Bacterieel conjugatieproces, structuur en factoren

de bacteriële conjugatie is de overdracht in een enkele richting van genetisch materiaal van een donorbacterie naar een andere ontvanger, door fysiek contact tussen beide cellen. Dit type proces kan zowel voorkomen in bacteriën die reageren, als in bacteriën die niet reageren op Gram-kleuring, en ook in streptomyceten.

De conjugatie kan plaatsvinden tussen bacteriën van dezelfde soort of van verschillende soorten. Het kan zelfs voorkomen tussen prokaryoten en leden van andere koninkrijken (planten, schimmels, dieren).

Om het conjugatieproces te laten plaatsvinden, moet een van de betrokken bacteriën, de donor, het genetisch materiaal bezitten dat kan worden gemobiliseerd, dat meestal wordt gerepresenteerd door plasmiden of transposons..

De andere cel, de receptor, moet zulke elementen niet hebben. De meeste plasmiden kunnen potentiële receptorcellen detecteren die vergelijkbare plasmiden missen.

index

• 1 Vervoeging en seksuele reproductie
• 2 Structuren en factoren die in het proces ingrijpen
  • 2.1 Sex Pili
  • 2.2 Conjugative elementen
• 3 Proces
• 4 toepassingen
• 5 Referenties

Vervoeging en seksuele reproductie

Bacteriën hebben geen organisatie van genetisch materiaal dat lijkt op dat van eukaryoten. Deze organismen vertonen geen geslachtelijke voortplanting omdat ze op elk moment van hun leven geen reductiedeling (meiose) vertonen om gameten te vormen.

Om de recombinatie van hun genetisch materiaal (essentie van seksualiteit) te bereiken, hebben bacteriën drie mechanismen: transformatie, conjugatie en transductie..

Bacteriële conjugatie is dus geen proces van seksuele reproductie. In het laatste geval kan het worden beschouwd als een bacteriële versie van dit type reproductie, omdat het enige genetische uitwisseling omvat.

Structuren en factoren die in het proces ingrijpen

Sex pili

Ook wel pili F genoemd, zijn filamenteuze structuren, veel korter en dunner dan een flagellum, gevormd door eiwit-subeenheden die met elkaar verweven zijn, rond een hol centrum. Zijn functie is om twee cellen in contact te houden tijdens conjugatie.

Het is ook mogelijk dat het conjugatie-element wordt overgedragen naar de ontvangende cel via het centrale gat van de geslachtspili.

Conjugative elementen

Het is het genetische materiaal dat zal worden overgedragen tijdens het bacteriële conjugatieproces. Het kan van een andere aard zijn, waaronder:

Extrachromosomale DNA-deeltjes (Factor F)

Deze deeltjes zijn episomen, dat wil zeggen plasmiden die kunnen worden geïntegreerd in het bacteriële chromosoom door een proces dat homologe recombinatie wordt genoemd. Ze worden gekenmerkt door een lengte van ongeveer 100 kb, en hebben ook hun eigen oorsprong van replicatie en overdracht.

Cellen met factor F worden mannelijke cellen of F + -cellen genoemd, terwijl vrouwelijke cellen (F-) die factor missen. Zodra de conjugatie is voltooid, worden de F-bacteriën F + en kunnen ze als zodanig werken.

Chromosoom draden

Wanneer homologe recombinatie optreedt, bindt factor F aan het bacteriële chromosoom; in dergelijke gevallen wordt het factor F 'genoemd en de cellen die het gerecombineerde DNA bezitten, worden Hfr genoemd, door de afkortingen in het Engels van hoge frequentie van recombinatie.

Tijdens de conjugatie tussen een Hfr-bacterie en een F-bacterie, draagt ​​de eerste een streng van zijn DNA, gerecombineerd met de F-factor, over naar de tweede, in dit geval verandert de receptorcel in een Hfr-cel.

Er kan slechts één F-factor in een bacterie zijn, extrachromosomaal (F) of gerecombineerd naar het bacteriële chromosoom (F ').

plasmiden

Sommige auteurs beschouwen plasmiden en F-factoren samen, en andere auteurs behandelen ze afzonderlijk. Beide zijn extrachromosomale genetische deeltjes, maar in tegenstelling tot factor F integreren plasmiden niet in chromosomen. Het zijn de genetische elementen die meestal worden overgedragen tijdens het conjugatieproces.

De plasmiden zijn samengesteld uit twee delen; een resistentie-overdrachtsfactor, die verantwoordelijk is voor de overdracht van het plasmide en een ander deel gevormd door meerdere genen die de informatie bezitten die de weerstand tegen verschillende substanties codeert.

Sommige van deze genen kunnen migreren van het ene plasmide naar het andere van dezelfde cel, of van een plasmide naar het bacteriële chromosoom. Deze structuren worden transposons genoemd.

Sommige auteurs beweren dat de nuttige plasmiden voor bacteriën echt endosibiotisch zijn, terwijl anderen integendeel bacteriële endoparasieten kunnen zijn.

procédé

De donorcellen produceren de geslachtspili. De F-deeltjes of de plasmiden die alleen in deze bacteriën aanwezig zijn, bevatten de genetische informatie die codeert voor de productie van de eiwitten die de pili vormen. Hierdoor zullen alleen de F + -cellen deze structuren presenteren.

Sex pili staat in de eerste plaats toe dat de donorcellen zich hechten aan de ontvangende cellen en dan dat ze bij elkaar blijven.

Om de overdracht te initiëren, moeten de twee strengen van de DNA-streng worden gescheiden. Ten eerste vindt een snede plaats in het gebied dat bekend staat als de overdrachtoorsprong (oriT) van een van de strengen. Een relaxase-enzym maakt deze snede zodat dan een helicase-enzym het proces van scheiding van beide ketens begint.

Het enzym kan alleen werken of ook een complex vormen met verschillende eiwitten. Dit complex staat bekend als relaxosoma.

Meteen gestart, zal de scheiding van de ketens beginnen met de overdracht van een van de strengen, die alleen zal eindigen wanneer de hele streng is gepasseerd naar de ontvangende cel, of wanneer de twee bacteriën zijn gescheiden.

Om het overdrachtsproces te voltooien, synthetiseren zowel cellen, ontvanger als donor de complementaire streng en de ketting wordt opnieuw cirkelvormig. Als een eindproduct zijn beide bacteriën nu F + en kunnen ze fungeren als donoren met F-bacteriën-.

Plasmiden zijn de genetische elementen die op deze manier het vaakst worden overgedragen. Het vermogen van conjugatie hangt af van de aanwezigheid in de bacterie van conjugatieve plasmiden die de genetische informatie bevatten die nodig is voor een dergelijk proces.

toepassingen

De conjugatie is gebruikt in genetische manipulatie als een hulpmiddel om genetisch materiaal over te brengen naar verschillende bestemmingen. Het heeft gediend om genetisch materiaal over te brengen van bacteriën naar verschillende eukaryote cellen en prokaryotische receptoren, en zelfs naar mitochondria geïsoleerd uit zoogdieren.

Een van de geslachten van bacteriën die het meest succesvol is gebruikt om dit soort overdracht te bereiken is Agrobacterium, die alleen is gebruikt, of in combinatie met het tabaksmozaïekvirus.

Van de soort genetisch getransformeerd door Agrobacterium Er zijn gisten, schimmels, andere bacteriën, algen en dierlijke cellen.

referenties

1. E. W. Nester, C.E. Roberts, N.N. Pearsall & B.J. McCarthy (1978). Microbiology. 2e editie. Holt, Rinehart en Winston.
2. C.Lira. Agrobacterium. In lifeder. Hersteld van lifeder.com.
3. Bacteriële conjugatie. In Wikipedia. Opgehaald van en.wikipedia.org.
4. R. Carpa (2010). Genetische recombinatie in bacteriën: horizon van het begin van seksualiteit in levende organismen. Elba Bioflux.
5. Prokaryotische conjugatie. In Wikipedia. Teruggehaald van es.wikipedia.org.
6. L.S. Frost & G. Koraimann (2010). Regulatie van bacteriële conjugatie: kans met tegenslag balanceren. Future Microbiology.
7. E. Hogg (2005). Essentiële microbiologie. John Wiley & Sons Ltd.