CONJUGAREA BACTERIANĂ: PROCES, STRUCTURĂ ȘI FACTORI - BIOLOGIE - 2025

Conjugarea bacteriană este de a transfera într - o direcție de material genetic de la o bacterie donator la un alt recipient, prin contactul fizic între cele două celule. Acest tip de proces poate apărea atât la bacteriile care reacționează, cât și la cele care nu reacționează la colorația Gram, precum și la streptomicete.

Conjugarea poate avea loc între bacteriile din aceeași specie sau din specii diferite. Poate apărea chiar între procariote și membrii altor regate (plante, ciuperci, animale).

Conjugarea bacteriană. Imaginea arată, de sus în jos, două bacterii înainte, în timpul și după conjugare. Luate și editate de la User Magnus Manske pe en.wikipedia.

Pentru ca procesul de conjugare să aibă loc, una dintre bacteriile implicate, donatorul, trebuie să posede materialul genetic care poate fi mobilizat, care este în general reprezentat de plasmide sau transpozoni.

Cealaltă celulă, destinatarul, trebuie să lipsească de aceste elemente. Majoritatea plasmidelor pot detecta celule receptoare potențiale care nu au plasmide similare.

Conjugarea și reproducerea sexuală

Bacteriile nu au o organizare a materialului genetic similar cu cel al eucariotelor. Aceste organisme nu prezintă reproducere sexuală, deoarece nu prezintă diviziune reducțională (meioză) pentru a forma gameți în orice moment al vieții lor.

Pentru a realiza recombinarea materialului lor genetic (esența sexualității), bacteriile au trei mecanisme: transformare, conjugare și transducție.

Conjugarea bacteriană nu este, așadar, un proces de reproducere sexuală. În ultimul caz, poate fi considerată o versiune bacteriană a acestui tip de reproducere, deoarece implică un anumit schimb genetic.

Structuri și factori implicați în proces

Pili sexual

Numite și pili F, sunt structuri filamentoase, mult mai scurte și mai subțiri decât un flagel, alcătuite din subunități proteice împletite în jurul unui centru gol. Funcția sa este de a menține două celule în contact în timpul conjugării.

De asemenea, este posibil ca elementul conjugativ să fie transferat la celula receptor prin intermediul foramenului central al sexului pilon.

Elemente conjugative

Este materialul genetic care va fi transferat în timpul procesului de conjugare bacteriană. Poate fi de altă natură, printre care se numără:

Particule de ADN extracromosomale

Aceste particule sunt episoade, adică plasmide care pot fi integrate în cromozomul bacterian printr-un proces numit recombinare omologă. Se caracterizează prin faptul că au o lungime de aproximativ 100 kb, precum și prin faptul că au propria lor origine de replicare și transfer.

Celulele care posedă factorul F se numesc celule masculine sau celule F +, în timp ce celulele feminine (F-) nu au acest factor. După conjugare, bacteriile F devin F + și pot acționa ca atare.

Catenele cromozomiale

Când are loc recombinarea omologă, factorul F se leagă de cromozomul bacterian; în astfel de cazuri se numește factor F ', iar celulele care au ADN-ul recombinant se numesc Hfr, pentru recombinare de înaltă frecvență.

În timpul conjugării între o bacterie Hfr și o bacterie F, prima transferă celui de-al doilea un șir din ADN-ul său recombinat cu factorul F. În acest caz, celula receptoare devine în sine o celulă Hfr.

Într-o bacterie poate exista un singur factor F, fie sub formă extrachromosomală (F), fie recombinat la cromozomul bacterian (F ').

Plasmidele

Unii autori consideră plasmidele și factorii F împreună, iar alți autori le tratează separat. Ambele sunt particule genetice extrachromosomale, dar spre deosebire de factorul F, plasmidele nu se integrează în cromozomi. Ele sunt elementele genetice care sunt transmise mai ales în timpul procesului de conjugare.

Plasmidele sunt formate din două părți: un factor de transfer de rezistență, care este responsabil pentru transferul plasmidei și o altă parte formată din mai multe gene care au informația care codifică rezistența la diferite substanțe.

Unele dintre aceste gene pot migra de la o plasmidă la alta în aceeași celulă sau de la o plasmidă la cromozomul bacterian. Aceste structuri se numesc transpozoni.

Unii autori susțin că plasmidele benefice pentru bacterii sunt de fapt endosimbionți, în timp ce alții pot fi, dimpotrivă, endoparaziți bacterieni.

Proces

Celulele donatoare produc pilul sexual. Particulele F sau plasmidele prezente numai în aceste bacterii, conțin informațiile genetice care codifică producerea proteinelor care formează piliul. Din această cauză, numai celulele F + vor prezenta aceste structuri.

Piliul sexual permite celulelor donatoare să se atașeze mai întâi la celulele receptoare și apoi să se lipească între ele.

Pentru a iniția transferul, cele două fire ale catenei ADN trebuie să fie separate. În primul rând, o tăiere are loc în regiunea cunoscută sub numele de originea transferului (oriT) a uneia dintre fire. O enzimă relaxantă face această tăiere, astfel încât mai târziu o enzimă helicază începe procesul de separare a ambelor lanțuri.

Enzima poate acționa singură sau, de asemenea, formând un complex cu mai multe proteine ​​diferite. Acest complex este cunoscut sub denumirea de relaxosom.

Începând imediat separarea lanțurilor, va începe transferul unuia dintre fire, care se va încheia doar când trecerea catenei complete către celula receptoare sau când cele două bacterii se vor separa.

Pentru a finaliza procesul de transfer, ambele celule, destinatar și donator, sintetizează cablul complementar, iar lanțul este făcut să circule din nou. Ca produs final, ambele bacterii sunt acum F + și pot acționa ca donatori cu bacteriile F.

Plasmidele sunt elementele genetice transmise cel mai frecvent în acest mod. Capacitatea de conjugare depinde de prezența în bacterie a plasmidelor conjugative care conțin informațiile genetice necesare pentru un astfel de proces.

Aplicații

Conjugarea a fost folosită în inginerie genetică ca instrument pentru a transfera materialul genetic în diferite destinații. A servit pentru a transfera materialul genetic de la bacterii în celule eucariote și procariote diferite ale receptorilor și chiar în mitocondrii izolate de mamifere.

Unul dintre genurile de bacterii care a fost utilizat cu mai mult succes pentru a realiza acest tip de transfer este Agrobacterium, care a fost utilizat singur sau în combinație cu virusul mozaicului de tutun.

Printre speciile transformate genetic de Agrobacterium se numără drojdiile, ciupercile, alte bacterii, algele și celulele animale.

Transformarea prin Agrobacterium tumefaciens într-o celulă vegetală. Preluat și editat din: J LEVIN W.

Referințe

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall și BJ McCarthy (1978). Microbiologie. Ediția a II-a. Holt, Rinehart și Winston.
2. C. Lyre. Agrobacterium. În copilărie. Recuperat de la lifeder.com.
3. Conjugarea bacteriană. Pe Wikipedia. Recuperat de pe en.wikipedia.org.
4. R. Carpa (2010). Recombinarea genetică în bacterii: orizontul începuturilor sexualității în organismele vii. Elba Bioflux.
5. Conjugarea procariotă. Pe Wikipedia. Recuperat de pe es.wikipedia.org.
6. LS Frost și G. Koraimann (2010). Reglarea conjugării bacteriene: echilibrarea oportunității cu adversitatea. Microbiologie viitoare.
7. E.Hogg (2005). Microbiologie esențială. John Wiley & Sons Ltd.