BAKTEERIKONJUGAATIO: PROSESSI, RAKENNE JA TEKIJÄT - BIOLOGIA - 2026

Bakteerien konjugaatio on siirtää yhteen suuntaan geneettisen materiaalin donoribakteerin toiselle vastaanottajalle, jonka fyysinen kontakti kahden solun. Tämäntyyppinen prosessi voi tapahtua sekä reagoivissa bakteereissa, kuten myös niissä, jotka eivät reagoi Gram-värjäykseen, ja myös streptomyketeissä.

Konjugaatio voi tapahtua samojen lajien tai eri lajien bakteerien välillä. Se voi tapahtua jopa prokaryoottien ja muiden valtakuntien jäsenten (kasvit, sienet, eläimet) välillä.

Bakteerikonjugaatio. Kuvassa ylhäältä alaspäin kaksi bakteeria ennen konjugointia, sen aikana ja sen jälkeen. Otettu ja muokattu käyttäjältä Magnus Manske en.wikipediassa.

Konjugaatioprosessin suorittamiseksi yhdellä mukana olevista bakteereista, luovuttajalla, on oltava mobilisoitavissa oleva geneettinen materiaali, jota yleensä edustavat plasmidit tai transposonit.

Toisesta solusta, vastaanottajasta, täytyy puuttua nämä elementit. Useimmat plasmidit voivat havaita potentiaalisia vastaanottajasoluja, joista puuttuu samanlaisia ​​plasmideja.

Konjugaatio ja seksuaalinen lisääntyminen

Bakteereilla ei ole samanlaista geneettistä materiaalia kuin eukaryooteissa. Näillä organismeilla ei ole sukupuolista lisääntymistä, koska niillä ei ole pelkistävää jakautumista (meioosia) sukusolujen muodostamiseksi milloin tahansa elämässään.

Geneettisen materiaalin (seksuaalisuuden olemus) rekombinaation saavuttamiseksi bakteereilla on kolme mekanismia: transformaatio, konjugaatio ja transduktio.

Bakteerikonjugaatio ei siis ole seksuaalisen lisääntymisen prosessi. Jälkimmäisessä tapauksessa sitä voidaan pitää tämän tyyppisen lisääntymisen bakteeriversiona, koska siihen liittyy jonkin verran geneettistä vaihtoa.

Prosessiin liittyvät rakenteet ja tekijät

Seksuaalinen pili

Niitä kutsutaan myös pili F: ksi. Ne ovat rihallisia rakenteita, paljon lyhyempiä ja ohuempia kuin flagellum, koostuen proteiiniosayksiköistä, jotka ovat kietoutuneet onton keskuksen ympärille. Sen tehtävänä on pitää kaksi solua kosketuksessa konjugoinnin aikana.

On myös mahdollista, että konjugatiivinen elementti siirretään vastaanottaja- soluun sukupuolen keskofoorumien kautta.

Konjugatiiviset elementit

Se on geneettinen materiaali, joka siirtyy bakteerikonjugaatioprosessin aikana. Se voi olla erilainen, muun muassa:

Kromosomien ulkopuoliset DNA-hiukkaset

Nämä partikkelit ovat episomeja, ts. Plasmideja, jotka voidaan integroida bakteerikromosomiin prosessilla, jota kutsutaan homologiseksi yhdistelmäksi. Niille on tunnusomaista, että niiden pituus on noin 100 kb, samoin kuin niiden omat replikaation ja siirron lähteet.

Soluja, joissa on tekijä F, kutsutaan urosoluiksi tai F + -soluiksi, kun taas naissoluista (F-) puuttuu tämä tekijä. Konjugaation jälkeen F-bakteereista tulee F + ja ne voivat toimia sellaisenaan.

Kromosomin juosteet

Kun tapahtuu homologista rekombinaatiota, tekijä F sitoutuu bakteerikromosomiin; tällaisissa tapauksissa sitä kutsutaan tekijäksi F 'ja soluja, joissa on rekombinantti-DNA, kutsutaan Hfr, korkean taajuuden rekombinaatiota varten.

Hfr-bakteerin ja F-bakteerin välisen konjugaation aikana ensimmäinen siirtää toiseen yhdistelmä-DNA: n juosteen tekijällä F. Tässä tapauksessa vastaanottajasolusta tulee itse Hfr-solu.

Bakteerissa voi olla vain yksi tekijä F, joko kromosomivälisessä muodossa (F) tai yhdistelty bakteerikromosomiin (F ').

plasmidit

Jotkut kirjoittajat tarkastelevat plasmideja ja F-tekijöitä yhdessä, ja muut kirjoittajat käsittelevät niitä erikseen. Molemmat ovat kromosomivälisiä geneettisiä hiukkasia, mutta toisin kuin tekijä F, plasmidit eivät integroidu kromosomeihin. Ne ovat geneettisiä elementtejä, jotka välittyvät enimmäkseen konjugaatioprosessin aikana.

Plasmidit koostuvat kahdesta osasta: resistenssinsiirtotekijästä, joka vastaa plasmidin siirrosta, ja toiseen osaan, joka koostuu useista geeneistä, joilla on tietoa, joka koodaa resistenssiä eri aineille.

Jotkut näistä geeneistä voivat kulkeutua saman solun yhdestä plasmidista toiseen tai plasmidista bakteerikromosomiin. Näitä rakenteita kutsutaan transposoneiksi.

Jotkut kirjoittajat väittävät, että bakteereille hyödylliset plasmidit ovat itse asiassa endosymbionteja, kun taas toiset voivat päinvastoin olla bakteerien endoparasiitteja.

Prosessi

Luovuttajasolut tuottavat sukupuolen. Vain näissä bakteereissa läsnä olevat F-partikkelit tai plasmidit sisältävät geneettisen informaation, joka koodaa pilien muodostavien proteiinien tuotantoa. Tämän vuoksi vain F + -solut esittävät nämä rakenteet.

Sukupuoli antaa luovuttajasolujen kiinnittyä ensin vastaanottajan soluihin ja sitten tarttua toisiinsa.

Siirton aloittamiseksi DNA-juosteen kaksi juostet on erotettava toisistaan. Ensin leikkaus tapahtuu alueella, jota kutsutaan yhden säikeen siirron lähteeksi (oriT). Relaksaasientsyymi tekee tämän leikkauksen siten, että myöhemmin helikaasientsyymi aloittaa molemmat ketjut erottamisprosessin.

Entsyymi voi toimia yksinään tai myös muodostamalla kompleksi useiden erilaisten proteiinien kanssa. Tämä kompleksi tunnetaan nimellä relaxosome.

Heti aloittamalla ketjujen erottuminen, yhden juosteen siirtyminen alkaa, joka päättyy vasta, kun kokonainen juoste on kulkenut vastaanottajasolulle tai kun kaksi bakteeria erottuvat.

Siirtoprosessin loppuun saattamiseksi sekä solut, vastaanottaja ja luovuttaja, syntetisoivat komplementaarisen juosteen, ja ketju saatetaan kiertämään uudelleen. Lopputuotteena molemmat bakteerit ovat nyt F + ja voivat toimia luovuttajina F-bakteerien kanssa.

Plasmidit ovat geneettiset elementit, jotka välittyvät tällä tavoin yleisimmin. Konjugaatiokyky riippuu konjugatiivisten plasmidien läsnäolosta bakteereissa, jotka sisältävät sellaiseen prosessiin tarvittavan geneettisen informaation.

Sovellukset

Konjugaatiota on käytetty geenitekniikassa välineenä siirtää geenimateriaalia eri kohteisiin. Sitä on käytetty siirtämään geneettistä materiaalia bakteereista erilaisiin eukaryootti- ja prokaryoottisoluihin ja jopa eristettyihin nisäkkäiden mitokondrioihin.

Yksi bakteerien suvuista, joita on onnistuneimmin käytetty tämän tyyppisen siirron saavuttamiseen, on Agrobacterium, jota on käytetty yksinään tai yhdessä tupakan mosaiikkiviruksen kanssa.

Agrobacteriumin geneettisesti muuntamiin lajeihin kuuluvat hiivat, sienet, muut bakteerit, levät ja eläinsolut.

Agrobacterium tumefaciens -bakteerin muuntaminen kasvisoluun. Kuvannut ja muokannut: J LEVIN W.

Viitteet

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall ja BJ McCarthy (1978). Mikrobiologia. 2. painos. Holt, Rinehart ja Winston.
2. C. Lyre. Agrobacterium. Elämässä. Palautettu sivustosta lifeder.com.
3. Bakteerikonjugaatio. Wikipediassa. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org.
4. R. Carpa (2010). Geneettinen rekombinaatio bakteereissa: seksuaalisuuden alkuhormoni elävissä organismeissa. Elba Bioflux.
5. Prokaryoottinen konjugaatio. Wikipediassa. Palautettu osoitteesta es.wikipedia.org.
6. LS Frost & G. Koraimann (2010). Bakteerikonjugaation säätely: tasapainotusmahdollisuus vastoinkäymisten kanssa. Tulevaisuuden mikrobiologia.
7. E.Hogg (2005). Olennainen mikrobiologia. John Wiley & Sons Ltd.