Proces sprzęgania bakterii, struktura i czynniki



The koniugacja bakteryjna jest przeniesieniem w jednym kierunku materiału genetycznego z bakterii dawcy do innego biorcy, poprzez fizyczny kontakt między obiema komórkami. Ten rodzaj procesu może wystąpić zarówno w bakteriach, które reagują, jak i w tych, które nie reagują na barwienie metodą Grama, a także w paciorkowcach.

Koniugacja może zachodzić między bakteriami tego samego gatunku lub różnych gatunków. Może nawet wystąpić między prokariotami i członkami innych królestw (rośliny, grzyby, zwierzęta).

Aby nastąpił proces koniugacji, jedna z zaangażowanych bakterii, dawca, musi posiadać materiał genetyczny, który można zmobilizować, co zwykle reprezentują plazmidy lub transpozony.

Druga komórka, receptor, nie może mieć takich elementów. Większość plazmidów może wykryć potencjalne komórki receptorowe pozbawione podobnych plazmidów.

Indeks

  • 1 Koniugacja i rozmnażanie płciowe
  • 2 Struktury i czynniki, które wpływają na proces
    • 2.1 Sex Pili
    • 2.2 Elementy koniugacyjne
  • 3 Proces
  • 4 Aplikacje
  • 5 referencji

Koniugacja i rozmnażanie płciowe

Bakterie nie mają organizacji materiału genetycznego podobnej do eukariontów. Organizmy te nie prezentują rozmnażania płciowego, ponieważ nie prezentują podziału redukcyjnego (mejozy), aby tworzyć gamety w dowolnym momencie życia.

Aby osiągnąć rekombinację ich materiału genetycznego (istoty seksualności), bakterie mają trzy mechanizmy: transformacja, koniugacja i transdukcja.

Koniugacja bakteryjna nie jest zatem procesem rozmnażania płciowego. W tym drugim przypadku można go uznać za bakteryjną wersję tego typu reprodukcji, ponieważ wiąże się ona z pewną wymianą genetyczną.

Struktury i czynniki, które wpływają na proces

Sex pili

Zwane również pilami F, są strukturami nitkowatymi, znacznie krótszymi i cieńszymi niż wici, utworzonymi przez podjednostki białkowe splecione ze sobą, wokół pustego środka. Jego funkcją jest utrzymywanie kontaktu dwóch komórek podczas koniugacji.

Możliwe jest również, że element koniugacyjny jest przenoszony do komórki odbiorcy przez centralny otwór pilonów płciowych.

Elementy koniugacyjne

To materiał genetyczny zostanie przeniesiony podczas procesu koniugacji bakterii. Może mieć inny charakter, a wśród nich są:

Pozachromosomalne cząstki DNA (Czynnik F)

Cząstki te są episomami, czyli plazmidami, które można zintegrować z chromosomem bakteryjnym w procesie zwanym rekombinacją homologiczną. Charakteryzują się one długością około 100 kb, a także mają własne pochodzenie replikacji i transferu.

Komórki, które posiadają czynnik F, nazywane są komórkami męskimi lub komórkami F +, podczas gdy komórki żeńskie (F-) nie mają tego czynnika. Po zakończeniu koniugacji bakterie F stają się F + i mogą działać jako takie.

Wątki chromosomowe

Gdy zachodzi rekombinacja homologiczna, czynnik F wiąże się z chromosomem bakteryjnym; w takich przypadkach nazywany jest czynnikiem F ', a komórki posiadające rekombinowany DNA nazywane są Hfr, przez skróty w języku angielskim o wysokiej częstotliwości rekombinacji.

Podczas koniugacji między bakterią Hfr a bakterią F, pierwsza przenosi na drugą nić swojego DNA rekombinowanego z czynnikiem F. W tym przypadku komórka receptorowa zamienia się w komórkę Hfr.

W bakterii może być tylko jeden czynnik F, zarówno pozachromosomalny (F), jak i rekombinowany z chromosomem bakteryjnym (F ').

Plazmidy

Niektórzy autorzy uważają plazmidy i czynniki F razem, a inni autorzy traktują je oddzielnie. Oba są pozachromosomalnymi cząstkami genetycznymi, ale w przeciwieństwie do czynnika F, plazmidy nie integrują się z chromosomami. Są to elementy genetyczne, które są najczęściej przekazywane podczas procesu koniugacji.

Plazmidy składają się z dwóch części, czynnika przenoszącego oporność, który jest odpowiedzialny za transfer plazmidu i innej części utworzonej przez wiele genów, które posiadają informacje, które kodują odporność na różne substancje.

Niektóre z tych genów mogą migrować z jednego plazmidu do drugiego z tej samej komórki lub z plazmidu do chromosomu bakteryjnego. Struktury te nazywane są transpozonami.

Niektórzy autorzy twierdzą, że korzystne plazmidy dla bakterii są naprawdę endosymbiotyczne, podczas gdy inni mogą, przeciwnie, być endopasożytami bakteryjnymi.

Proces

Komórki dawcy wytwarzają seks pili. Cząstki F lub plazmidy obecne tylko w tych bakteriach zawierają informację genetyczną, która koduje produkcję białek, które tworzą pilusy. Z tego powodu tylko komórki F + będą prezentować te struktury.

Sex pili pozwalają, po pierwsze, że komórki dawcy przyłączają się do komórek biorcy, a następnie pozostają razem.

Aby zainicjować transfer, dwie nici nici DNA muszą być rozdzielone. Po pierwsze, cięcie następuje w regionie znanym jako początek transferu (oriT) jednego z pasm. Enzym relaksazy powoduje to cięcie, tak że enzym helikazy rozpoczyna proces oddzielania obu łańcuchów.

Enzym może działać sam lub tworzyć kompleks z kilkoma różnymi białkami. Ten kompleks jest znany jako relaxosoma.

Natychmiast zainicjowane rozdzielenie łańcuchów rozpocznie transfer jednej z nici, która zakończy się dopiero wtedy, gdy cała nić przejdzie do komórki odbiorcy lub gdy dwie bakterie zostaną rozdzielone.

Aby zakończyć proces transferu, zarówno komórki, biorca, jak i dawca, syntetyzują nić komplementarną, a łańcuch staje się ponownie okrągły. Jako produkt końcowy obie bakterie są teraz F + i mogą działać jako dawcy z bakteriami F-.

Plazmidy to elementy genetyczne, które są najczęściej przekazywane w ten sposób. Zdolność koniugacji zależy od obecności w bakterii plazmidów koniugacyjnych zawierających informację genetyczną wymaganą do takiego procesu.

Aplikacje

Koniugacja została wykorzystana w inżynierii genetycznej jako narzędzie do przenoszenia materiału genetycznego do różnych miejsc docelowych. Służy do przenoszenia materiału genetycznego z bakterii do różnych komórek eukariotycznych i receptorów prokariotycznych, a nawet do mitochondriów wyizolowanych od ssaków.

Jednym z rodzajów bakterii, które najskuteczniej wykorzystano do osiągnięcia tego typu transferu, jest Agrobacterium, który został użyty sam lub w połączeniu z wirusem mozaiki tytoniu.

Wśród gatunków genetycznie przekształconych przez Agrobacterium Są drożdże, grzyby, inne bakterie, glony i komórki zwierzęce.

Referencje

  1. E.W. Nester, C.E. Roberts, N.N. Pearsall i B.J. McCarthy (1978). Mikrobiologia Druga edycja. Holt, Rinehart i Winston.
  2. C.Lira. Agrobacterium. W podnośniku. Odzyskane z lifeder.com.
  3. Koniugacja bakteryjna. W Wikipedii. Źródło z en.wikipedia.org.
  4. R. Carpa (2010). Rekombinacja genetyczna w bakteriach: horyzont początków seksualności w organizmach żywych. Elba Bioflux.
  5. Koniugacja prokariotyczna. W Wikipedii. Pobrane z es.wikipedia.org.
  6. L.S. Frost & G. Koraimann (2010). Regulacja koniugacji bakteryjnej: równoważenie możliwości z przeciwnościami losu. Mikrobiologia przyszłości.
  7. E. Hogg (2005). Niezbędna mikrobiologia. John Wiley & Sons Ltd.