BAKTERIEKONJUGATION: PROCES, STRUKTUR OG FAKTORER - BIOLOGI - 2025

Den konjugation er at overføre i én retning af genetisk materiale fra en donorbakterie til en anden modtager, ved fysisk kontakt mellem de to celler. Denne type proces kan forekomme både i bakterier, der reagerer, som i dem, der ikke reagerer på Gram-farvning, og også i streptomyceter.

Konjugering kan forekomme mellem bakterier af samme art eller af forskellige arter. Det kan endda forekomme mellem prokaryoter og medlemmer af andre kongeriger (planter, svampe, dyr).

Bakteriel konjugering. Billedet viser ovenfra og ned to bakterier før, under og efter konjugering. Taget og redigeret fra Bruger Magnus Manske på en.wikipedia.

For at konjugeringsprocessen skal finde sted, skal en af ​​de involverede bakterier, donoren, besidde det genetiske materiale, der kan mobiliseres, hvilket generelt er repræsenteret ved plasmider eller transposoner.

Den anden celle, modtageren, skal mangle disse elementer. De fleste plasmider kan detektere potentielle modtagerceller, der mangler lignende plasmider.

Konjugation og seksuel reproduktion

Bakterier har ikke en organisation af genetisk materiale svarende til eukaryoter. Disse organismer præsenterer ikke seksuel reproduktion, fordi de ikke udviser reduktionsfordeling (meiose) for at danne gameter på ethvert tidspunkt i deres liv.

For at opnå rekombination af deres genetiske materiale (essensen af ​​seksualitet) har bakterier tre mekanismer: transformation, konjugering og transduktion.

Bakteriel konjugering er ikke en proces med seksuel reproduktion. I sidstnævnte tilfælde kan det betragtes som en bakteriel version af denne type reproduktion, da det involverer en vis genetisk udveksling.

Strukturer og faktorer involveret i processen

Seksuel pili

Også kaldet pili F, de er filamentøse strukturer, meget kortere og tyndere end et flagellum, der består af proteinsubenheder sammenflettet omkring et hult centrum. Dets funktion er at holde to celler i kontakt under konjugering.

Det er også muligt, at det konjugative element overføres til modtagercellen via den centrale foramen af ​​sexpilien.

Konjugative elementer

Det er det genetiske materiale, der overføres under bakteriekonjugationsprocessen. Det kan være af en anden karakter, blandt dem er:

Ekstrarachromosomale DNA-partikler

Disse partikler er episoder, det vil sige plasmider, der kan integreres i bakteriekromosomet gennem en proces kaldet homolog rekombination. De er kendetegnet ved at have en længde på cirka 100 kb såvel som ved at have deres eget oprindelsessted for replikation og overførsel.

Celler, der har faktor F, kaldes hanceller eller F + celler, mens kvindelige celler (F-) mangler denne faktor. Efter konjugering bliver F-bakterierne F + og kan fungere som sådan.

Kromosomstrenge

Når homolog rekombination forekommer, binder faktor F sig til bakteriekromosomet; i sådanne tilfælde kaldes det faktor F ', og cellerne, der har det rekombinante DNA, kaldes Hfr til højfrekvent rekombination.

Under konjugering mellem en Hfr-bakterie og en F-bakterie overfører førstnævnte en sidstnævnte streng til det sidstnævnte DNA med faktor F. I dette tilfælde bliver modtagercellen selv en Hfr-celle.

Der kan kun være en faktor F i en bakterie, enten i ekstrakromosomal form (F) eller rekombineret til bakteriekromosomet (F ').

plasmider

Nogle forfattere betragter plasmider og F-faktorer sammen, og andre forfattere behandler dem separat. Begge er ekstrakromosomale genetiske partikler, men i modsætning til faktor F integreres plasmider ikke i kromosomer. Det er de genetiske elementer, der overføres mest under konjugeringsprocessen.

Plasmider består af to dele; en resistensoverførselsfaktor, der er ansvarlig for overførslen af ​​plasmidet, og en anden del, der består af flere gener, der har den information, der koder for resistens over for forskellige stoffer.

Nogle af disse gener kan migrere fra et plasmid til et andet i den samme celle eller fra et plasmid til bakteriekromosomet. Disse strukturer kaldes transposoner.

Nogle forfattere hævder, at plasmider, der er gavnlige for bakterier, faktisk er endosymbionter, mens andre tværtimod kan være bakterielle endoparasitter.

Behandle

Donorcellerne producerer kønspili. F-partiklerne eller plasmiderne, der kun findes i disse bakterier, indeholder den genetiske information, der koder for produktionen af ​​de proteiner, der danner pili. På grund af dette er det kun F + -celler, der præsenterer disse strukturer.

Sexpili tillader donorceller først at knytte sig til modtagercellerne og derefter klæbe sammen.

For at starte overførslen skal de to strenge af DNA-strengen adskilles. Først sker der et snit i det område, der er kendt som oprindelsesoverførslen (oriT) for en af ​​strengene. Et relaxaseenzym gør dette snit, så senere et helikaseenzym begynder processen med at adskille begge kæder.

Enzymet kan virke alene eller også ved at danne et kompleks med flere forskellige proteiner. Dette kompleks er kendt under navnet relaxosome.

Umiddelbart start af adskillelsen af ​​kæderne vil overførslen af ​​en af ​​strengene begynde, som først vil ende, når den komplette streng er passeret til modtagercellen, eller når de to bakterier adskilles.

For at afslutte overførselsprocessen syntetiserer både celler, modtager og donor den komplementære streng, og kæden får den til at cirkulere igen. Som et slutprodukt er begge bakterier nu F + og kan fungere som donorer med F-bakterier.

Plasmider er de genetiske elementer, der oftest transmitteres på denne måde. Konjugeringskapaciteten afhænger af tilstedeværelsen i bakterien af ​​konjugative plasmider, der indeholder den genetiske information, der kræves til en sådan proces.

Applikationer

Konjugering er blevet anvendt i genteknologi som et redskab til at overføre genetisk materiale til forskellige destinationer. Det har tjent til at overføre genetisk materiale fra bakterier til forskellige eukaryote receptor- og prokaryotiske celler og endda til isolerede pattedyrs mitokondrier.

En af de slægter af bakterier, der er blevet brugt mest vellykket til at opnå denne type overførsel, er Agrobacterium, som er blevet anvendt alene eller i forbindelse med tobaksmosaikvirus.

Blandt de arter, der genetisk er transformeret af Agrobacterium, er gær, svampe, andre bakterier, alger og dyreceller.

Transformation med Agrobacterium tumefaciens til en plantecelle. Taget og redigeret fra: J LEVIN W.

Referencer

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall & BJ McCarthy (1978). Mikrobiologi. 2. udgave. Holt, Rinehart og Winston.
2. C. Lyre. Agrobacterium. I lifter. Gendannes fra lifeder.com.
3. Bakteriel konjugering. På Wikipedia. Gendannet fra en.wikipedia.org.
4. R. Carpa (2010). Genetisk rekombination i bakterier: horisonten for begyndelsen af ​​seksualitet i levende organismer. Elba Bioflux.
5. Prokaryotisk konjugation. På Wikipedia. Gendannet fra es.wikipedia.org.
6. LS Frost & G. Koraimann (2010). Regulering af bakteriekonjugering: afbalanceringsmulighed med modgang. Fremtidig mikrobiologi.
7. E.Hogg (2005). Væsentlig mikrobiologi. John Wiley & Sons Ltd.