Nu mai puțin important decât mutațiile contribuie la variabilitatea modalități de a introduce schimbul genetic, și în urma acestora evenimente de recombinare. caracteristic schimbul genetic pentru ambele eucariotelor și procariote la și pot fi implementate în diverse procese. Pentru organisme eucariote studiate ciclului sexual și parasexual: în timpul primelor celule germinale de îmbinare, pentru a forma un zigot diploid, care în majoritatea cazurilor supuse diviziunea meiotică, însoțite de recombinare între cromozomi. În ciclul parasuksualnom apar asociere și recombinarea ulterioară a genelor pe baza evenimentelor care au loc în mitoza fără fertilizare sexual.
Schimbul de informații genetice în procariote are loc in vivo în timpul conjugare. transductia si transformarea in vitro și, în plus, fuziunea de protoplaști.
Conjugarea - procesul de schimb genetic, care necesita contact cu celule fizice. Când acest transfer de gene este efectuat de bacteriile donatoare (conținând plasmida conjugare) în celule receptoare (besplazmidnye) canal special - pod conjugare. Acest proces este mediat de gene localizate pe plasmide. Plasmidele sunt superrăsucită molecula de ADN circular covalent cantități mici închise (2-600 m. N. N.) capabil de replicare autonomă. Celulele care conțin plasmide pot dobândi caracteristici noi. Aceste semne sunt utilizate pentru a desemna prima plasmidă identificată: F-plasmida (factorii de fertilitate sau factorii sexuali) responsabile pentru proprietățile bacteriilor donatoare; Col-plasmide (factori kolitsinogennosti) Capacitatea -oposreduyut celulelor de a sintetiza o clasă de bacteriocine - colicinei; R-plasmid (factori de rezistență) - determinarea rezistenței bacteriene la antibiotice și alte plasmide sunt caracterizate printr-un număr de proprietăți generale și specifice .. Proprietățile comune includ plasmide capabile de replicare autonomă, pentru transferul conjugativ integrarea în nucleoid (epizom) incompatibilitatea (incapacitatea unor plasmide moștenită în mod stabil aceeași celulă).
(individuale) proprietăți specifice caracterizează grupuri mici de plasmide și celule atașați diferite proprietăți fenotipice: rezistența la antibiotice, cationi, anioni, factori mutageni, bacteriocine, bacteriofagi; capacitatea de a degrada xenobiotice; antibiotikov sinteza, bacteriocine, pigmenți, insecticide, antigene de suprafață, toxine, enzime; utilizați ca surse de carbon Varia zaharuri și aminoacizi; inducerea tumorilor în plante și altele.
Transducerea - un mod de a transporta genetic, în care genele sunt purtătorii de bacteriofagi moderate sau virulente. Fragmentele de cromozomi bacteriene sunt în mod normal încorporate în particule de fagi, fie în timpul excizia necorespunzatoare a prophage genomului bacterian (tipic pentru Virus moderat) sau la ambalare în ADN-ul bacterian cap în timpul asamblării incorecte fagilor virulente. Rezultate Particulele fag sunt numite „defecte“, deoarece, în majoritatea cazurilor, nu reușesc să ofere ciclul litic. Cu toate acestea, ele păstrează capacitatea de a adsorbi la celule și se injectează în lor de acid nucleic, care se pot angaja în evenimente de recombinare cu genomul celular.
Transformare - metoda unui schimb genetic, o Griffith în aer liber, în care ADN-ul liber intră în celulă. Capacitatea de a transforma este descris pentru ADN-ul cromozomal și plasmide. Procesul în care ADN-ul izolat al fagilor intră celulele bacteriene și duce la formarea în cadrul acesteia a particulelor de fag mature numite transfectare. In vivo transformarea se realizează cu o eficiență scăzută datorită eliberat spontan din ADN-ul celulei lizată. În condiții de laborator, frecvența de transformare poate fi crescută substanțial prin creșterea concentrației de transformare a ADN-ului și transferarea celulelor în statul competent (în această stare numai celule capabile să absoarbă și să adsorbi ADN-ul). Mai ușor transformat protoplaști, iar aceasta tehnica - una dintre cele mai comune hibrid atunci când este administrat (obținut prin experimente de inginerie genetică) molecule de ADN în celule.
fuziunea de protoplaști este o metodă de combinare a genomilor artificiale. Ea se bazează pe capacitatea membranelor plasmatice - structuri de frontieră protoplast - agregarea spontană socializarea întregului conținut al două sau mai multe protoplaști. În acest caz, între gene pot fi recombinare complexă, însoțită de apariția diferitelor variante de organisme.
procese de transformare a celulelor și protoplaști și fuziunea de protoplaști și utilizate pentru selectarea unor organisme eucariote: drojdii, fungi filamentoși și plante.
Astfel, procedeele de mai sus conduc la intrarea în celule de material genetic nou, care poate fi supus la restricții în bacterii, dacă este prezent în sistemul de restricție modificarea celulei neadkvatno modificate, dar pot avea timp pentru a interacționa cu moleculele de ADN rezidente - recombinare. Recombinarea este comun tuturor grupurilor de organisme, cu excepția virusurilor ARN (ei nu l-au găsit). Acest proces enzimatic și informație genetică este sinteza enzimelor care mediaza recombinare, există în toate celulele și multe virusuri. Unele enzime care joaca un rol-cheie în recombinarea, sunt, de asemenea, implicate în procesele de replicare a ADN și reparații.
Există trei tipuri de recombinare: general (omoloage regulate), site-ul specifice și ilegale (non-omoloage, aleatoare). Principala diferență între aceste tipuri de site-uri este lungimea de omologie. care determină interacțiunea moleculelor de ADN, ceea ce duce la recombinare a genelor.
recombinare generală. Acest schimb între regiuni omoloage (identitate) cu secvențe de nucleotide sau crossover. In acest tip de recombinare se produce rupturi lanturi ADN omoloage cu conexiune reciprocă ulterioară a unei noi combinații (fig. 2.6). Schimbul se face porțiuni monocatenare și având aceeași orientare. Procesul implică un număr mare de enzime diferite. Recombinarea În mod specific generală în E. coli este catalizată de recA-proteină (schimb furnizează lanțuri simple), recBCD-nucleaza (gap următor și lanțuri detorsiunii), helicaza si proteine care se leagă la un singur ADN (necesar pentru cruce migrația Holliday), precum și ADN ROLI polimerază și ADN ligază.
Recombinarea omologă începe cu crestare circuite unidirecționale în moleculele de ADN omoloage, după care capetele libere ale unui fir sunt asociate cu capetele libere ale unui alt lanț și structura Holliday este format (cercetător primul numit, care a propus ee). Punctul chiasm schimba lanturi recombining molecule se deplasează de-a lungul - migrația ramură (cruce). Astfel, există o rupere a legăturilor de hidrogen dintre nucleotide complementare în aceleași molecule de ADN părinte și închiderea conexiunilor între respectivele lanțuri de nucleotide aparținând diferitelor molecule de ADN. Structura Holliday este apoi transferat în dublu helix recombinant (rezolvat), prin aplicarea lanțuri divizarea și reuniunea în două moduri alternative. În prima metodă se taie și se recombină intersectându circuitul unidirecțională, iar celălalt - neperekreschivayuschiesya lanț unidirecțional. Când se realizează migrația Holliday circuite cuplajelor care aparțin diferitelor molecule de ADN, adică. E. heteroduplexes Formed. Compoziția lor poate conține nucleotide non-complementare, care sunt șterse în același mod ca și în repararea ADN-ului, iar modelul în acest caz, poate fi oricare dintre circuite.
Există o metodă alternativă de recombinare generală, care are loc în timpul unei pauze dublu catenar într-o moleculă de ADN. În acest caz, una dintre etapele se formează, de asemenea, structura Holliday și migrația ramură are loc.
Site-specifice de recombinare. Această metodă nu depinde de produsele genei recombinare recA, B și D are loc între segmente specifice ale moleculelor de ADN care nu au regiuni extinse de omologie. Cel mai bun din toate, acest tip de recombinare este studiată prin exemplul integrării fagului l în E. coli nucleoid și de a reveni excepții. Recombinările în acest loc în segmente scurte de bacteriofag și celule ADN - (. din -prikreplenie atașare engleză) ATT-site-uri. Ca parte a ADN-ului fagului este prezent attROR „-site, și care constă din ADN bacterian - attVOB“ sit localizat între operons gal (responsabil pentru utilizarea galactozei) și bio (responsabil pentru biosinteza biotin). secvenței nucleotidice ATT-site-uri pe fagi și ADN-ul celular sunt diferite, cu excepția porțiunii de „O“ lungime de 15 pb identice pentru ambele site-uri. Această secvență este comună pentru recombinarea genomuri, servește pentru a forma un „lipicios“ se termină datorită două tăieturi de umăr (fig. 2.7). Formarea acestor reduceri de proteine catalizeaza Int - gena fagului int produs.
L din ADN-ul fagic intră în celulă într-o formă liniară și imediat formează un inel prin existența capete „lipicioase“. Apoi nucleaza (proteină Int) acționează asupra fagi și ADN-ul bacterian, iar ca rezultat „lipicios“ se termină în interiorul diferitelor ATT-uri pot interacționa, rezultând în integrarea prophage în cromozomul (Fig. 2.8).
Ca rezultat al recombinării situs specific, care însoțește procesul de integrare a ADN fagic în l nucleoid E. coli, formarea de noi situri (recombinante): (. Figura 2.8) BOP „și DOM“.
Excepție prophage l de E. coli cromozom poate să apară ca rezultat al recombinării situs specific, și în acest proces, cu excepția proteinelor Int, joacă rolul unei proteine fagi și proteină celulară HF X este. Trebuie remarcat faptul că integrarea prophage l pot fi efectuate la alte site-uri nucleoid E. coli, cu toate acestea, acest lucru are loc cu o frecvență de aproximativ 200 de ori mai mici decât integrarea dintre gal loci și bio, iar în astfel de cazuri sunt realizate modele de recombinare nelegitimă.
recombinare nelegitimă. Exemple de (non-omoloage), evenimente ilegale de recombinare sunt în mișcare elemente de transpunere (mobile), care sunt absente in genomul de site-uri de integrare preferate. Se crede că aceste evenimente nu sunt regiuni omoloage ADN-ului necesar. Prin procese de recombinare ilegitimi includ, de asemenea, inserția aleatorie a plasmidic sau ADN viral în genomul celular. Aceste evenimente sunt cele mai frecvente celule animale.