Forskellen mellem generaliseret og specialiseret transduktion

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 replikeres i en bakterie. Den er i stand til at fastgøre til bakteriecellevæggen og injicere dens DNA til bakterien. Inde i bakterien replikerer og skaber viral DNA nødvendige komponenter og enzymer til at gøre 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 bakterie-DNA inde i dem. Når disse bakteriofager inficerer en anden bakterie, forekommer blanding af bakterie-DNA. Transduktion kan ske enten ved lytisk cyklus eller lysogen cyklus baseret på typen af ​​bakteriofag. Der er derfor to typer transduktion, nemlig generaliseret transduktion og specialiseret transduktion. Den vigtigste forskel mellem generaliseret og specialiseret transduktion er den generaliseret transduktion udføres af virulente bakteriofager, hvor bakteriecelle lyseres, når nye bakteriofager frigives mens specialiseret transduktion udføres ved tempererede bakteriofager, hvor bakteriecelle ikke lyseres, og viralt DNA integreres med bakterielt DNA og overlever i profetetrin i bakterierne i flere generationer.

INDHOLD
1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er generaliseret transduktion
3. Hvad er specialiseret transduktion
4. Sammenligning side ved side - Generaliseret vs specialiseret transduktion
5. Resume

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, hvilket 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. Derfor kan generaliseret transduktion defineres som overførslen af ​​bakterielt DNA fra en bakterie til en anden bakterie af en virulent bakteriofag under den lytiske cyklus af bakteriofagen. Bakteriel DNA-overførsel sker på grund af fejl i genetisk materialeemballering i de nye fager. Emballagen af ​​nyligt replikeret viralt DNA i nye fager viser lav tro. Under den genetiske materialeemballering kan små stykker bakterie-DNA eller rekombineret bakterie-DNA med viralt DNA derfor medtages i fager forkert. Hvis bakterielt DNA indsættes i det virale kapsid ved en tilfældighed, introducerer den anden infektion dette DNA i en anden bakterie. Derfor afslutter transduktionen mellem to bakterier med succes.

Efter infektionen er virulente fager i stand til at kontrollere bakteriecelle-maskiner til at replikere sit eget DNA. Virussen bliver også i stand til at nedbryde bakteriekromosom i små stykker og forårsager pludselig forstyrrelse af bakteriecellevæggen til frigivelse af samlede fager, der forårsager celledød.

Generaliseret transduktionsproces

Generaliseret transduktion er en hurtig proces, hvor bakterier dør inden for en kort tidsperiode. Bakteriofag er i stand til at bryde bakterie-DNA i stykker og ødelægge bakteriecellen. Trinene i generaliseret transduktion kan opsummeres som følger.

1. En virulent (lytisk) bakteriofag inficerer en bakterie.
2. Faggenomet kommer ind i bakteriecellen.
3. Virus styrer de metaboliske metaboliske mekanismer til at fremstille sit eget DNA og andre nødvendige komponenter og enzymer.
4. Bakteriel DNA hydrolyseres i små stykker.
5. Genetisk materiale pakkes inde i de nye fager. Lejlighedsvis pakkes bakterielle DNA-fragmenter i nye fagkapsler
6. Bakterielle cellelyser og frigiver de nye fager.
7. Når transduceret fag inficerer en anden bakterie, integreres den 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 specialiseret transduktion defineres som overførslen af ​​donorbakteriel 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 adskillige bakterielle generationer uden at frigive det fra bakterien genom. Under bakteriel genomreplikation udsættes viral DNA for replikation og indgår i nye bakterieceller og overlever. Når profeterne induceres af visse faktorer, løsnes imidlertid virus-DNA fra bakteriekromosomet. Nogle gange under denne løsrivelse løsnes fragmenter af bakteriekromosomer og forbliver knyttet til profage-DNA. På grund af induktionen gennemgår fag en lytisk cyklus bagefter. Viralt genom gentages med vedhæftet bakterie-DNA og pakker inde i nye kapsider og fremstiller nye fager. Nye fager frigiver bakteriecellen ved lysering. Når en ny fag inficerer en anden bakterie, overføres bakterie-DNA til den.

Specialiseret transduktionsproces

Trinene i specialiseret transduktion kan sammenfattes som følger.

1. En tempereret bakteriofag inficerer en bakterie.
2. Viralt DNA integreres i bakteriekromosom og bliver profetstadiet
3. Viralt DNA forbliver i bakterier i flere generationer
4. Efter en spontan induktion løsner viralt DNA det bakterielle kromosomale DNA.
5. Fragmenter af bakterielt DNA løsnes fra bakteriekromosomet med viralt DNA.
6. Viralt DNA gentages sammen med bakteriegener og pakkes inde i nye kapsider og fremstiller nye fager.
7. Bakterielle cellelyser og frigiver de nye fager.
8. Nye fager inficerer nye bakterier.
9. Bakteriel DNA blandes med nye bakterier under infektionen.

   

   Figur 02: Specialiseret transduktion vist ved lambda-fag

Hvad er forskellen mellem generaliseret og specialiseret transduktion?

Generaliseret vs specialiseret transduktion
Generaliseret transduktion udføres af virulente eller lytiske bakteriofager.	Specialiseret transduktion udføres ved tempererede fag.
Livscyklus
Generaliseret transduktion gennemgår lytisk cyklus	Specialiseret transduktion gennemgår lysogen cyklus.
Lysis af bakterier
Bakterielle cellelyser hurtigt.	Bakterieceller lyseres ikke hurtigt, men overlever i flere generationer.
Emballering af genetisk materiale
En del af donorbakteriel DNA er indesluttet i viral kapsel i generaliseret transduktion	Små dele af bakterie-DNA forbliver bundet til viralt DNA under løsrivelsen fra bakteriekromosomet og pakkes i nye kapsider.
Integration af viralt DNA
Viralt DNA er ikke integreret i bakteriekromosomet.	Bakteriel og viral DNA integreres.
Hydrolyse af bakterielt DNA
Bakteriel DNA hydrolyseres i stykker af virussen.	Bakteriel DNA hydrolyseres ikke.
Produktion af Prophage
Der er ingen profetdannelse under generaliseret transduktion.	Profager dannes under specialiseret transduktion.

Resume - Generaliseret vs specialiseret transduktion

Transduktion er processen med at overføre bakterie-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. Ved specialiseret transduktion ødelægges bakterieceller ikke hurtigt, medmindre der er tale om en induktion. Dette er den største forskel mellem generaliseret og specialiseret transduktion. Viralt DNA integreres i bakteriekromosomet i specialiseret transduktion, og integration forekommer ikke i generaliseret transduktion.

Reference:
1. ubegrænset. "Bakteriel transduktion - ubegrænset åben lærebog." Grænseløs. Begrænset, 8. august 2016. Web. 26. april 2017
2. "Transduktion - generaliseret transduktion." Kromosom, genetiske, virale og Dna - JRank artikler. N.p., n.d. Web. 26. april 2017
“Transduktion (prokaryoter).” Naturnyheder. Nature Publishing Group, n.d. Web. 26. april 2017

Billede høflighed:
1. “Lytic Cycle” af xxoverflowed (CC BY 2.0) via Flickr
2. “Lambda Phage” af Tinastella - Eget arbejde (Public Domain) via Commons Wikimedia