Різниця між узагальненою та спеціалізованою трансдукцією

Ключова різниця - Узагальнена проти спеціалізованої трансдукції
 

Трандукція - це механізм, який бактеріофагом передає ДНК від однієї бактерії до іншої. Бактеріофаг - це вірус, який заражає і розмножується всередині бактерії. Він здатний прикріплюватися до клітинної стінки бактерій і вводити свою ДНК в бактерію. Усередині бактерії вірусна ДНК розмножується і створює необхідні компоненти та ферменти для створення нових безлічі бактеріофагів. Під час цього процесу бактеріальна ДНК розпадається на шматки і інтегрується з вірусним геномом або, вірусна ДНК безпосередньо інтегрується з бактеріальною ДНК. Нові бактеріофаги несуть бактеріальну ДНК всередині них. Коли ці бактеріофаги заражають іншу бактерію, відбувається змішування бактеріальної ДНК. Трандукція може відбуватися або за літичним циклом, або за лізогенним циклом, виходячи з типу бактеріофага. Отже, існує два типи трансдукції, а саме узагальнена трансдукція та спеціалізована трансдукція. Ключова відмінність узагальненої та спеціалізованої трансдукції полягає в тому, що генералізована трансдукція здійснюється вірулентними бактеріофагами, в яких бактеріальна клітина лізується при вивільненні нових бактеріофагів поки спеціалізовану трансдукцію проводять помірними бактеріофагами, в яких бактеріальна клітина не лізірується, а вірусна ДНК інтегрується з бактеріальною ДНК і виживає на стадії профага всередині бактерій протягом декількох поколінь.

ЗМІСТ
1. Огляд та ключові відмінності
2. Що таке узагальнена трансдукція
3. Що таке спеціалізована трансдукція
4. Поплечне порівняння - Узагальнене проти спеціалізованого перетворення
5. Підсумок

Що таке узагальнена трансдукція?

Існує два типи бактеріофагів: вірулентний та помірний. Вірулентний бактеріофаг здатний вбивати бактерію-господаря. Вони завжди проходять літичний життєвий цикл, що спричиняє загибель бактерій-господарів. Зараження бактерії вірулентним бактеріофагом та перенесення бактеріальної ДНК до іншої бактерії під час другої інфекції відоме як генералізована трансдукція. Отже, генералізована трансдукція може бути визначена як перенесення бактеріальної ДНК від однієї бактерії до іншої бактерії вірулентним бактеріофагом під час літичного циклу бактеріофага. Перенесення ДНК бактерій відбувається через помилки упаковки генетичного матеріалу в нових фагах. Упаковка щойно відтвореної вірусної ДНК у нові фаги демонструє низьку достовірність. Отже, під час упаковки генетичного матеріалу невеликі шматочки бактеріальної ДНК або рекомбіновані бактеріальні ДНК з вірусною ДНК можуть бути неправильно включені в фаги. Якщо бактеріальна ДНК вставлена ​​всередину вірусної капсиди випадково, друга інфекція вводить цю ДНК в іншу бактерію. Отже, трансдукція успішно завершується між двома бактеріями.

Після зараження вірулентні фаги здатні керувати бактеріальною механізмом клітин для реплікації власної ДНК. Вірус також стає здатним до деградації бактеріальної хромосоми на невеликі шматочки і викликає раптове порушення бактеріальної стінки бактерій для вивільнення зібраних фагів, що спричиняє загибель клітин.

Узагальнений процес трансдукції

Узагальнена трансдукція - це швидкий процес, при якому бактерії гинуть за короткий проміжок часу. Бактеріофаг здатний розбити бактеріальну ДНК на шматки, знищивши бактеріальну клітину. Етапи узагальненої трансдукції можна узагальнити наступним чином.

1. Вірулентний (літичний) бактеріофаг заражає бактерію.
2. Геном фага потрапляє в клітину бактерій.
3. Вірус керує механізмами метаболізму бактерій для виготовлення власної ДНК та інших необхідних компонентів та ферментів.
4. Бактеріальна ДНК гідролізується на невеликі шматочки.
5. Пакети генетичного матеріалу всередині нових фагів. Інколи фрагменти бактеріальної ДНК упаковуються в нові фагові капсиди
6. Бактеріальні клітини лізують і вивільняють нові фаги.
7. Коли трансдукований фаг заражає іншу бактерію, попередня бактеріальна ДНК включається в нову.

Малюнок 01: Узагальнений процес перетворення

Що таке спеціалізована трансдукція?

Помірні бактеріофаги показують лізогенні життєві цикли. Вони беруть участь у спеціалізованому процесі трансдукції, при якому фрагмент бактеріальної ДНК передається з однієї бактерії в іншу через помилку. Отже, спеціалізовану трансдукцію можна визначити як перенесення донорської бактеріальної ДНК до іншої бактерії помірними бактеріофагами. Коли помірні фаги заражають бактерії, вони здатні інтегрувати вірусну ДНК в бактеріальну хромосому і залишатися в стадії профага протягом декількох бактеріальних поколінь, не вивільняючи її з бактеріального геному. Під час реплікації бактеріального геному вірусна ДНК піддається реплікації і потрапляє в нові бактеріальні клітини і виживає. Однак, коли профаги викликаються певними факторами, вірусна ДНК відривається від бактеріальної хромосоми. Іноді під час цього відшарування фрагменти бактеріальної хромосоми відшаровуються і залишаються прикріпленими до ДНК профага. Завдяки індукції, фаги згодом проходять літичний цикл. Вірусний геном копіюється з приєднаною бактеріальною ДНК і запакується всередині нових капсидів і утворює нові фаги. Нові фаги вивільняють бактеріальну клітину шляхом лізису. Коли новий фаг заражає іншу бактерію, бактеріальна ДНК передається їй.

Спеціалізований процес трансдукції

Етапи спеціалізованої трансдукції можна узагальнити наступним чином.

1. Помірний бактеріофаг заражає бактерію.
2. Вірусна ДНК інтегрується в бактеріальну хромосому і переходить у стадію профага
3. Вірусна ДНК залишається всередині бактерій протягом декількох поколінь
4. При мимовільній індукції вірусна ДНК відриває бактеріальну хромосомну ДНК.
5. Фрагменти бактеріальної ДНК відриваються від бактеріальної хромосоми з вірусною ДНК.
6. Вірусна ДНК реплікується разом з бактеріальними генами і упаковується всередину нових капсидів і утворює нові фаги.
7. Бактеріальні клітини лізують і вивільняють нові фаги.
8. Нові фаги заражають нові бактерії.
9. Під час інфекції бактеріальна ДНК змішується з новими бактеріями.

   

   Малюнок 02: Спеціалізована трансдукція, показана лямбда-фагом

Яка різниця між узагальненою та спеціалізованою трансдукцією?

Узагальнена проти спеціалізованої трансдукції
Узагальнена трансдукція здійснюється вірулентними або літичними бактеріофагами.	Спеціалізована трансдукція проводиться помірними фагами.
Життєвий цикл
Узагальнена трансдукція зазнає літичного циклу	Спеціалізована трансдукція проходить лізогенний цикл.
Лізис бактерій
Бактеріальні клітини швидко лізують.	Клітини бактерій не лізируються швидко, але виживають протягом кількох поколінь.
Упаковка генетичного матеріалу
Частина бактеріальної ДНК-донора міститься у вірусній капсиді при генералізованій трансдукції	Невеликі частини бактеріальної ДНК залишаються прикріпленими до вірусної ДНК під час відшарування від бактеріальної хромосоми і упаковуються в нові капсиди.
Інтеграція вірусної ДНК
Вірусна ДНК не інтегрується в бактеріальну хромосому.	Бактеріальна та вірусна ДНК інтегрується.
Гідроліз бактеріальної ДНК
Бактеріальна ДНК гідролізується на шматочки вірусом.	Бактеріальна ДНК не гідролізується.
Виробництво Prophage
Під час генералізованої трансдукції не утворюється профаг.	Профаги утворюються під час спеціалізованої трансдукції.

Підсумок - Узагальнена проти спеціалізованої трансдукції

Трансдукція - це процес перенесення вірусної бактеріальної ДНК з однієї бактерії в іншу. Це природний процес, який відбувається за допомогою літичного або лізогенного циклів. Вірулентні фаги показують генералізовану трансдукцію. Помірні фаги демонструють спеціалізовану трансдукцію. Під час генералізованої трансдукції вірус руйнує клітину бактерій. При спеціалізованій трансдукції бактеріальні клітини швидко не руйнуються, якщо не буде індукції. Це головна відмінність узагальненої та спеціалізованої трансдукції. Вірусна ДНК інтегрується в бактеріальну хромосому при спеціалізованій трансдукції і інтеграція не відбувається при генералізованій трансдукції.

Довідка:
1. Безмежний. "Бактеріальна трансдукція - безмежний відкритий підручник". Безмежний. Безмежний, 08 серпня 2016. Веб. 26 квітня 2017р
2. «Трандукція - Узагальнена трансдукція». Статті про хромосому, генетику, віруси та ДНК - JRank. Н.п., н.д. Веб. 26 квітня 2017р
«Трансдукція (прокаріоти)». Новини природи. Nature Publishing Group, n.d. Веб. 26 квітня 2017р

Надано зображення:
1. "Lytic Cycle" від xxoverflowed (CC BY 2.0) через Flickr
2. «Фаза лямбда» від Тінастелла - власна робота (публічне надбання) через Вікісховище