Ключовата разлика между трансформацията и трансдукцията е, че трансформацията е механизъм, който променя генетичния материал на бактериите чрез директно поемане на екзогенен генетичен материал от заобикалящата го среда през клетъчната мембрана и включването му в генома, докато трансдукцията е инжектиране на чужда ДНК от вирус на бактериофаг в бактерията гостоприемник.
Конюгацията е добре известен метод за рекомбинация на ДНК, който може да се намери както при еукариоти, така и при прокариоти. Учените са открили, че е възможно да се прехвърли ДНК от една бактериална клетка в друга чрез други два механизма: трансформация и трансдукция. Подобно на конюгацията, тези два механизма пренасят ДНК в една посока и се получава рекомбинация между алели в хомоложни ДНК региони. И двата механизма прехвърлят много малко количества ДНК и не прехвърлят цялата клетъчна хромозома.
Какво е трансформация?
Фред Грифит, медицински служител в британското Министерство на здравеопазването в Лондон, открива процеса на трансформация през 1928 г. Това е механизмът, чрез който бактериите поглъщат ДНК фрагменти от околната среда и ги включват в своите хромозоми. След успешна трансформация, реципиентната клетка (трансформант) придобива някои характеристики, които не са присъствали преди в нея. При прокариоти като бактерии, трансформацията се случва редовно, когато клетките съществуват в голям брой, като например в човешкия чревен тракт или в богата почва.
Фигура 01: Трансформация
За да извърши успешна трансформация, бактерията трябва да е достатъчно компетентна. По този начин трансформацията или способността на клетката да поеме извънклетъчна ДНК от околната среда зависи от компетентността на бактерията. Компетентността зависи от променливите свойства сред бактериалните видове. Трансформацията може да се извърши изкуствено; понякога дори се случва естествено. Ако се появи естествено, това увеличава потенциала за по-често причиняване на заболяване.
Какво е трансдукция?
За разлика от трансформацията, трансдукцията изисква вирус като агент, който да пренася ДНК фрагмент от донорна към реципиентна клетка. Тези вируси са вируси, инфектиращи бактерии или бактериофаги. Както всички вируси, тези бактериофаги имат ядро от ДНК или РНК, заобиколено от обвивка от протеин. Бактериофагите се прикрепят към повърхностните рецептори на бактериите и директно инжектират вирусната ДНК в бактериите.
Трансдукцията се осъществява по два начина: литичен цикъл или лизогенен цикъл. В литичния цикъл вирусният фаг прониква в клетка гостоприемник, разрушава хромозомата на гостоприемника и се репликира в клетката гостоприемник. В крайна сметка тези фаги унищожават (лизират) същата клетка гостоприемник; следователно ги наричаме вирулентни фаги. За разлика от литичния цикъл, директният лизис на бактериалната клетка не се случва в лизогенния цикъл. В лизогенния цикъл ДНК на фага се интегрира с хромозомата на гостоприемника като профаг. След интегрирането клетката гостоприемник претърпява репликация на ДНК и бинарно делене, което води до копия на клетката гостоприемник с профаги. Накрая, тези профаги ще се извинят от хромозомите на гостоприемника и ще преминат към литичния цикъл.
Фигура 02: Трансдукция
Трансдукцията е полезен инструмент в генното инженерство при въвеждане на чужд ген в бактерии. Също така е полезно да се разбере механизмът, чрез който антибиотичните лекарства стават неефективни поради трансфера на гени за антибиотична резистентност между бактериите.
Какви са приликите между трансформация и трансдукция?
- Трансформацията и трансдукцията са два механизма, включени в хоризонталния генен трансфер от една бактерия към друга бактерия.
- Тези два механизма прехвърлят ДНК в една посока.
- Въпреки това и двата механизма прехвърлят много малко количества ДНК и не прехвърлят цялата клетъчна хромозома.
- Освен това както трансформацията, така и трансдукцията са важни инструменти в молекулярната биология и генното инженерство.
Каква е разликата между трансформация и трансдукция?
Трансформацията е генетична промяна на бактерии чрез директно поемане и включване на екзогенна ДНК от тяхната среда. От друга страна, трансдукцията е процесът, чрез който вирусът прехвърля генетичен материал от една бактерия в друга. И така, това е ключовата разлика между трансформация и трансдукция. Трансформацията е открита от Фред Грифит през 1928 г., докато трансдукцията е открита от Нортън Зиндер и Джошуа Ледерберг през 1952 г. Освен това, голото ДНК се движи през стената и мембраната на реципиента по време на трансформацията без помощта на вирус. Но трансдукцията се извършва от бактериофаг. Следователно можем да разглеждаме и това като разлика между трансформация и трансдукция.
Освен това, при трансформация се придобиват извънклетъчни ДНК фрагменти. При трансдукция бактериофагът вмъква ДНК фрагмент в бактериите. Следователно това е значителна разлика между трансформация и трансдукция. Освен това, допълнителна разлика между трансформация и трансдукция е, че плазмиден трансфер е възможен при трансформация, докато не е вероятно да се случи при трансдукция. Над тях, друга съществена разлика между трансформация и трансдукция е, че трансформацията е податлива на ДНКаза, докато трансдукцията е устойчива на ДНКаза.
По-долу инфографиката представя разликата между трансформация и трансдукция като едно до друго сравнение.
Обобщение – Трансформация срещу трансдукция
Трансформацията и трансдукцията са два начина за хоризонтален трансфер на гени между бактериите. Трансформацията е процес на директно поемане на екзогенна ДНК от околната среда през клетъчна стена и мембрана в бактериалната клетка и включване в нейния геном. От друга страна, трансдукцията е процес на инжектиране на вирусна ДНК в бактериални клетки от бактериофагите. Следователно, трансдукцията се извършва от вирусен гостоприемник. Освен това трансформацията се извършва естествено и изкуствено. Зависи от компетентността на бактериите. Трансдукцията не зависи от компетентността на бактериите. Трансдукцията се осъществява чрез литичен и лизогенен цикъл. Следователно това е разликата между трансформация и трансдукция.
