We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Man sunku suprasti keletą dalykų apie genetinę rekombinaciją, iš dalies dėl painiavos iš skirtingų knygų diagramų.
Visų pirma, norėjau patikrinti, ar teisingai supratau: man atrodo, kad kai homologinės chromosomos (kurios šiuo metu yra kaip seserinės chromatidės, sujungtos centromere) prisijungia zigoteno/pachiteno stadijoje, tik viena iš chromatidžių iš kiekviena homologinė chromosoma sudaro sinaptoneminius kompleksus su viena iš chromatidių kitoje chromosomoje. Ar tai teisinga? Tada tik viena iš kiekvienos chromatidės dalyvauja DNR rekombinacijoje…
Remdamasis mano ankstesniu teiginiu, manau, kad tai reikštų, kad paskutiniuose keturiuose susidariusiuose zigotuose yra keturios skirtingos chromosomų galimybės: motinos chromosoma (vadinama m), kuri neturėjo jokių rekombinacijos įvykių; motinos chromosoma M, kuri turėjo rekombinacijos įvykių su tėvo chromatide. Tada atitinkama tėvo chromatidė p ir chromatinė, kuri patyrė rekombinacijos įvykį P. Ar čia mano supratimas teisingas?
Be to, kai kuriose diagramose mačiau, kad tarp homologinių chromosomų chromatidžių susidaro viena chiasmata, o kitose diagramose mačiau daugiau nei vieną chiasmatą. Manau, kad vieno chiasmato paveikslas yra supaprastinimas ir iš tikrųjų gali būti daugiau nei 1 perėjimo taškas tarp homologinių chromosomų chromatidžių.
Galiausiai, jei tik viena iš kiekvienos seserinės chromatidės dalyvauja homologinių chromosomų rekombinacijoje, ar yra pirmenybė, kuri chromatidė tai yra, ar tai atsitiktinė?
Suprantu, kad jei abi seserys chromatidės patirs šiuos rekombinacijos įvykius, daugelis mano klausimų būtų nereikalingi! Tačiau iš knygų, kurias dabar žiūriu, atrodo, kad tik viena chromatidė susikerta per…
Norėdami atsakyti į klausimus apie genetinę rekombinaciją, naudokite išskleidžiamuosius meniu. apima genetinės medžiagos perkėlimą iš vienos bakterijos į kitą. apima genetinės medžiagos likučius. genetinei medžiagai perduoti naudoja virusą. genetinei informacijai perduoti naudoja pilusą. įveda naują genetinę medžiagą į bakteriją. - jungtis -transformacija - transdukcija -genetinė rekombinacija (visi 3)
• Apima genetinės medžiagos perkėlimą iš vienos bakterijos į kitą ==> Genetinė rekombinacija (visos 3).
• Apima genetinės medžiagos likučius ==> Transformacija.
• Naudoja virusą genetinei medžiagai perduoti ==> Transdukcija.
• Genetinei informacijai perduoti naudoja pilus ==> Konjugacija.
• Įveda naują genetinę medžiagą į bakteriją ==> Genetinė rekombinacija (visos 3).
Molekulinėje biologijoje terminas genetinė rekombinacija dažnai vartojamas kaip DNR rekombinacijos sinonimas, tai yra procesai, kurių metu viena DNR (arba RNR) molekulė yra nupjaunama, o paskui sujungiama su kita.
Bakterijoje yra trys galimi mechanizmai: bakterijų konjugacija, bakterijų transformacija ir transdukcija.
• Apima genetinės medžiagos perkėlimą iš vienos bakterijos į kitą – Genetinė rekombinacija (visos 3).
• Apima genetinės medžiagos likučius – Transformacija.
• Naudoja virusą genetinei medžiagai perduoti – Transdukcija.
• Genetinei informacijai perduoti naudoja pilą – Konjugacija.
• Įveda naują genetinę medžiagą bakterijai – Genetinė rekombinacija (visos 3)
- Genetinis perkėlimas yra procesas, kurio metu genetinė medžiaga perduodama tarp dviejų ląstelių.
b. Reprodukcinis klonavimas sukuria gyvą organizmą, o terapinis - ne.
Reprodukcinis klonavimas sukuria gyvą organizmą, o terapinis klonavimas – ne.
Teisingas atsakymas yra A variantas, ty hibridizacija augaluose vyksta dažniau nei gyvūnuose.
Rekombinacijos: transformacija, transdukcija ir konjugacija.
Rekombinacija yra genetinės medžiagos perkėlimas iš donoro į recipiento ląstelę arba iš vieno replikono į kitą. Rekombinacijos suteikia galimybę reguliariai keistis genetine informacija tarp bakterijų ląstelių.
Rekombinantinės bakterijos įgyja abiejų tėvų ląstelių genetines savybes: bazinį recipiento genų skaičių ir nedidelį kiekį donoro genų.
Molekuliniai rekombinacijos mechanizmai
Donoro DNR sąveikauja su recipiento DNR, kad būtų integruota į recipiento ląstelės genomą. Tam reikia genų ir baltymų, turinčių specifines funkcijas, kurios valdo rekombinaciją.
RесА, recВ, reсС, recD genai koduoja specifinių fermentų sintezę (rekombinuoja RecA, RecBCD), kurios skatina rekombinacijos procesus.
RecА yra daugiafunkcis baltymas, kuris aktyvuojamas po DNR prisijungimo. Jis veikia kaip DNR helikazė (išvynioja DNR dvigubą spiralę) ir sunaikina keletą represorių, kurie blokuoja rekombinaciją. Jis katalizuoja DNR kryžminės struktūros persitvarkymą.
RecA mutacijos sumažina rekombinacijos dažnį daugiau nei 1000 kartų.
RecBCD nukleazė, užkoduotas recВ, reсС, recD genų, suskaido vieną DNR grandinę, leidžiančią prisijungti prie RecA. Taip pat jis atlieka rekombinaciją galutinai supjaustydamas heterodupleksinę DNR kryžminę struktūrą.
Rekombinacija pagrįsta dviejų vienas kitą papildančių fragmentų mainais tarp donoro ir recipiento ląstelių tėvų DNR molekulių. Tai apima donoro DNR sekos įtraukimą į recipientą su lygiagrečiu homologinės recipiento sekos perkėlimu atgal į donoro DNR molekulę. DNR fragmentas, kuriame yra papildomos donoro ir recipiento grandinės, vadinamas DNR heterodupleksas.
Iš pradžių abi tėvų dvipusės DNR grandinės išsivynioja. Tada jie sąveikauja papildydami DNR fragmentus, sudarydami pereinamąją kryžminę struktūrą (vadinamąją Holiday jungtį). Vandenilio ryšiai, išlaikydami DNR konformaciją, nutrūksta abiejose tėvų molekulėse, tačiau vėl užsifiksuoja tarp pirminės ir naujai atsirandančios papildomos DNR. The heterodupleksas Susidaro DNR fragmentas, pernešantis genetines sekas iš donoro ir recipiento DNR molekulių.
Rekombinazės palaiko tinkamą orientaciją ir tada suskaido kryžmiškai reaguojančių donoro-recipiento DNR grandinių kompleksą.
Galiausiai, DNR lygazė sujungia laisvuosius rekombinantinių DNR fosfato stuburo galus ir taip atkuria sruogų vientisumą.
Dėl to atsiranda genetinės rekombinacijos bakterijose transformacija, transdukcija, ir konjugacija.
Transformacija yra tiesioginis donoro DNR pasisavinimas ląstelėje recipientas.
F. Griffithas atrado transformacijos procesą 1928 m. Jis tyrė eksperimentinę pelių infekciją, kurią sukėlė bakterijų mišinio, sudaryto iš gyvo dekapsuliuoto nepatogeninio II tipo Streptococcus pneumoniae ir patogeninio kapsulinio III tipo S. pneumoniae, anksčiau inaktyvuoto, injekcijos. karščiu. Dėl to užkrėstos pelės mirė nuo septicemijos, kurią sukėlė virulentinė infekcija. F. Griffithas išsiaiškino, kad II tipo S. pneumoniae įgijo virulentinių savybių, galėdamas pagaminti kapsulę, būtiną III tipo S. pneumoniae. F. Griffithas manė, kad už transformaciją atsakingi bakterijų kapsuliniai polisacharidai.
1944 metais O. Avery, С. McLeod ir M. McCarthy peržiūrėjo F. Griffith eksperimentą. Jie išskyrė didelio klampumo transformacinę medžiagą, atsparią proteazėms, bet jautrią DNRzei. Tai sukėlė bet kokio tipo pneumokokų perėjimą prie III tipo S. pneumoniae. Buvo patvirtinta, kad medžiaga yra dezoksiribonukleino rūgštis. Mokslininkai pirmieji įrodė DNR transformuojančią veiklą ir pademonstravo DNR, kaip galimos paveldimumo medžiagos, vaidmenį.
Gamtoje bakterijos sugeba užfiksuoti santykinai dideles DNR molekules tik ypatingomis gyvenimo sąlygomis. Šios bakterinės ląstelės buvo pažymėtos kaip kompetentingas. Natūralus šios būklės atsiradimas tarp bakterijų retai pasitaiko. Kai kurie iš jų gali pasikeisti tik veikiami kompetencijos veiksniai, gaminamas tam tikrame bakterijų augimo taške. Po to pastebimi bakterijų fenotipo pokyčiai, įskaitant padidėjusį bakterijų ląstelės sienelės pralaidumą nukleino rūgštims ir baltymų receptorių ekspresiją membranoje DNR įsisavinimui.
Kompetencijos faktorių gamyba tarp bakterijų nėra įprasta, todėl daugelis bakterijų rūšių yra blogai transformuotos.
Iš esmės kompetentingų bakterijų galima rasti įvairiose bakterijų gentyse ar rūšyse. Tarp jų yra Streptococcus pneumoniae, Neisseria gonorrhoeae, Hemophilus influenzae, Bacillus subtilis ir kt.
Daugelis bakterijų gali būti skatinamos transformuotis išoriniais dirgikliais (temperatūriniu stresu arba kalcio chlorido poveikiu).
Elektroporacija yra dirbtinis būdas sukelti bakterijų transformaciją. Į bakterijų ląsteles pridedama laisvos DNR ir naudojama elektros srovė. Elektros srovė padidina bakterijų apvalkalo (citoplazminės membranos ir ląstelės sienelės) pralaidumą, taip palengvindama DNR įsisavinimą. Patekusi į citoplazmą, DNR homologinės rekombinacijos rezultatu įtraukiama į recipiento chromosomą.
Transdukcija yra bakteriofagų stimuliuojama genetinė rekombinacija bakterijose.
Transdukcija Pirmą kartą šį reiškinį aprašė N. Cinder ir J. Lederberg 1952 m. Įrodyta, kad bakteriofagai, kaip specifiniai bakterijų virusai, perduoda genus iš donoro į recipiento bakterijų ląsteles. Fago genome gali būti genų, koduojančių atsparumą antimikrobinėms medžiagoms, virulentiškumo faktoriaus sintezę (pvz., egzotoksino ir adhezino ekspresiją), žvynelių ir pilių susidarymą, fermentų gamybą ir kt.
Donorų bakterijos ,. vidutinio klimato fagai ir recipiento bakterijos yra transdukcijos proceso dalyviai.
Buvo atskleisti trys transdukcijos tipai: bendras transdukcija, specifinis transdukcija ir abortinis.
Kaip rezultatas bendras transdukcija gali įvykti bet koks bakterinis genas. Šio reto genetinio įvykio dažnis yra apie 10-4-10-7 vienai fago dalelei. Bendrosios transdukcijos dažnis gali atsirasti iš anksto apdorojant fagą UV šviesa ar kitais aktyvatoriais.
Specifinis transdukciją atlieka vidutinio klimato fago dalelės. Jie susidaro iškirtus vidutinio klimato fago DNR seką iš bakterijų lizogeninių ląstelių nukleoido. Reikėtų pažymėti, kad lizogeninės bakterijos turi genomą su integruota vidutinio klimato bakteriofago DNR. Išlaisvinta iš nukleoido, fago DNR toliau įtraukiama į atsirandančių fago dalelių kapsidus.
Konkrečios transdukcijos atveju gali būti transdukuojamos tik tam tikros genų grupės (pvz., galaktozidazės lokusas, kontroliuojantis laktozės panaudojimą E. coli). Po retkarčiais netinkamo ekscizijos vidutinio klimato bakteriofagai gali užfiksuoti bakterijų genus, besiribojančius su fago nukleorūgščių seka. Tokiu atveju fagas tampa defektinis bet leidžia perkelti skirtingus šeimininko bakterijų genus į kitas jautrias bakterijas.
Abortyvi transdukcija įvyksta, kai fago perduota genetinė medžiaga nėra įtraukta į recipiento genomą. Jis išlieka recipiento ląstelės citoplazmoje. Po to, kai kito fago ląstelių dalijimosi DNR lieka nereplikuota ir lieka tik vienoje iš palikuonių ląstelių, antroje ląstelėje nėra fago DNR. Taigi fagų genai prarandami kitoms bakterijų kartoms. Manoma, kad persileidimas transdukcija yra maždaug 10 kartų dažnesnis įvykis nei transdukcijos tipai su fago nukleorūgšties integracija.
Transdukcija vyksta tarp tos pačios arba skirtingų mikrobų rūšių bakterijų. Tarprūšinė transdukcija turi akivaizdžią biologinę vertę. Čia bakteriofagai padidina gyvų sistemų įvairovę, taip paspartindami mikrobų evoliuciją.
Konjugacija yra vienpusis genetinės medžiagos pernešimas iš vienos mikrobinės ląstelės į kitą tiesioginio kontakto iš ląstelės į kitą būdu.
Tam tikro tipo (arba, tiksliau, epizominė) plazmidė vadinama F faktorius, arba vaisingumo faktorius, užtikrina konjugaciją.
F faktorius replikuojasi nepriklausomai nuo nukleoido bakterijų citoplazmoje.
F faktoriaus bakterijos yra genetiniai donorai, vadinami F+ ląstelėmis, o F─ сells yra gavėjai. Juose nėra F faktoriaus.
Donoro ląstelės F plazmidėje yra genetinė informacija, skirta sintezei sekso pili – specialios tarpląstelinės iškyšos, skatinančios donoro ląstelės prisijungimą prie recipiento bakterijų. F plazmidė taip pat turi keletą papildomų genetinių elementų, reikalingų sėkmingam DNR perdavimui.
F faktoriaus perkėlimas į recipiento ląstelę vyksta tik esant tiesioginiam bakterijų sąlyčiui. F faktorius gali egzistuoti dviem formomis: autonominis bakterijų citoplazmoje ir integruotas į bakterijų nukleoidą. Todėl be F+ donorinių ląstelių, kurių citoplazmoje yra laisvo F faktoriaus, randami bakterijų donorai su integruota F faktoriaus seka. Jie buvo paskirti kaip Hfr (didelis rekombinacijos dažnis) ląstelės. Šioms ląstelėms būdingas esminis didelis rekombinacijos dažnis (10-1-10-4), tuo tarpu rekombinacijos dažnis tarp F─ ir F+ padermės yra 10-4 ir 10-6 diapazone.
Taigi, yra pagrindinių du variantai konjugacijos.
Pirmuoju atveju autonominis F faktorius inicijuoja konjugacijos vamzdelio formavimąsi ir pasikartoja riedėjimo rato mechanizmu. Viena linijinė naujai susintetintos donoro DNR grandinė perkeliama į konjugacijos vamzdelį. Ląstelė recipientas užbaigia F faktoriaus DNR struktūrą sintezuodama naują DNR grandinę ant perkelto donoro DNR šablono. Likusi F faktoriaus grandinė donoro ląstelėje išlaiko savo apskritą formą po dubliavimosi. Kai buvo pristatyta F faktoriaus kopija, recipiento ląstelė paverčiama donoro F+ ląstele.
Kitas konjugacijos variantas vyksta viduje Hfr ląstelės. Hfr ląstelės DNR seka yra įpjauta šalia integruoto F faktoriaus. Tačiau suformavus konjugacijos vamzdelį, vienos grandinės linijinės DNR perkėlimas prasideda nuo bakterijų DNR lokalizacijos pusės. Taigi F faktorius gali būti transportuojamas į recipiento ląstelę tik visiškai perkėlus nukleoidinę DNR. Pastarasis beveik mažai tikėtinas, todėl ląstelė recipientė negali įgyti genetinio donoro savybių.
Nepaisant to, Hfr ląstelės nukleoidinis DNR fragmentas gali būti įtrauktas į ląstelės recipiento genomą (F-) rekombinacijos būdu. Dėl to susidaro nepilna zigota (arba merozigotas), kurį sudaro visas recipiento genomas ir dalis donoro genomo.
Po konjugacijos abi ląstelės išlieka gyvybingos.
Panašiai kaip ir kitose rekombinacijose, konjugacija gali įvykti ne tik tarp tos pačios rūšies ląstelių, bet ir tarp įvairių rūšių ląstelių, todėl susidaro tarprūšiniai rekombinantai.
Klausimas apie genetinę rekombinaciją – Biologija
Bakterijų genetika 4. Genetinius pokyčius galima lengvai aptikti bakterijose, nes bakterijos savo chromosomoje turi tik vieną kiekvieno geno kopiją. A. tiesa b. klaidingas 5. 5-Bromuracilas sukelia mutacijas, nes A. pakeičia T ir jungiasi prie G, o ne su A b. pakeičia G ir jungiasi prie A, o ne su C c. keičia G d surišimo afinitetą. pakeičia T 6 surišimo afinitetą. __________ spinduliuotė sukelia mutacijas, nes sukelia nenormalių ryšių DNR formavimąsi. a. X b. gama C. ultravioletiniai d. infraraudonieji spinduliai 7. Mutacija, naikinanti ją sergančią bakteriją, yra __________. A. mirtina b. subletalinis c. nemirtinas d. nedelsiant 8. Kai 5-bromuracilas sukelia mutaciją, reikia _____ ląstelių dalijimosi, kol visiškai pasikeičia bazinė pora. a. vienas b. du C. daugiau nei du 9. Organizmas, praradęs gebėjimą sintetinti savo histidiną, vadinamas a(an) A. auksotrofas b. donoro ląstelė c. prototrofas d. revertantas 10. Ames testas yra atrankos testas, naudojamas nuspėti, ar cheminė medžiaga gali sukelti __________ žmogaus ląstelėse. A. vėžys b. rekombinacija c. auksotrofinės mutacijos d. atsparumas antibiotikams 11. Ames testo metu, jei his- organizmas, veikiamas cheminės medžiagos XYZ, patiria mutaciją ir tampa jo+, ar jis galės augti terpėje be histidino? A. taip b. ne 12. Ar 14 klausime nurodyta cheminė medžiaga gali sukelti vėžį žmonėms? A. taip b. ne 13. Atsparumas antibiotikams, pigmento praradimas ir atsparumas virusinei infekcijai yra __________ mutacijų pavyzdžiai. a. auksotrofinis b. prototrofinis c. mirtinas D. sublethal 14. Rekombinacijos metu genetinis pokytis atsiranda dėl naujos DNR dalies įterpimo į ląstelės chromosomą. Ląstelė, kurioje vyksta genetiniai pokyčiai, yra a. donoro ląstelė B. recipiento ląstelė 15. F pilus ir jai sintetinti reikalinga genetinė informacija yra ________ poravimosi tipo dalis. A. donoro b. recipientas 16. Ruošiant žmogaus DNR fragmentus rekombinantinei DNR gamybai, pirmas žingsnis yra naudoti a(an) _________ fragmentui iš chromosomos atpjauti. a. ligazė (klijų fermentas) B. restrikcijos endonukleazė (žirklinis fermentas) 17. Norint užsandarinti žmogaus DNR fragmentą į bakterinę plazmidę, reikia A. ligazės (klijų fermento) b. restrikcijos endonukleazė (žirklių fermentas) 18. Paprastai rekombinantinė plazmidė grąžinama į bakterijos ląstelę tokiu būdu, kuris vadinamas a. konjugacija b. transdukcija c. geno klonavimas D. transformacija 19. Kai bakterijos padaro daug rekombinantinės plazmidės kopijų, o nukopijuotas žmogaus genas paimamas iš ląstelių, vykstantis procesas vadinamas a. rekombinacija B. geno klonavimas c. vertimas d. transformacija
Antimikrobinė chemoterapija 1. Antibiotikas, kuris trikdo () ____________ struktūrą ar funkciją, greičiausiai turėtų rimtų šalutinių poveikių. a. ląstelės membrana B. DNR c. baltymų d. ląstelės sienelė 2. Antibiotikai ________ naudingi virusinėms infekcijoms gydyti. a. ar B. nėra 3. Mikobakterijos ir ____________ yra gentys, kurios yra ypač atsparios gydymui antibiotikais. a. Escherichia b. Proteusas c. Streptokokas D. Pseudomonas 4. Kokia bakterijų populiacija lieka jo organizme, kai žmogui paskiriamas antibiotikas nuo bakterinės ligos, tačiau jis nustoja vartoti antibiotikų jo nebaigęs? a. jautriausi antibiotikams B. atspariausi antibiotikams 5. Medžiaga, kurią turi sintetinti bakterijos, bet kurią žmogus gauna su maistu, yra a. sulfanilamidas b. PASA c. PABA D. folio rūgštis 6. Antimikrobinė medžiaga, kuri yra struktūrinis medžiagos analogas, reikalingas ankstesniame klausime nurodytos medžiagos sintezei, yra a. chloramfenikolis B. PASA c. PABA d. folio rūgštis 7. Penicilinui ir panašiems antibiotikams atsparios bakterijos gamina fermentą, kuris suardo šiuose antibiotikų __________________. a. šoninės grupės (R grupės) b. benzeno žiedas C. beta-laktamo žiedas d. disulfidiniai ryšiai 8. Antimikrobinis agentas, trukdantis iRNR vertimui į baltymą, yra a. mitomicinas C b. amfotericinas B C. chloramfenikolis d. cefalosporinas 9. Antimikrobinis agentas, veikiantis tik aktyviai augančias ląsteles, kurios dalyvauja ląstelės sienelės sintezėje, yra a. amfotericinas B b. chloramfenikolis c. streptomicinas D. penicilinas 10. Antimikrobinis agentas, kuris gali būti naudojamas kaip priešgrybelinis vaistas dėl gebėjimo prisijungti prie membranos sterolių ir keisti membranos sklandumą, yra A. amfotericinas B b. chloramfenikolis c. streptomicinas d. rifampinas 11. Daugelis bakterijų įgyja atsparumą antibiotikams perkeldamos _____________ iš atsparaus organizmo į jautrų. a. pili b. mutacijos C. plazmidės d. endosporų
Patogenezė 1. Virškinimo traktu perduodamos ligos pavyzdys yra A. diphtheria b. dizenterija c. tuberkuliozė d. STREP gerklės 2. Impetigo yra odos infekcija, kurią sukelia Staphylococcus aureus ir Streptococcus pyogenes. Tai yra ligos, kurią tarp šeimininkų perneša a, pavyzdys. vektoriai b. aerozoliai c. išmatų tarša D. tiesioginis kontaktas 3. Tiesioginio kontakto metu tarp šeimininkų perduodamos ligos pavyzdys yra a. cholera b. tuberculosis C. gonorrhea 4. Dažniausias pneumonijos, difterijos ir tuberkuliozės perdavimo būdas yra a. tiesioginis kontaktas B. aerozoliuose c. užteršto vandens d. vektoriai 5. Netoksinis virulentiškumo faktorius, skatinantis patogeno išlikimą, apsaugant jį nuo fagocitozės, yra a. pili B. kapsulė c. fermentas d. gleivinė 6. Laikas nuo patogeno poveikio iki simptomų atsiradimo vadinamas a. virulentinis laikotarpis b. užkrečiamas intervalas C. inkubacinis periodas 7. Gerai suvaldyti ligas, plintančias užteršus maistą ar vandenį išmatomis, geriausiai pavyksta pasiekti a. daugumos gyventojų skiepijimas B. patobulinta kanalizacija ir vandens valymas c. vektoriaus valdymas d. greitas užsikrėtusių asmenų lytinių santykių atsekimas 8. Mikobakterijos tuberkuliozės gali labiau augti šeimininko plaučiuose nei šeimininko virškinimo trakte, nes a. jis teikia pirmenybę rūgštiniam pH B. jis teikia pirmenybę gausiam deguonies kiekiui c. jis negali toleruoti kūno temperatūros 9. Toksiškas virulentiškumo faktorius, kuris gali būti naudojamas toksoidui paruošti, yra santykinai jautrus karščiui ir yra pagamintas iš baltymų. endotoksinas B. egzotoksinas 10. Labiausiai tikėtina, kad netoksiniai virulentiškumo veiksniai, leidžiantys bakterijoms atsispirti gleivinės išskyros skysčio srautui į išorę kvėpavimo takuose, yra a. kapsulė b. flagella C. pili d. agresijos
Rekombinacija
Įvadas
Genetinė virusų rekombinacija gali būti apibrėžta kaip genetinės medžiagos (DNR arba RNR) fragmentų mainai tarp tėvų viruso genomų. Rekombinacijos rezultatas yra naujas genetinis subjektas, kuris neša genetinę informaciją ne tėvų deriniuose. Biochemiškai rekombinacija yra nukleorūgščių molekulių dalių sujungimo arba pakeitimo procesas. Rekombinacija buvo pripažinta svarbiu procesu, lemiančiu genetinę virusų genomų įvairovę, pagal kurią gali veikti natūrali atranka. Priklausomai nuo virusų kategorijos, rekombinacija gali įvykti RNR arba DNR lygiu. Kadangi šie procesai skiriasi DNR ir RNR virusams, jie aprašomi atskirai.
Pirmą kartą išmatuotas genetinės rekombinacijos genome evoliucinis pranašumas
UAB mokslininkai kiekybiškai įvertino vieną svarbiausių ir sunkiai išmatuojamų molekulinės evoliucijos reiškinių – genetinės rekombinacijos poveikį rūšies prisitaikymo gebėjimui. Genomikos, bioinformatikos ir evoliucijos tyrimų grupė, bendradarbiaudama su Sasekso ir Edinburgo universitetų mokslininkais, kiekybiškai įvertino vieną iš svarbiausių ir sunkiai išmatuojamų molekulinės evoliucijos reiškinių: genetinės rekombinacijos poveikį rūšies gebėjimui. prisitaikymas.
Buvo daug diskutuojama apie evoliucinį genetinės rekombinacijos vaidmenį: keitimąsi tėvų genetine medžiaga, dėl kurios atsiranda naujų genetinių derinių palikuonims. Rekombinacija yra praktiškai universalus reiškinys gyvose būtybėse. Seksualiniuose organizmuose rekombinacija vyksta mejozės, kuri gamina lytines ląsteles, proceso metu, o šio sudėtingo mechanizmo, susisteminančio rekombinaciją į visą genomą, palaikymas yra įprasta lyties persvaros priežastis. Bet koks iš tikrųjų yra rekombinacijos pranašumas? Šis darbas rodo, kad genetinė rekombinacija palengvina prisitaikymą ir pirmą kartą įvertina jos nebuvimo ar išeikvojimo genome evoliucines išlaidas.
Naujos mutacijos likimą genome lemia ne tik adaptacinis pranašumas ar trūkumas, kurį mutacija atneša jos nešėjui, bet ir chromosomų kontekstas, kuriame ji atsiranda. Jei nauja pasirinkta mutacija yra apsupta kitų, kurios taip pat yra veikiamos atrankos, šios mutacijos trukdys (konkuruos) viena su kita, nes neatsiskiria atskirai, todėl jungtinė atranka bus mažiau efektyvi nei tuo atveju, jei atranka veiktų kiekvieną mutaciją atskirai. Dėl šios sujungimo kainos, taip pat žinomos kaip Hill-Robertson trukdžiai, kai jos atradėjai, daro natūralią atranką mažiau efektyvią, kai ji vienu metu veikia skirtingose susietose svetainėse.
Ankstesniame žurnale paskelbtame darbe Gamta, autoriai nubraižė pirmąjį didelės raiškos natūralios genomo atrankos žemėlapį ir įrodė, kad natūrali atranka yra visur paplitusi genetikoje kaip pavyzdžiu naudojamų rūšių – vaisinės musės Drosophila melanogaster – genome. Viena iš šių išvadų pasekmių yra ta, kad bet kuriuo metu bus susieti genetiniai variantai, kurie vienu metu bus veikiami atrankos genome, todėl atranka bus neoptimali dėl susiejimo sąnaudų. Kaip galima įrodyti, kad šios išlaidos tikrai egzistuoja, ir ypač kaip jas įvertinti?
Jei yra susiejimo sąnaudos, visur, kur rekombinacija yra maža, bus didesnis selektyvių variantų, kurie laisvai nesiskiria, tankis, todėl atrankos efektyvumas ir atitinkamai adaptacijos greitis sumažės. Kita vertus, didesnės rekombinacijos regionai turės didesnį prisitaikymo greitį. Pirmasis tyrimo tikslas buvo nustatyti, ar regionuose, kuriuose yra didesnis rekombinacijos greitis, buvo didesnis genomo adaptacijos lygis. Norėdami išmatuoti genomo adaptaciją, mokslininkai naudojo sudėtingus statistinius populiacijos genetikos metodus, taikomus duomenims apie genominę variaciją. Rezultatai parodė labai teigiamą koreliaciją tarp rekombinacijos ir adaptacijos, patvirtinančių ryšio sąnaudų egzistavimą genome.
Nustebino, kai buvo pastebėta, kad iš pradžių tiesinis ryšys tarp rekombinacijos ir adaptacijos susiliejo į asimptotinę ribą, nes rekombinacijos vertės yra lygios arba didesnės nei 2 cM/Mb (centimorganai megabazėje). Šis asimptotas rodo, kad yra slenkstinė rekombinacijos vertė, kurią viršijus genomo adaptacija pasiekia maksimumą.
Šios slenksčio buvimas turi dvi svarbias pasekmes: (1) susiejimo kaina išnyksta viršijant rekombinacijos vertę, arba, kitaip tariant, pasirinktos mutacijos veikia taip, tarsi praktiškai jos būtų atskirtos atskirai. Begalinis rekombinacijos greitis nepadidintų adaptacinio genomo greičio daugiau nei 2 cM/Mb rekombinacijos vertė (apskaičiuota slenkstinė rekombinacija). (2) asimptotas nustato optimalias genomo adaptacijos greičio ribas, jo vertė yra optimalaus prisitaikymo greičio įvertinimas, nesant ryšio sąnaudų.
Apibrėžus optimalią situaciją, ją analizuojant galima įvertinti genomo susiejimo kaštus. Tyrėjai nustatė, kad D. melanogaster genomo adaptacijos greitis yra maždaug 27% mažesnis už optimalų prisitaikymo greitį, kuris būtų toks, koks būtų, jei mutacijų poveikis netrukdytų vienas kitam.
Šis darbas bus paskelbtas kitų metų sausį prestižiniame žurnale Molekulinė biologija ir evoliucija Taip pat buvo tiriami kiti genominiai veiksniai, tokie kaip mutacijų greitis ir genų tankis, palyginti su genomo adaptacijos greičiu. Genomikos, bioinformatikos ir evoliucijos tyrimų grupę sudaro Sergi Hervás, Sònia Casillas, Marta Coronado, Isaac Noguera, David Castellano (pagrindinis straipsnio autorius) ir Antonio Barbadilla (pagrindinis tyrėjas).
Genomikos era pateikė vieną iš labiausiai stebinančių natūralios atrankos galios pavyzdžių, leidžiančių mums aptikti būdingus pėdsakus, kuriuos natūrali atranka palieka genome. Šis darbas taip pat yra dar vienas žingsnis matuojant natūralią atranką nukleotidų, genų ar genomo lygiu, nes sprendžiamas klausimas, kaip genomo kontekstas, ar dabartinis rekombinacijos greitis, ar mutacijos greitis, sąlygoja natūralios atrankos efektyvumą. pasirinkimas. Gyventojų genomikos era, kurioje gyvename, duoda pažadą pagaliau atskleisti tikrąją genetinės variacijos prigimtį.
Genetinės rekombinacijos gamtoje mechanizmai
1. Laboratorijoje buvo aptikta transformacija, konjugacija ir transdukcija. Kuo svarbūs šie genetinės rekombinacijos mechanizmai gamtoje?
2. Koks yra DNR pirštų atspaudų ėmimo procesas ir kaip elektroforezė naudojama kriminalinėje kriminalistikoje?
3. Kaip plazmidės gali būti naudojamos gaminti baltymus, tokius kaip insulinas diabetu sergantiems pacientams arba antibiotikai nuo bakterinių infekcijų?
4. Ištirkite genetinę ligą, kurią galima išgydyti naudojant genų inžineriją. Kokie metodai yra tiriami norint išspręsti problemą? Kaip dėl šios technologijos kyla dizainerių embrionų susirūpinimas?
5. Kaip DNR galima suskaidyti į labai specifinius skyrius?
6. Iš kur atsiranda restrikcijos fermentai? Kokia jų funkcija gamtoje?
7. Kaip elektroforezės metu išsiskiria įvairaus dydžio molekulės? Kokia gelio paskirtis? O kaip su elektra?
8. Ištirkite vieną būdą, kuriuo elektroforezė šiandien naudojama medicinoje.
9. Kodėl molekulėms atskirti elektroforezės būdu reikalinga elektros srovė?
10. Kodėl agarozė yra tinkama terpė naudoti molekulėms atskirti? Ištirkite kitą gelio tipą ir trumpai paaiškinkite, kodėl jis gali būti naudojamas, o ne agarozės gelis.
11. Kuo elektroforezė panaši ir skiriasi nuo chromatografijos?
© BrainMass Inc. brainmass.com 2021 m. Kovo 5 d., 12:04 ad1c9bdddf
https://brainmass.com/biology/molecular-biology/mechanism-genetic-recombination-nature-479442
Sprendimo peržiūra
1. Transformacija, konjugacija ir transdukcija yra nepaprastai svarbios, nes šie procesai palaiko evoliuciją. Kai kurios bakterijos yra natūraliai kompetentingos ir paima DNR iš aplinkos, todėl jos virsta ląstele, galinčia atlikti papildomų funkcijų. Labai dažnas pavyzdys yra tai, kad bakterijos tampa atsparios paėmus naują atsparumo žymeklį. Panašiai konjugacija leidžia bakterijoms perduoti genetinę informaciją. Dėl šio perdavimo priimančioji ląstelė gali gauti papildomų genų, kurių nebuvo prieš procesą. Galiausiai, transdukcijos metu virusiniai vektoriai gali perkelti DNR dalis į ląstelę, kuri anksčiau buvo paimta iš kitos ląstelės. Taigi visi trys procesai, leidžiantys maišyti genetinę informaciją tarp bakterijų ir padėti joms vystytis.
2. DNR pirštų atspaudų tyrimas apima DNR ruožų, kurie labai kinta tarp asmenų, analizę. Dėl šių bazių ir ilgio skirtumų skiriasi skirtingų individų DNR migracijos greitis gelio elektroforezės metu. Be to, baziniai skirtumai taip pat gali .
Sprendimo santrauka
Nagrinėjami genetinės rekombinacijos gamtoje mechanizmai. Nustatoma, kaip DNR gali būti suskaidyta į labai specifines dalis.
Genetinė rekombinacija (taip pat žinoma kaip genetinis pertvarkymas) yra genetinės medžiagos keitimasis tarp skirtingų organizmų, dėl kurių gimsta palikuonys, kurių bruožų deriniai skiriasi nuo bet kurio iš tėvų. Šios rekombinacijos gali atsirasti dėl kryžminimo mejozės metu arba kitais metodais. Dėl to užauginami įvairūs palikuonys.
Toliau mokykitės biologijos paaiškinimų
Kas yra citokinai?
Citokinai yra plati ir laisva mažų baltymų kategorija, kuri yra svarbi ląstelių signalizacijai. Citokinai yra maži peptidai.
Kas yra polisacharidai?
Polisacharidai yra polimerinės angliavandenių molekulės, sudarytos iš ilgų monosacharidų vienetų grandinių, sujungtų glikozidinėmis jungtimis ir hidrolizės metu.
Kas yra nukleino rūgšties zondas?
Nukleorūgščių fragmentas, kuris yra komplementarus kitai nukleorūgščių sekai ir todėl, kai pažymėtas kokiu nors būdu, kaip su .
Kas yra nukleotidų poros pakeitimas?
Konkrečios nukleotidų poros pakeitimas kita pora, dažnai mutagenine. Tai savotiška taškinė mutacija.
Kas yra mutacijos?
Any kind of permanent changes in the nucleotide sequence of the DNA is called a mutation. There are many different .
What is Electromagnetic spectrum?
The electromagnetic spectrum is the range of frequencies of electromagnetic radiation and their respective wavelengths and photon energies. This is .
The Coronavirus Is a Master of Mixing Its Genome, Worrying Scientists
New studies underscore how coronaviruses frequently mix their genetic components — which could contribute to the rise of dangerous variants.
In recent weeks, scientists have sounded the alarm about new variants of the coronavirus that carry a handful of tiny mutations, some of which seem to make vaccines less effective.
But it is not just these small genetic changes that are raising concerns. The novel coronavirus has a propensity to mix large chunks of its genome when it makes copies of itself. Unlike small mutations, which are like typos in the sequence, a phenomenon called recombination resembles a major copy-and-paste error in which the second half of a sentence is completely overwritten with a slightly different version.
A flurry of new studies suggests that recombination may allow the virus to shapeshift in dangerous ways. But in the long term, this biological machinery may offer a silver lining, helping researchers find drugs to stop the virus in its tracks.
“There’s no question that recombination is happening,” said Nels Elde, an evolutionary geneticist at the University of Utah. “And in fact, it’s probably a bit underappreciated and could be at play even in the emergence of some of the new variants of concern.”
The coronavirus mutations that most people have heard about, such as those in the B.1.351 variant first detected in South Africa, are changes in a single “letter” of the virus’s long genetic sequence, or RNA. Because the virus has a robust system for proofreading its RNA code, these small mutations are relatively rare.
Recombination, in contrast, is rife in coronaviruses.
Researchers at Vanderbilt University Medical Center led by virologist Mark Denison recently studied how things go awry during replication in three coronaviruses, including SARS-CoV-2, which causes Covid. The team found that all three viruses showed “extensive” recombination when replicating separately in the laboratory.
Scientists worry that recombination might allow for different variants of the coronavirus to combine into more dangerous versions inside of a person’s body. The B.1.1.7 variant first detected in Britain, for example, had more than a dozen mutations that seemed to appear suddenly.
Dr. Elde said that recombination may have merged mutations from different variants that arose spontaneously within the same person over time or that co-infected someone simultaneously. For now, he said, that idea is speculative: “It’s really hard to see these invisible scars from a recombination event.” And although getting infected with two variants at once is possible, it’s thought to be rare.
Katrina Lythgoe, an evolutionary epidemiologist at the Oxford Big Data Institute in Britain, is skeptical that co-infection happens often. “But the new variants of concern have taught us that rare events can still have a big impact,” she added.
Recombination might also allow two different coronaviruses from the same taxonomic group to swap some of their genes. To examine that risk more closely, Dr. Elde and his colleagues compared the genetic sequences of many different coronaviruses, including SARS-CoV-2 and some of its distant relatives known to infect pigs and cattle.
Using specially developed software, the scientists highlighted the places where those viruses’ sequences aligned and matched — and where they didn’t. The software suggested that over the past couple of centuries of the viruses’ evolution, many of the recombination events involved segments that made the spike protein, which helps the virus enter human cells. That’s troubling, the scientists said, because it could be a route through which one virus essentially equips another to infect people.
“Through this recombination, a virus that can’t infect people could recombine with a virus like SARS-CoV-2 and take the sequence for spike, and could become able to infect people,” said Stephen Goldstein, an evolutionary virologist who worked on the study.
The findings, which were posted online on Thursday but have not yet been published in a scientific journal, offered fresh evidence that related coronaviruses are quite promiscuous in terms of recombining with each other. There were also many sequences that cropped up in the coronaviruses that seemed to come out of nowhere.
“In some cases, it almost looks like there’s sequence dropping in from outer space, from coronaviruses we don’t even know about yet,” Dr. Elde said. The recombination of coronaviruses across totally different groups has not been closely studied, in part because such experiments would potentially have to undergo government review in the United States because of safety risks.
Feng Gao, a virologist at Jinan University in Guangzhou, China, said that although the new software from the Utah researchers found unusual sequences in coronaviruses, that doesn’t provide ironclad evidence for recombination. It could simply be that they evolved that way on their own.
“Diversity, no matter how much, does not mean recombination,” Dr. Gao said. “It can well be caused by huge diversification during viral evolution.”
Scientists have limited knowledge about whether recombination could give rise to new pandemic coronaviruses, said Vincent Munster, a viral ecologist with the National Institute of Allergy and Infectious Diseases who has studied coronaviruses for years.
Still, that evidence is growing. In a study released in July and formally published today, Dr. Munster and his collaborators suggested that recombination is likely how both SARS-CoV-2 and the virus behind the original SARS outbreak in 2003 both ended up with a version of the spike protein that allows them to deftly enter human cells. That spike protein binds to a particular entry point in human cells called ACE2. That paper calls for greater surveillance of coronaviruses to see if there are others that use ACE2 and may thus pose similar threats to people.
Some scientists are studying recombination machinery not only to fend off the next pandemic, but to help fight this one.
For example, in his recent study on the recombination of three coronaviruses, Dr. Denison of Vanderbilt found that blocking an enzyme known as nsp14-ExoN in a mouse coronavirus caused recombination events to plummet. This suggested that the enzyme is vital to coronaviruses’ ability to mix-and-match their RNA as they replicate.
Now, Dr. Denison and Sandra Weller, a virologist at the University of Connecticut School of Medicine, are investigating whether this insight could treat people with Covid.
Certain antiviral drugs such as remdesivir fight infections by serving as RNA decoys that gum up the viral replication process. But these medications don’t work as well as some had hoped for coronaviruses. One theory is that the nsp14-ExoN enzyme chucks out the errors caused by these drugs, thereby rescuing the virus.
Dr. Denison and Dr. Weller, among others, are looking for drugs that would block the activity of nsp14-ExoN, allowing remdesivir and other antivirals to work more effectively. Dr. Weller likens this approach to the cocktail therapies for H.I.V., which combine molecules that act on different aspects of the virus’s replication. “We need combination therapy for coronaviruses,” she said.
Dr. Weller notes that nsp14-ExoN is shared across coronaviruses, so a drug that successfully suppresses it could act against more than just SARS-CoV-2. She and Dr. Denison are still at the early stages of drug discovery, testing different molecules in cells.
Other scientists see potential in this approach, not only to make drugs like remdesivir work better, but to prevent the virus from fixing any of its replication mistakes.
“I think it’s a good idea,” Dr. Goldstein said, “because you would push the virus into what’s known as ‘error catastrophe’ — basically that it would mutate so much that it’s lethal for the virus.”
Question about genetic recombination - Biology
Mitosis | SciShow Mitosis
Ch 11: Meiosis & Sexual Reproduction (OpenStax)
Meiosis Case Study Presentation
Meiosis (traditional notes)
(V) Meiosis | SciShow Meiosis
Meiosis Labeling
Check out the lyrics too!
Ch 12: Basic and Advanced Genetics
Ch 13: Chromosomes & Inheritance
*This chapter is shortened to focus on linkage groups, sex-linkage, and chromosome abnormalities
Case Study Notes: Calico Cats (karyotypes, nondisjunction, sex-linked traits)
Case Notes: Thomas Morgan Hunt's Linkage Groups
(V) Genetic Recombination and Gene Mapping
Virtual Lab: Drosophila and Linkage Groups
Practice Making Chromosome Maps
Practice identifying chromosome abnormalities
Chromosome Disorders
Žiūrėti video įrašą: 19. 코로나보다 하얀신이 위험하다는 연구논문 (Lapkritis 2024).