細菌は、ゲノムに二本鎖の環状 DNA を持つ微視的な生物です。バクテリアはライフサイクル中に絶対的な有性生殖段階を持っていませんが、バクテリア間で遺伝情報を積極的に交換することができます.細菌における遺伝情報の交換は、接合、形質転換、形質導入の 3 つの方法で行われます。 2 つの細菌間で遺伝物質を直接伝達することは、接合として知られています。それは性線毛を介して発生します。形質転換とは、周囲から裸の外来 DNA を拾うことです。形質導入とは、バクテリオファージが細菌の DNA を別の細菌に運ぶことです。
対象となる主な分野
1.細菌とは
– 定義、特徴、細菌 DNA
2.細菌はどのように遺伝情報を交換するのか
– 活用、変換、変換
重要な用語:細菌 DNA、抱合、プラスミド、性線毛、形質転換、形質導入
バクテリアとは
細菌は、膜結合オルガネラを欠く原核生物です。それらはペプチドグリカンの細胞壁を持っています。二分裂による無性生殖は、細菌における主な生殖方法です。細菌は、細菌内に 2 種類の遺伝物質を含む場合があり、それらは細菌のゲノムとプラスミドです。ゲノムは二本鎖環状染色体DNAであり、プラスミドは二本鎖の小さな環状DNA分子です。細菌の染色体 DNA は核様体に位置しています。 E のサイズ。大腸菌 ゲノムは 460 万塩基対で、約 4,300 の遺伝子から構成されています。プラスミドまたは非染色体細菌 DNA は細菌染色体よりも小さく、細菌細胞ごとに数個から数千個以上のプラスミドが見られます。培養中の細菌は 図 1 に示されています .
図 1:細菌
細菌はどのように遺伝情報を交換しますか
遺伝情報は、DNA の形で細菌から別の細菌に伝達されます。細菌間の遺伝情報の伝達は、一方の細菌がドナーとして機能し、もう一方の細菌は受信者としてのみ機能するため、真の交換と見なされることはあまりありません。さらに、細菌の染色体の小さな断片だけが移されます。
細菌間の遺伝情報の交換に使用される 3 つのモードは、接合、形質転換、形質導入です。
活用
細胞同士の直接的な接触を通じて 2 つの細菌間で遺伝情報を交換するプロセスは、接合として知られています。これは、DNA 伝達の媒介のための効率的なメカニズムでエンコードされた接合プラスミドによって媒介されます。接合は一方向のプロセスであり、ドナー細菌のみが接合性プラスミドを持っています。グラム陰性菌の接合性プラスミドは、受容菌への DNA 転移を容易にする性線毛のためにコード化されています。 2 つの細菌間の直接接触は性線毛を介して達成され、接合ブリッジを形成します。細菌接合の手順は 図 2 に示されています。
図 2:活用
1- ドナー細胞が線毛を生成する.
2- 線毛がレシピエント細胞に付着し、2つの細胞を一緒にする.
3- モバイルプラスミドにニックが入り、DNAの一本鎖がレシピエント細胞に移される. .
4- 両方の細胞がプラスミドを再環状化し、2 番目のストランドを合成し、線毛を再生します。両方の細胞が現在、生存可能なドナーです。
変身
細菌が DNA の遊離断片を周囲の培地から取り出すプロセスは、形質転換として知られています。コンピテントバクテリア細胞のみが形質転換によってDNAを取り込むことができます。 バチルスなど、限られた種類のバクテリアは自然に形質転換することができます 、レンサ球菌 、ナイセリア 、ヘモフィルス 、など。さらに、Eなどのほとんどの細菌。大腸菌 塩化カルシウムを含む培地にさらすことにより、人工的に有能にすることができます。プラスミドは、DNA クローニング実験中の形質転換における DNA の担体として使用されます。
変換
細菌に感染するウイルスによって、細菌の DNA をある細胞から別の細胞に移すプロセスは、形質導入として知られています。外来DNAはバクテリオファージ内で保護されているため、DNA導入の効率的な方法と考えられています。バクテリオファージによって移入された DNA は、相同組換えによってレシピエントの細菌ゲノムに永久に組み込まれます。
結論
DNA 間の遺伝物質の交換は 3 つの方法で行われます。接合、変換、および変換。接合とは、性線毛の助けを借りて、2 つの細菌間で遺伝物質を直接伝達することです。形質転換とは、細菌が周囲の培地から裸の DNA 断片を取り込むことです。トランスフェクションとは、細菌に感染するウイルスを介して細菌の DNA を移入することです。
参照:
1. ロジャース、カラ、ロバート J. カドナー。 「バクテリア」 ブリタニカ百科事典 、ブリタニカ百科事典、2018 年 2 月 22 日、こちらから入手可能。
画像提供:
1. パブリック ヘルス イメージ ライブラリ経由の CDC/ Dr. V. R. Dowell, Jr. (パブリック ドメイン) による「Bacteroides hypermegas バクテリア」
