Ключевое различие между трансформацией и трансдукцией заключается в том, что трансдукция представляет собой механизм, который изменяет генетический материал бактерий путем прямого захвата экзогенного генетического материала из окружающей среды через клеточную мембрану и включения его в геном, в то время как трансдукция является инъекция чужеродной ДНК вирусом-бактериофагом в бактерию-хозяина.
Конъюгация - это хорошо известный метод рекомбинации ДНК, который встречается как у эукариот, так и у прокариот. Ученые обнаружили, что возможен перенос ДНК из одной бактериальной клетки в другую еще двумя механизмами: трансформацией и трансдукцией. Подобно конъюгации, эти два механизма переносят ДНК в одном направлении, и происходит рекомбинация между аллелями в гомологичных участках ДНК. Оба механизма переносят очень небольшое количество ДНК и не переносят всю клеточную хромосому.
Что такое трансформация?
Фред Гриффит, медицинский работник британского министерства здравоохранения в Лондоне, открыл процесс трансформации в 1928 году. Это механизм, с помощью которого бактерии поглощают фрагменты ДНК из окружающей среды и включают их в свои хромосомы. После успешной трансформации клетка-реципиент (трансформант) приобретает некоторые характеристики, которых ранее у нее не было. У прокариот, таких как бактерии, трансформация происходит регулярно, когда клетки существуют в большом количестве, например, в желудочно-кишечном тракте человека или в плодородной почве.
Рисунок 01: Трансформация
Для того, чтобы провести успешную трансформацию, бактерия должна быть достаточно дееспособной. Таким образом, трансформация или способность клетки поглощать внеклеточную ДНК из окружающей среды зависит от компетентности бактерии. Компетентность зависит от переменных свойств среди видов бактерий. Преобразование может быть сделано искусственно; иногда это даже происходит естественным образом. Если это происходит естественным образом, это увеличивает вероятность возникновения заболеваний чаще.
Что такое трансдукция?
В отличие от трансформации, для трансдукции требуется вирус в качестве агента для переноса фрагмента ДНК от донора к клетке-реципиенту. Эти вирусы представляют собой вирусы, заражающие бактерии, или бактериофаги. Как и все вирусы, эти бактериофаги имеют ядро из ДНК или РНК, окруженное белковой оболочкой. Бактериофаги прикрепляются к поверхностным рецепторам бактерий и непосредственно вводят вирусную ДНК в бактерии.
Трансдукция происходит двумя путями: литический цикл или лизогенный цикл. В литическом цикле вирусный фаг проникает в клетку-хозяина, разрушает хромосому хозяина и реплицируется внутри клетки-хозяина. В конце концов, эти фаги разрушают (лизируют) одну и ту же клетку-хозяина; следовательно, мы называем их вирулентными фагами. В отличие от литического цикла, в лизогенном цикле не происходит прямого лизиса бактериальной клетки. В лизогенном цикле ДНК фага интегрируется с хромосомой хозяина как профаг. После интеграции клетка-хозяин подвергается репликации ДНК и бинарному делению, в результате чего образуются копии клетки-хозяина с профагами. Наконец, эти профаги освобождаются от хромосом хозяина и переходят к литическому циклу.
Рисунок 02: Трансдукция
Трансдукция является полезным инструментом генной инженерии при введении чужеродного гена в бактерии. Кроме того, полезно понимать механизм, по которому антибиотики становятся неэффективными из-за переноса генов устойчивости к антибиотикам между бактериями.
Каковы сходства между трансформацией и трансдукцией?
- Трансформация и трансдукция – это два механизма, участвующих в горизонтальном переносе генов от одной бактерии к другой.
- Эти два механизма переносят ДНК в одном направлении.
- Однако оба механизма переносят очень небольшое количество ДНК и не переносят всю клеточную хромосому.
- Более того, и трансформация, и трансдукция являются важными инструментами в молекулярной биологии и генной инженерии.
В чем разница между трансформацией и трансдукцией?
Трансформация - это генетическое изменение бактерий путем прямого поглощения и включения экзогенной ДНК из их окружения. С другой стороны, трансдукция - это процесс, посредством которого вирус переносит генетический материал от одной бактерии к другой. Итак, в этом ключевое различие между трансформацией и трансдукцией. Трансформация была открыта Фредом Гриффитом в 1928 году, а трансдукция была открыта Нортоном Зиндером и Джошуа Ледербергом в 1952 году. Более того, обнаженная ДНК перемещается по стенке и мембране реципиента во время трансформации без помощи вируса. Но трансдукция осуществляется бактериофагом. Следовательно, мы можем рассматривать и это как различие между трансформацией и трансдукцией.
Кроме того, при трансформации приобретаются внеклеточные фрагменты ДНК. При трансдукции бактериофаг вставляет фрагмент ДНК в бактерию. Следовательно, это существенное различие между трансформацией и трансдукцией. Кроме того, еще одно различие между трансформацией и трансдукцией заключается в том, что перенос плазмиды возможен при трансформации, в то время как при трансдукции он маловероятен. Помимо этого, еще одно существенное различие между трансформацией и трансдукцией заключается в том, что трансдукция чувствительна к ДНКазе, а трансдукция устойчива к ДНКазе.
Ниже на инфографике представлена разница между трансформацией и трансдукцией в виде параллельного сравнения.
Резюме – Трансформация против трансдукции
Трансформация и трансдукция - два способа горизонтального переноса генов между бактериями. Трансформация – это процесс прямого захвата экзогенной ДНК из окружающей среды через клеточную стенку и мембрану в бактериальную клетку и включение в ее геном. С другой стороны, трансдукция - это процесс введения вирусной ДНК в бактериальные клетки бактериофагами. Следовательно, трансдукция осуществляется вирусным хозяином. Кроме того, трансформация происходит естественным и искусственным путем. Это зависит от компетентности бактерий. Трансдукция не зависит от компетентности бактерий. Трансдукция происходит через литический и лизогенный цикл. Таким образом, в этом разница между трансформацией и трансдукцией.
