3. Плазмидтер. Эписомалар

Бактериялардың белгілерінің түқым қуалаушылық сипатын зерттеуде де айтарлықтай қызықты мәліметтер алынды. Езсһегісһіа соіі бактериясында генетикалық информацияны бір бак-териядан екіншісіне тасымалдау клеткалардың коньюгация деп аталатын жанасуы процесінде жүзеге асатыны генетикалық және цитологиялық (электрондық микроскопия) әдістермен көрсетілді (VI таблица, А). Бүл берілісте тек бір жақты жүзеге асады. Бактериялық клетканың жалғыз хромосомасы түйық сақина пішінді болады, ол коньюгация кезінде ғана үзіледі және бір клеткадан екіншісіне өтеді.

Мұнда хромосоманың ролін ұзындығы 1,2—1,4 нм қос жіп-шелі ДНК атқаратынын ескертеміз. Берілген хромосомалық материалдың саны коньюгация үзақтығына байланысты, алай-да ол, әдетте бастапқы хромосоманың шамалы ғана бөлігі бо-лады. Сонымен, коньюгацияның нәтижесінде бір клетка түзіле-ді, оның түтас хромосомасы плюс басқа фрагменті болады. Мұндай клетка мерозигота деп аталады, онда генетикалық түр-ғыдан оңай талданатын рекомбинация процесі жүреді. Хромосо-маны беретін басқа клетка өзгеріссіз сақталады, өйткені коныо-гация кезінде ДНК репродукциясы жүреді.

Ішек таяқшасының бірқатар штаммаларын зерттеу олардың кейбіреулерінің арасында коньюгация жүрмейтінін, ал басқала-рының арасында ол рекомбинантты формалардың пайда болуы-мен ойдағыдай ететінін көрсетті. Бүл барлық штдммаларды екі топқа бөлуге және оларды жыныстық түрлер ретінде карасты-руға мүмкіндік берді, Олар Ғ+ немесе Ғ~ таңбасымен белгіле-неді. Әр түрлі жыныстық түрге жататын бактериялардың ша-ғылыстыру кезіндегі атқаратын қызметі де түрліше болатынын салыстыру керсетті. Ғ~ клеткаларының ішінен коныогациядан кейін 10~⁶ немесе 10~⁹ клеткаға 1 жиілікте мерозиготалар мен рекомбинанттар пайда болады. Сондықтан Ғ~ клеткаларын «аналық» клеткалар деп атайды. Ғ⁺ клеткасы ұрықтандырушы («аталық») клетка ролін атқарады, ол коньюгация процесіиде тұқым қуалау информациясын сақтайтын ДНК-ны береді.

Коньюгациядан кейін Ғ~ көптеген клеткалары культураныя басқа ешқандай белгілерін қабылдамастан, Ғ⁺ клеткаларынын. сипатына ие болатыны байқалған. Жыныстық фактордың бері-луі басқа генетикалық маркерлерге тәуелсіз етеді .

78-сурет Езсһегісһіа соіі-де (2) коныогацияның ұзақтығына байланысты генетикалық материалдьщ берілу тәуелділігі және Ғ-фактор (1) мысалында эпи-сомалардын. берілуі:Ғ+-«аталың» клеткалар; Ғ~ — «аналық» клеткалар; Щг—рекомбинацияныңжоғары аныңтайтын жыныс түрі: В, £,, Т — гендер символы: О—хромосоманың донордан рециниентке беріле бастайтьщ учаскесі.

Жыныстыц фактор Ғ+-тщ хромосомалық еместігі, оның ДНК-дан тұратыны және онда нуклеотидтердің шамамен 10⁵ жұбы болатыны бірқатар эксперименттер арқылы дәлелденген.

Қазіргі уақытта ДНК-ның автономиялы репликацияға қабі-летті, бөліну кезінде жас клеткаларға берілетін және белгілі бір белгілерді анықтайтын айтарлықтай көп, хромосомадан тыс молекулалары белгілі. Олар плазмидтер деп аталады. /⁷+-фак-тор—ішек таяқшасының жақсы зерттелген плазмидтерінің бірі. Ғ^х —■ плазмидтердің өзгерген басқаша туріне жатады. Ол бол-ған жағдайда донор клетка бұл плазмидті реципиентке беріп қана қоймастан, сондай-ақ хромосомалық гендерді беруге де қабілетті болады.

Ішек таяқшасының басқа штаммаларының ішінен рекомби-нацияның жоғары жиілікте болуын анықтайтын және Щг таң-басымен белгіленген тағы бір жыныстық тип анықталды. Ғ~ X Н^г шағылысуы рекомбинанттардың өте жоғары процен-тін береді: 10 бастапқы клеткаға 1. Сонымен қатар, Ғ⁺ клетка-лармен шағылыстырудан өзгеше, Ғ~ «аналық» клеткалары Я/Ү-дің қасиеттерін ете сирек жағдайларда қабылдайды. Бұл жағдайда жыныстық фактор басқа гендермен тіркесе отырып берілетінін және бактериялық хромосомада белгілі бір локусты алып жататынын генетикалық талдау көрсетті. Хромосома Ғ~ клеткасына ауысқанда ол әрқашан да соңғы болып шығады (78-сурет, 2).

У. Хейс Щг штаммалары Ғ+ штаммаларынан шығатынын және бұл өзгеріс фактордың жойылуымен байланысты еместі-гін көрсетті, өйткені кері мутациялануда Н}г-+Ғ+ жыныстық фактордың донорлық қасиеті қалпына келеді. Сонымен, егер клеткада Ғ-фактор болса, ол өзін екі түрлі, яғни цитоплазмалық бөлшек ретінде (Ғ+ клеткаларында) немесе хромосоманың локусы ретінде (Н[г клеткаларында) ұстауы мүмкін.

Бактериялық клетканың хромосомасына ене алатын плаз-мидтерді эписомалар деп атайды. Плазмидтер геномы оларды жеткізетін бактериялардың қасиеттерін анықтайды. Қасиеттері әр түрлі болуы мүмкін, бірақ плазмидтер көп ретте бактерия-лардың ауыр металдардың түздарына, антибиотиктерге және басқа агенттерге төзімділігін анықтайтын ферменттерді жасап шығаруға жауапты болады. Кейде олар бактериялардың ауру туғызғыштығын да анықтайды. Дәрі-дәрмектерге резистентті-лікті анықтайтын плазмидтерді і? таңбасымен белгілейді. Олар ішек таяқшасының бір мезгілде, мысалы, 10-нан астам антибио-тиктерге төзімділігін анықтай алады. Жапонияда дизентерия аурулары терапиясында антибиотиктерді қолданудан кейін сипатталған ғажайып құбылысты олардың дәл осы қасиеттерімен түсіндіруге болады. Аурулар саны кенет кеміді де, содан соң қайтадан тез өсе бастады. Осы уақытта көптік төзімділік, яғни /?-плазмидтері бар бактериялардың кездесу жиілігі де артты. Резистенттілікті қамтамасыз ететін механизмплазмидтердің антибиотиктерді бүзатын ғіемесе инактивтендіретін ферменг синтезін детерминациалау иемесе клетканың өткізгіштігін оған антибиотик енбейтіндей етіп өзгерту қабілетімен анықталадьь Плазмидтер молекулалық массасы 1-10⁸ Д-дан аспайтын цир-кулярлық формасы бар ДНК молекулаларынан түрады. Плаз-мид реципиент клеткасына бір созынды ДНҚ түрінде беріледі де,, онда клетка мембранасына бекітілген күйінде екі еселенеді. Осыдан кейін оның жабысқақ үштары шеңбер жасай жабысады да, едәуір күрделі спиральданған қүрылымға айналады. Әр тур-лі плазмидтердің репликациясы хромосомалық ДНҚ репликациясы секілді тәуелсіз реттеледі: бұл белгілі бір жағдайларда клеткада белгілі бір плазмидтердің ғана талғамалы реплика-циялануына әкеп соғады.

4. РНК — ТҰҚЫМ ҚУАЛАУ ИНФОРМАЦИЯСЫН САҚТАУШЫ

Микроорганизмдер генетикасын зерттеу көптеген жаңа қү-былыстарды ашуға мүмкіндік берді, оның ішінде Місоііапз туысына жататын өсімдіктерді зақымдайтын темекі мозарікасы вирусында түқым қуалау информациясын РНҚ молекуласы жеткізетіні дәлелденді.

Бұл былайша дәлелденді. Вирус спираль түрінде ширатылған РНК молекуласынан басқа, сондай-ақ белокты қабықша-дан түрады. Егер РНҚ-дан белокты бөліп алатын болсақ, РНК-дан өзгеше, оның темекі жапырағына тигізгенде осы ауруға тән некроздық дақтар туғызатын жүкпалы қасиеті болмайды. Бел-гілі бір жағдайларда РНК мен тіпті әр түрлі вирустардан алынған белокты пробиркада араластыра отырып, вирус бәл-шектерін қалпына келтіруге болатындығы көрсетілді. Темекі мозаикасы вирусының 2 штаммасы алынып, РНҚ мен белокқа бөлінді. Осының нәтижесінде 4 компонент алынды, осыдан кейін олар мүмкін болатын барлық тәртіппен араластырылды да, 4 түрлі—2 бастапқы және 2 жаңа «будандық» бөлшектер алын-ды, оларда бір штамманың РНК-сы, екінші штамманьщ белогы болды. Темекі мозаикасы вирусының «будандық» бөлшектері ■оларды өсімдіктерге жұқтырғаннан кейін жаңа вирустық бөл-шектер репродукциялады. Бір қызығы сол, бұл синтездік бу-дандардың РНК-сы тек өз белогын ғана, яғни одан РНҚ бөлін-ген штамманың белогын синтездеген. Жұқтырудан кейін темекі мозаика вирусының бастапқы штаммалары ғана қалпына кел-ген, ал «будандық» формалар өзін өндіре алмады.

Бүл мәліметтерді, сірә, темекі мозаика вирусында белоктың құрылымын анықтайтын тұқым қуалау информациясы РНК-да болатындығымен ғана түсіндіруге болар.

Жануарлар мен адамның клеткаларында паразиттіктіршілік «тетін вирустардың ішінде ДНК-сы емес, РНҚ-сы бар формалар белгілі (мысалы, полиомелитті, энцефалитті және т. с. с. туғы-затын вирустар). РНК-сы бар бактериофагтар да сипатталған.Сонымен, жаңа қүбылыстарды (трансформация, трансдук-ция, плазмидтер мен эписомалардың болуы) ашу микроорга-Бизмдерді зерттеуде түқым қуалаушылықтың материалдық не-гіздері туралы біздің түсініктерімізді едәуір кеңейтті және ДНК-ның клеткадағы құрылысына (жекелеген молекулалар немесе хромосомалар) және шоғырлануына (ядро немесе цито-плазма) қарамастан, клеткадағы түқым қуалау информациясын сақтау ролін ДНК атқаратынын сенімді түрде көрсетті. Кейбір вирустар мен фагтарда түқым қуалау информациясын сақтау-шы РНҚ болуы мүмкін.

16-тарау. ГЕННІҢ ТАБИҒАТЫ

Тұқым қуалаушылықтың дискретті бірлігі болатынын Мен-дель айқын жорамалдаған. Морган геннің хромосомалармен байланысты екенін көрсетті.

Рекомбинацияның, мутацияланудың және фуғікцияның бір-лігі ретіндегі ген туралы генетиканың ерте кезеңіндегі түсінік оның бұдан былайғы дамуыиа қолайлы әсер етті. Кейінірек ген-нің бүған дейін есептеліп келгеніне қарағанда, түқым қуалаутшылық пен өзгергіштіктің едәуір күрделі бірлігі екені анықтал-ды. Бүл тарау ген туралы осы кездегі түсініктерді талдауға арналады.