1- التحويل Transformation

التحويل عبارة عن نقل الجينات الناتج عن التقاط (امتصاص) الخلية المستلمة قطعة دنا DNA عارية من الخلية المانحة. على سبيل المثال تستطيع انواع بكتيرية معينة مثل البكتريا العصوية Bacillus او المستديمة Haemophilus او النيسيريا Neisseria او المكورات الرئوية Pneumococcus من التقاط الدنا من البيئة المحيطة وان هذا الدنا الملتقط يمكن ان يندمج في كروموسوم الخلية المستلمة.

العوامل المؤثرة على عملية التحويل

- حجم قطعة الدنا

يمكن لقطعة الدنا المزدوجة الشريط بما لا يقل عن 10⁵ X 5  دالتن ان يتم تحويلها بشكل أفضل. وهنا يجب ان نذكر ان عملية التحويل تكون متحسسة من وجود انزيم nucleases (الذي يعمل على هضم الدنا) في البيئة المحيطة.

 - كفاءة الخلية المستلمة

بعض انواع البكتريا لها القدرة على التقاط الدنا بشكل طبيعي. مع ذلك فهذه البكتريا تستطيع ان تلتقط الدنا في اوقات معينة اثناء دورة نموها عندما تنتج بروتين خاص يدعى عامل الكفاءة competence factor. عند هذه المرحلة نستطيع القول ان البكتريا تستطيع ان تتنافس على التقاط قطعة الدنا. وهنالك انواع بكتيرية اخرى لا تستطيع ان تلتقط الدنا بصورة طبيعية، وهذا البكتريا يمكن ان تستحث كفائتها في المختبر بمعاملتها بمواد كيميائية معينة مثل كلوريد الكالسيوم (CaCl₂).

مراحل عملية التحويل

أ- النقاط الدنا

يتم التقاط الدنا من قبل الانواع البكتيرية السالبة والموجبة لكرام على حد سواء. ففي البكتريا الموجبة لكرام يلتقط الدنا كشريط مفرد ويتم تصنيع الشريط المتمم له في الخلية المستلمة. على العكس من ذلك، ففي البكتريا السالبة لكرام يتم التقاط شريطي الدنا المزدوجين.

ب شرعنة /تماثل/اتحادات جديدة

بعد التقاط الدنا الممنوح تبدأ احداث الاتحادات الجديدة المتبادلة بين الكروموسوم والقطعة الممنوحة بالظهور. وتتطلب هذه الاتحادات الجديدة إلى تماثل بين القطعة الممنوحة والكرموسوم وينتج عنه تبادل الدنا DNA بين المستلم والمانح.

شكل (1) نموذج الاتحادات الجديدة العام

وتحتاج الاتحادات الجديدة الى جينات الاتحادات الجديدة من نوع recA و recB و recC وبالإضافة الى ذلك تحتاج الى تماثل homology بين اشرطة الدنا من المانح و المستلم. وهذا النوع من الاتحادات الجديدة يدعى بالمشرعن legitimate او التماثلي homologous او العام general recombination . ولان هذا النوع من الاتحادات الجديدة تحتاج الى تماثل بين دنا المانح والمستلم، لذا يتطلب دنا DNA من انواع بكتيرية وثيقة الصلة بالنوع المستلم والتي من المتوقع انها ستحقق عملية تحويل ناجحة، مع ذلك ففي حالات نادرة يمكن ان تحدث عملية التحويل بين نوعين بكتيرين بعيدي الصلة عن بعضهما.

وتكمن اهميته في كون ان عمليات التحويل ( التي تظهر في الطبيعة) تؤدي الى زيادة ضراوة الانواع البكتيرية التي تظهر فيها. بالإضافة الى ذلك فان عملية التحويل تستخدم بشكل واسع في تكنلوجيا اتحادات الدنا الجديدة recombinant DNA technology

2. التنبيغ Transduction

التنبيغ هو انتقال المعلومات الوراثية من المانح الى المستلم عبر العاثيات البكتيرية . وكما يحمي غلاف العائي الدنا الخاص به من البيئة المحيطة فكذلك يفعل مع الدنا من المانح وبذلك فهو على عكس عملية التحويل transformation فدنا DNA المانح لا يتأثر بأنزيم nucleases الذي قد يكون متواجد في البيئة المحيطة. وهنا يجب ان نعرف ان ليس كل انواع العاثيات يمكن ان تتواسط عملية التنبيغ. وفي اغلب الحالات فان عملية نقل الجينات تتم بين افراد ضمن نفس النوع ، مع ذلك فنقل الجينات بين الأنواع يمكن ان يظهر أذا كان معدل مضايف العاثي واسعة. كما ان قدرة العاثي على التواسط في عملية التنبيغ تعتمد على دورة حياته.

انواع التنبيغ

أ- التنبيغ العام

ويعني به التنبيغ الذي من المحتمل ان يتم به نقل اي جين من البكتريا المانحة الى المستلمة. والية التنبيغ العام موضحة في الشكل (2)

الشكل 2 آلية التنبيغ العام

وبشكل عام يحطم العاثي الذي يتواسط عملية التنبيغ العام دنا المضيف الى قطع صغيرة ثم يعبئ الدنا خاصته في غلاف العاثي بالية "ملئ الرأس head-full" . وأحيانا أحد قطع دنا المضيف وبشكل عشوائي تعبئ في غلاف العاثي. وهكذا فأن اي جين ممنوح من المحتمل ان ينتقل، ولكن فقط قطعة الدنا الكافية لملئ الراس هي التي يمكن ان تنتقل. وعندما تصاب الخلية المستلمة بالعاثي الحاوي على الدنا الممنوح، سوف يدخل الدنا الممنوح الى الخلية المستلمة. وفي الخلية المستلمة يمكن ان تتولد احداث الاتحادات الجديدة والتي تستبدل الدنا الممنوح بالدنا المستلم

ب- التنبيغ الخاص

ويعني به التنبيغ الذي يتم به نقل جينات محددة من الخلية المانحة إلى الخلية المستلمة. ومن المعروف ان العاثيات المختلفة يمكن ان تنقل جينات مختلفة ولكن هنالك عثيات بعينها مسئولة عن نقل جينات محددة. ويتواسط التنبيغ الخاص عاثيات من النوع المستذيب lysogenic او المعتدل temperate وتعتمد الجينات التي ستنقل على المكان الذي سيندرج فيه العاثي الاولي prophage في الكروموسوم.

أحيانا وأثناء استئصال العاثي الأولي يمكن ان يظهر خطأ بحيث جزء من دنا المضيف يمكن ان يستأصل مع دنا العاثي. وهنا فقط يمكن نقل دنا المضيف الموجود على اي من جهتي المكان الذي اندرج فيه العائي الأولي (هذا ما يسمى بالتنبيغ الخاص). وبعد تضاعف وتحرر العاثي واصابته للخلية المستلمة و حصول عملية الاستذابة lysogenization في الخلية المستلمة يمكننا القول انه قد حدثت عملية نقل مستقرة للجينات الممنوحة، والخلية المستلمة هنا قد حصلت على نسختين من الجينات التي تم نقلها. وهنا ايضا يمكن ان تحدث اتحادات جديدة مشرعنة بين الجينات الممنوحة والمستلمة.

(الشكل 3 ) آلية التنبيغ الخاص

وتكمن اهميته في انه يمكن ان يتم تحويل العاثي المستذيب في الطبيعة ويعتبر هو مصدر ضراوة السلالات البكتيرية.

3 - الاقتران Conjugation

هو انتقال الدنا DNA من المانح الى المستلم عبر اتصال فيزيائي مباشر بين الخلايا. وفي البكتريا هنالك نوعان من الازواج المانح (الذكر male) و المستلم (الانثى female) ويتم نقل المادة الوراثية باتجاه واحد من المانح الى المستلم.

انواع الازواج في البكتريا

 أ- المانح Donor

ان قدرة البكتيريا على ان تصبح مانحة هو نتيجة لوجود قطعة اضافية من الدنا تدعى العامل F  (F factor) او عامل الخصوبة ((fertility factor او عامل الجنس (sex factor)، وهو عبارة عن قطعة دائرية من الدنا تستطيع ان تتضاعف بشكل مستقل (بمعزل عن الكرموسوم) في الخلية. واعطي لقطعة الدنا الخارج الكروموسوم هذه اسم البلازميدات plasmids ويحتوي العامل F على جينات يحتاجها في عملية تضاعفه وكذلك لإعطائه الاليات التي تمكنه من الانتقال الى الخلية المستلمة. وواحد من الامور التي يشفر لها العامل F هو انتاجه للهلب الجنسي sex piles pilus) F) على سطح الخلية البكتيرية. وهذا الهلب ضروري في عملية الاقتران كما يجب ان نعرف ان العامل F ليس البلازميد الوحيد الذي يواسط عملية الاقتران بل انه يستخدم بشكل عام كنموذج.

ب المستلم Recipient

ان قدرة الخلية على ان تلعب دور المستلم هو نتيجة لعدم احتوائها على العامل F.

مواضيع ذات صلة

تبادل المعلومات الوراثية واليات التنظيم الوراثي في البكتيريا

Putting DNA Back into Cells

Vectors for Higher Cells

GENE TRANSFER

The Bacterial Genome

A Phage Vector for Bacteria

دور الفطريات في الدراسات الوراثيةRole of Fungi in Genetic Studies

الحوامض النوويـــة

تنظيم جينوم الاحيـــاء

التعبير الجيني العام Gene Expression

الانتساخ والترجمـة

جينوم الخلايا بدائية النواة