Современная генетика
biotehnologie - sarcini complicate, de mare r?spundere.
S? examin?m acum оn mod separat unele aspecte ale biotehnologiei.
11.2 Ingineria genic? оn natur?: transforma?ia, transduc?ia ?i conjugarea
la bacterii
Pentru a оn?elege de ce microbii au ocupat un loc atвt de important оn
ingineria genic?, trebuie s? ne familiariz?m m?car оn mod sumar cu metodele
uimitoare ale schimbului de informa?ie genetic?, ce le ofer? natura.
Celula bacterian? se оnmul?e?te prin diviziune simpl?, dup? care dintr-o
celul? se formeaz? dou?, ?i fiecare din ele con?ine cвte un analog propriu
al nucleului - nucleoidul cu ADN. De aceea celula matern?, оnainte de a se
diviza, trebuie s? aib? dou? genome absolut identice, cu alte cuvinte, dou?
molecule de ADN pentru a transmite una din ele celulei-fiice, iar pe
cealalt? pentru a o p?stra pentru ea. Оnainte de diviziune celula matern?
оncepe s? sintetizeze o copie exact? a ADN-ului s?u. Deoarece procesul
оnmul?irii se produce f?r? participarea organismului masculin, celula-fiic?
poate mo?teni numai genele mamei - supersolitare. Ambele celule noi vor
avea garnitura de gene absolut identice.
Va fi bine dac? a?a va continua din genera?ie оn genera?ie? Din cauza
lipsei unor combina?ii ereditare noi selec?ia natural? ar fi r?mas
«?omer?», ?i evolu?ia n-ar fi avut nici o ?ans? de reu?it?.
Pentru a оnfrunta aceste piedici, natura a inventat multe metode, uneori
uimitor de simple, alteori cu adev?rat fantastice.
Оn primul rвnd, trebuie s? ne oprim asupra muta?iilor, adic? a
modific?rilor оn gene, mo?tenite de celulele-fiice. Despre ele am mai
pomenit. Dar probabilitatea muta?iilor este foarte mic?. Afar? de aceasta,
majoritatea lor covвr?itoare poate provoca apari?ia unor caractere ?i
оnsu?iri inutile sau d?un?toare, descenden?a purt?toare de aceste muta?ii
va fi rebutat? pe parcursul selec?iei naturale. Tocmai aici va apare o alt?
descoperire - recombinarea - un mijloc de schimb de informa?ie genetic? оn
lumea fiin?elor invizibile.
Ca exemplu al acestui fapt serve?te capacitatea uimitoare a bacteriilor
de a absorbi din mediul ambiant gene str?ine ?i de a degaja gene proprii.
Acest fenomen se nume?te transformare. Despre el am men?ionat оn leg?tur?
cu studierea naturii factorului care оl provoac?.
Transformarea este larg r?spвndit? printre procario?i оn condi?ii
naturale. Ea se produce ?i оn celulele animalelor.
Cum se produce ea оn cazul transform?rii schimbului de material genetic?
Оn ciclul de dezvoltare a bacteriilor apare periodic o stare specific?,
cвnd peretele celulei devine penetrabil pentru ADN. Celula care se afl? оn
aceast? stare se nume?te celul? competent?, ea poate absorbi din mediul
ambiant o mare cantitate de ADN str?in. Оn acest scop la оnceput ea secret?
o protein? special?, care se fixeaz? de acest ADN, dup? care ADN-ul str?in
este absorbit de celul? asemeni unei frвnghii, care este tras? de un cap?t
al ei.
Ce se оntвmpl? cu ADN-ul absorbit? Aproape jum?tate din el se scindeaz?,
iar partea r?mas? este utilizat? ca surs? pentru noua informa?ie genetic?.
La оnceput sistemele fermentative ale celulei desfac spirala dubl? a ADN-
ului, apoi o descheie ca pe un fermoar ?i taie оn fragmente filamentele de
transmisie ob?inute. Dup? aceasta pe fiecare fragment care con?ine o gen?
«str?in?» se construie?te ca pe o matri?? a doua caten? ?i sectorul
spiralei duble construit astfel se оncorporeaz? оn ADN-ul propriu al
celulei (fig. 24).
La bacterii, spre deosebire de eucario?i, schimbul de blocurile gata de
ADN este posibil nu numai оntre organismele de aceea?i specie, dar ?i оntre
cele de diferite specii, genuri ?i chiar familii, ceea ce conduce la
modific?ri оn salturi a propriet??ilor ereditare.
Cercetarea multilateral? a procesului natural de transformare la bacterii
a deschis calea spre dirijarea eredit??ii microorganismelor, spre ingineria
genetic? ?i biotehnologia modern?.
Transformarea determin? schimbul direct, nemijlocit de blocuri de ADN
оntre bacterii. Dar, dup? cum s-a constatat, natura mai are alte metode de
transmitere a genelor de la o bacterie la alta.
Deseori transportori de gene aparte sau de grupe de gene sunt virusurile
bacteriilor - bacteriofagii. Nu fagii agresivi (virulen?i) care, p?trunzвnd
оn celul? ?i оnmul?indu-se rapid, o devoreaz?, o distrug, o dizolv? ?i,
dup? ce ies din ea, se n?pustesc asupra celorlalte celule. Ace?tia sunt
fagi pa?nici, a?a-zi?ii fagi modera?i.
Dup? ce au p?trunse оn celul?, ADN-ul ?i ARN-ul lor se insereaz? оn
cromozomul bacteriei-gazde ?i se transform? оn profag. Fagul inserat оn
genomul bacteriei (sau care i s-a aliniat) se оnmul?e?te оmpreun? cu el, se
transmite celulelor-fiice ?i se r?spвnde?te оn felul acesta оn popula?ie.
El nu-?i pierde оns? «esen?a sa de lup». Dac? aceste celule nimeresc оn
condi?ii nefavorabile, fagul о?i leap?d? «blana de oaie» ?i distruge celula
ce l-a ad?postit. Separвndu-se de genomul celulei, fagul ia cu dвnsul o
parte din genele acestuia. Fagul moderat, molipsind o alt? celul? ?i
inserвndu-se оn ADN-ul ei, aduce aici atвt genele sale, cвt ?i pe cele
«furate» de la fosta gazd?, modificвnd ereditatea celulei noi. Acest proces
se nume?te transduc?ie (fig. 25).
Cunoscutul geneticiian S. Alihanean a men?ionat c? genele donorului
transdus (adic? transportate de fag) joac? rolul de «pasageri», iar fagul -
de «birjar».
Lipsa la bacterii a оnmul?irii sexuale, caracteristice pentru eucario?i,
p?rea c? trebuie s? complice recombinarea genelor ?i a genomilor, prin
urmare ?i evolu?ia lor. Dar descoperirea la bacterii a factorilor
acromozomici - a plazmidelor, a introdus оn aceste no?iuni rectific?ri
serioase.
Savan?ii au constatat c? plazmidele sunt independente de ADN-ul celulei
?i se pot оnmul?i independent, pot produce propriile copii. Plazmidele
poart? gene care atribuie bacteriilor unul sau cвteva caractere, de exemplu
rezisten?? fa?? de preparatele medicamentoase, capacitatea de a sintetiza
substan?e active biologice ?. a. Plazmida poate, ca ?i fagul, s? se
insereze оn cromozomul bacteriei ?i s? se separe de el. Asemenea fagului ea
las? uneori оn cromozom una sau cвteva gene proprii ?i la plecare duce cu
ea gene ale gazdei. Оn aceste cazuri propriet??ile ereditare atвt ale
celulei, cвt ?i ale plazmidei se pot modifica оn mod sim?itor.
S-a stabilit c? un tip aparte de plazmide, numite plazmide F (prima
liter? a cuvвntului englez «fertilitate»), reconstituie la bacterii un
proces asem?n?tor celui sexual.
Bacteria purt?toare a plazmidei F ob?ine оnsu?iri ale donatorului - ale
organismului masculin. Pe suprafa?a acestei celule se formeaz? vilozit??i
fine. Cвnd se оntвlne?te cu bacteria feminin? care nu con?ine plazmida F
(ea e numit? recipient), bacteria masculin? «se c?s?tore?te» cu ea, se
conjug?, unindu-se cu ajutorul vilozit??ilor tubulare. Pe aceast? punte
prin canalul de vilozit??i acoperit se transmite plazmida F ?i celelalte
plazmide din celula donatorului оn celula feminin?.
Dac? plazmida F s-a оncorporat оn componen?a cromozomului celulei,
lucr?rile se vor desf??ura altfel. Plazmida provoac? ruptura uneia din
cele dou? catene de ADN ale donatorului, dup? care cap?tul liber al
filamentului cu o singur? caten? se transmite prin canalul vilozit??ii
bacteriei feminine, unde pe acest filament se sintetizeaz? оndat? catena
lui complimentar?. Plazmida F parc? оmpinge din spate segmentul ADN al
donatorului spre celula feminin?. Astfel cu ajutorul plazmidei F cromozomul
donatorului sau o parte a lui se transmite celulei recipientului. Ultima
cap?t? caractere noi, care nu-i sunt proprii dar care sunt caracteristice
pentru donator. Astfel se produce amestecul caracterelor ereditare a dou?
celeule diferite. Nu este oare acesta un adev?rat proces sexual? (fig. 26)
Plazmida F, dup? ce a p?truns оn celul?, produce curвnd descenden?a sa.
Celula feminin?, devenind st?pвn? a acestei plazmide, ce transform?
imediat оn donator ?i, venind оn contact cu alte celule feminine, le
transmite factorul F ?i celorlalte plazmide, de exemplu plazmida R.
Plazmida R (R-prima liter? a cuvвntului «rezistent») transmite bacteriilor
imunitatea pentru antibiotice ?i pentru preparate medicamentoase.
R?spвndirea fulger?toare a acestor plazmide prezint? un mare pericol, c?ci
chiar cele mai eficiente mijloace de combatere a bolii infec?ioase devin
inactive. Оn asemenea cazuri trebuie schimbat de urgen?? medicamentul.
Interesant este c? оn condi?ii naturale plazmidele R se оntвlnesc mai des
la bacteriile patogene, contra c?rora medicii duc o lupt? permanent?. Prin
urmare, utilizarea larg? a antibioticelor contribuie la selectarea unor
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75
