Донорские и реципиентные бактерии.

Если стрептомицинустойчивым был штамм В, а штамм А – стрептомицинчувствительным, то на минимальной глюкозо-солевой среде со стрептомицином формировались клоны прототрофных клеток.

Штамм А: met– bio– thr+ leu+ thi+Str-s и Штамм B: met+ bio+ thr– leu– thi–Str-r=

Позднее У. Хейс показал, что существуют бактерии мужского (доноры) и женского (реципиенты) типа и вклад их в конъюгацию не равнозначен. Перенос генетического материала происходит в одном направлении – от донора к реципиенту и процесс рекомбинации протекает в клетках штамма-реципиента. Рекомбинанты наследуют большинство своих признаков от реципиента, а от донора получают только отдельные фрагменты генома.

У. Хейс ввел понятие о наличии в донорных клетках F-фактора (fertility – плодовитость) и обозначил доноры F+-клетками, а реципиенты – F–-клетками. Если взять F–-клетки и добавить к ним F+-клетки, смесь поместить в оптимальные условия, то через несколько часов F–-клетки превратятся в клетки F+. Это значит, что при контакте клеток F-фактор быстро передается из F+-клеток в F–-клетки, а частота передачи F-фактора близка к 100 %. Таким образом, клетки-реципиенты в результате конъюгации

превращаются в потенциальных доноров, но при этом хромосомные признаки не передаются или передаются с крайне низкой частотой (ниже10–5).В результате рекомбинации генов донорной хромосомы с хромосомой реципиента образовывались рекомбинанты по разным признакам. Такие донорные штаммы получили название Hfr соответственно первым буквам от английского high frequency of recombination.

От состояния F-фактора различают два типа донорных клеток:

• F+-доноры, у которых F-фактор находится в автономном от хромосомы состоянии. При скрещивании F+-доноров с F–-реципиентами передается, как правило, только F-фактор:

• доноры Hfr-типа, у которых F-фактор интегрирован в хромосому. При скрещивании Hfr-доноров с F–-реципиентами передаются хромосомные гены с образованием рекомбинантов (F-).

F-фактор может исключаться из хромосомы, и в этом случае клетка Hfr становится F+-клеткой. Неправильная эксцизия F-фактора - с незаконной или запрещенной рекомбинацией, возникающей меж-

ду негомологичными генетическими участками полового фактора и хромосомы. В состав полового фактора включается фрагмент бактериальной хромосомы. F-факторы, содержащие фрагменты хромосомной ДНК, по-лучили название F*-факторов, а штаммы – F*-донорами.

Различают малые и большие F*-факторы. Один ген, или до половины бактериальной хромосомы.

F*-факторы, как и обычные F-факторы, с высокой эффективностью передаются при конъюгации F–-клеткам. При этом они с высокой частотой переносят в реципиентные клетки и бактериальные гены, которые включены в их состав. Такой тип передачи генов получил название сексдукции или F-дукции, что схематично можно изобразить следующим образом.

В результате скрещивания такого типа реципиентная клетка приобретает способность к сбраживанию лактозы и несет аллель как lac+ (находится в составе F*-фактора), так и аллель lac– (в хромосоме). Клетки, в которых определенные нуклеотидные последовательности представлены в двойном наборе – в составе хромосомы и в F*-факторе, называются гетерогенотами. У них обнаружена повышенная способность к образованию Hfr-клеток. При этом интеграция F*-фактора осуществляется в об-

ласти хромосомы, гомологичной фрагменту, включенному в состав F*-фактора. В противоположность этому, F-фактор F+-клетки не имеет предпочтительного места соединения с хромосомой.