Nøgleforskel - generaliseret vs specialiseret transduktion
Transduktion er en mekanisme, der overfører DNA fra en bakterie til en anden bakterie af en bakteriofag. Bakteriofag er en virus, der inficerer og replikerer i en bakterie. Det er i stand til at fæstne sig til bakteriecellevæggen og injicere dets DNA til bakterien. Inde i bakterien replikeres viralt DNA og skaber nødvendige komponenter og enzymer til at skabe nye mange bakteriofager. Under denne proces nedbrydes bakterielt DNA i stykker og integreres med viralt genom, eller viralt DNA integreres direkte med bakterielt DNA. Nye bakteriofager bærer det bakterielle DNA inde i dem. Når disse bakteriofager inficerer en anden bakterie, forekommer blanding af bakterielt DNA. Transduktion kan ske enten ved lytisk cyklus eller lysogen cyklus baseret på typen af bakteriofagen. Derforder er to typer transduktion, nemlig generaliseret transduktion og specialtransduktion. Hovedforskellen mellem generaliseret og specialiseret transduktion er, at generaliseret transduktion udføres af virulente bakteriofager, hvor bakteriecelle lyseres, når nye bakteriofager frigøres, mens specialtransduktion udføres af tempererede bakteriofager, hvor bakteriecelle ikke lyseres, og viralt DNA integreres med bakterie DNA og overlever i profagstadium inden for bakterierne i flere generationer. Hovedforskellen mellem generaliseret og specialiseret transduktion er, at generaliseret transduktion udføres af virulente bakteriofager, hvor bakteriecelle lyseres, når nye bakteriofager frigives, mens specialtransduktion udføres af tempererede bakteriofager, hvor bakteriecelle ikke lyseres, og viralt DNA integreres med bakterie DNA og overlever i profagstadium inden for bakterierne i flere generationer. Hovedforskellen mellem generaliseret og specialiseret transduktion er, at generaliseret transduktion udføres af virulente bakteriofager, hvor bakteriecelle lyseres, når nye bakteriofager frigives, mens specialtransduktion udføres af tempererede bakteriofager, hvor bakteriecelle ikke lyseres, og viralt DNA integreres med bakterie DNA og overlever i profagstadium inden for bakterierne i flere generationer.
INDHOLD
1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er generaliseret transduktion
3. Hvad er specialiseret transduktion
4. Sammenligning side om side - Generaliseret vs specialiseret transduktion
5. Resumé
Hvad er generaliseret transduktion?
Der er to typer bakteriofager: virulent og tempereret. Virulent bakteriofag er i stand til at dræbe værtsbakterien. De gennemgår altid lytisk livscyklus, som forårsager værtsbakteriens død. Infektion af en bakterie med en virulent bakteriofag og overførsel af bakterielt DNA til en anden bakterie under den anden infektion er kendt som generaliseret transduktion. Generel transduktion kan derfor defineres som overførsel af bakterielt DNA fra en bakterie til en anden bakterie af en virulent bakteriofag under bakteriofagets lytiske cyklus. Bakteriel DNA-overførsel sker på grund af fejl i emballering af genetisk materiale i de nye fager. Emballagen af nyligt replikeret viralt DNA i nye fager viser lav troskab. Derfor under emballagen af genetisk materialesmå stykker bakterielt DNA eller rekombineret bakterielt DNA med viralt DNA kan medtages forkert i fager. Hvis bakterie-DNA tilfældigt indsættes i det virale kapsid, introducerer den anden infektion dette DNA i en anden bakterie. Derfor fuldføres transduktionen mellem to bakterier med succes.
Efter infektionen er virulente fager i stand til at kontrollere bakteriecellemaskineri til at replikere sit eget DNA. Virussen bliver også i stand til at nedbryde bakteriekromosom i små stykker og forårsager pludselig forstyrrelse af bakteriecellevæggen for frigivelse af samlede fager, der forårsager celledød.
Generaliseret transduktionsproces
Generaliseret transduktion er en hurtig proces, hvor bakterier dør inden for en kort periode. Bakteriofag er i stand til at bryde bakterielt DNA i stykker og ødelægge bakteriecellen. Trinene med generaliseret transduktion kan opsummeres som følger.
- En virulent (lytisk) bakteriofag inficerer en bakterie.
- Faggenomet kommer ind i bakteriecellen.
- Virus styrer de bakterielle metaboliske mekanismer til at fremstille sit eget DNA og andre nødvendige komponenter og enzymer.
- Bakterielt DNA hydrolyserer i små stykker.
- Genetisk materiale pakker inde i de nye fager. Lejlighedsvis pakker bakterielle DNA-fragmenter i nye fagcapsider
- Bakterieceller lyserer og frigiver de nye fager.
- Når transduceret fag inficerer en anden bakterie, indgår det tidligere bakterielle DNA i en ny.
Figur 01: Generaliseret transduktionsproces
Hvad er specialiseret transduktion?
Tempererede bakteriofager viser lysogene livscyklusser. De er involveret i specialiseret transduktionsproces, hvor et fragment af bakterielt DNA overføres fra en bakterie til en anden bakterie på grund af en fejl. Derfor kan specialtransduktion defineres som overførsel af donorbakterielt DNA til en anden bakterie af de tempererede bakteriofager. Når tempererede fager inficerer bakterier, er de i stand til at integrere viralt DNA i bakteriekromosom og forblive i profetstadiet i flere bakterielle generationer uden at frigive det fra bakteriel genom. Under den bakterielle genomreplikation er viralt DNA genstand for replikation og trænger ind i nye bakterieceller og overlever. Men når profagerne induceres af visse faktorer, løsnes viralt DNA fra det bakterielle kromosom. Nogle gange under denne løsrivelse,fragmenter af bakteriekromosomer løsnes og forbliver knyttet til profag-DNA. På grund af induktionen gennemgår fager lytisk cyklus bagefter. Viralt genom replikerer med vedhæftet bakterielt DNA og pakker inde i nye kapsider og danner nye fager. Nye fager frigiver bakteriecellen ved lysis. Når en ny fag inficerer en anden bakterie, overføres bakterielt DNA til den.
Specialiseret transduktionsproces
Trinene til specialtransduktion kan opsummeres som følger.
- En tempereret bakteriofag inficerer en bakterie.
- Viralt DNA integreres i bakteriekromosom og bliver profagstadiet
- Viralt DNA forbliver inden i bakterier i flere generationer
- Efter en spontan induktion løsner viralt DNA det bakterielle kromosomale DNA.
- Fragmenter af bakterielt DNA løsner sig fra bakteriekromosomet med viralt DNA.
- Viralt DNA replikerer sammen med bakterielle gener og pakker ind i nye kapsider og danner nye fager.
- Bakterieceller lyserer og frigiver de nye fager.
- Nye fager inficerer nye bakterier.
-
Bakterielt DNA blandes med nye bakterier under infektionen.
Nøgleforskel - generaliseret vs specialiseret transduktion Figur 02: Specialiseret transduktion vist ved lambda-fag
Hvad er forskellen mellem generaliseret og specialiseret transduktion?
Diff artikel midt foran bordet
Generaliseret versus specialiseret transduktion |
|
| Generaliseret transduktion udføres af virulente eller lytiske bakteriofager. | Specialiseret transduktion udføres af tempererede fager. |
| Livscyklus | |
| Generaliseret transduktion gennemgår en lytisk cyklus | Specialiseret transduktion gennemgår lysogen cyklus. |
| Lysering af bakterier | |
| Bakterieceller lyserer hurtigt. | Bakterieceller lyseres ikke hurtigt, men overlever i flere generationer. |
| Emballage af genetisk materiale | |
| En del af donorbakterielt DNA er lukket inde i viral kapsid i generaliseret transduktion | Små dele af bakterielt DNA forbliver bundet til viralt DNA under løsrivelsen fra det bakterielle kromosom og pakkes i nye kapsler. |
| Integration af viralt DNA | |
| Viralt DNA er ikke integreret i det bakterielle kromosom. | Bakterielt og viralt DNA integreres. |
| Hydrolyse af bakterielt DNA | |
| Bakterielt DNA hydrolyserer i stykker af virussen. | Bakterielt DNA hydrolyseres ikke. |
| Produktion af Prophage | |
| Der er ingen profagedannelse under generaliseret transduktion. | Profager dannes under specialtransduktion. |
Resumé - Generaliseret versus specialiseret transduktion
Transduktion er processen med at overføre bakterielt DNA fra en bakterie til en anden af en virus. Det er en naturlig proces, der sker gennem lytiske eller lysogene cyklusser. Virulente fager viser generaliseret transduktion. Tempererede fager viser specialiseret transduktion. Under generaliseret transduktion ødelægger virussen bakteriecellen. I specialtransduktion ødelægges bakterieceller ikke hurtigt, medmindre der er en induktion. Dette er den største forskel mellem generaliseret og specialiseret transduktion. Viralt DNA integreres i bakteriekromosomet i specialtransduktion, og integration forekommer ikke i generaliseret transduktion.
