозоми, генетични, вирусни и ДНК - JRank. N.p., n.d. Web. 26 април 2017г
„Трандукция (прокариоти).“ Nature News. Nature Publishing Group, n.d. Web. 26 април 2017г

С любезност на изображенията:
1. „Lytic Cycle“ от xxoverflowed (CC BY 2.0) чрез Flickr
2. „Ламбда Фаг“ от Тинастела - Собствена работа (публично достояние) чрез Wikimedia на Commons