BAKTERIELL KONJUGERING: PROSESS, STRUKTUR OG FAKTORER - BIOLOGI - 2026

Den Konjugasjon er å overføre i en retning av genetisk materiale fra en donor bakterie til en annen mottaker, ved fysisk kontakt mellom de to celler. Denne typen prosesser kan forekomme både i bakterier som reagerer, som i de som ikke reagerer på Gram-flekker, og også i streptomyceter.

Konjugering kan skje mellom bakterier av samme art, eller av forskjellige arter. Det kan til og med forekomme mellom prokaryoter og medlemmer av andre riker (planter, sopp, dyr).

Bakteriell konjugering. Bildet viser, fra topp til bunn, to bakterier før, under og etter konjugering. Tatt og redigert fra Bruker Magnus Manske på en.wikipedia.

For at konjugasjonsprosessen skal skje, må en av de involverte bakteriene, giveren, ha det genetiske materialet som kan mobiliseres, som vanligvis er representert med plasmider eller transposoner.

Den andre cellen, mottakeren, må mangle disse elementene. De fleste plasmider kan oppdage potensielle mottakerceller som mangler lignende plasmider.

Konjugasjon og seksuell reproduksjon

Bakterier har ikke en organisering av genetisk materiale som ligner på eukaryoter. Disse organismer presenterer ikke seksuell reproduksjon fordi de ikke har reduksjonsinndeling (meiose) for å danne gameter når som helst i livet.

For å oppnå rekombinasjonen av deres genetiske materiale (essensen av seksualitet), har bakterier tre mekanismer: transformasjon, konjugering og transduksjon.

Bakteriell konjugering er ikke en prosess med seksuell reproduksjon. I sistnevnte tilfelle kan det betraktes som en bakteriell versjon av denne typen reproduksjon, siden det innebærer en viss genetisk utveksling.

Strukturer og faktorer involvert i prosessen

Seksuell pili

Også kalt pili F, de er filamentøse strukturer, mye kortere og tynnere enn en flagellum, som består av proteinsubenheter sammenvevd rundt et hulsenter. Dens funksjon er å holde to celler i kontakt under konjugering.

Det er også mulig at det konjugative elementet blir overført til mottakercellen via den sentrale foramen til sexpili.

Konjugative elementer

Det er arvestoffet som vil bli overført under bakteriekonjugasjonsprosessen. Det kan være av en annen karakter, blant dem er:

Ekstrakromosomale DNA-partikler

Disse partiklene er episoder, det vil si plasmider som kan integreres i bakteriekromosomet gjennom en prosess som kalles homolog rekombinasjon. De er preget av å ha en lengde på omtrent 100 kb, så vel som av å ha sitt eget opphav til replikering og overføring.

Celler som har faktor F kalles mannlige celler eller F + celler, mens kvinnelige celler (F-) mangler denne faktoren. Etter konjugering blir F-bakteriene F + og kan fungere som sådan.

Kromosomstrenger

Når homolog rekombinasjon oppstår, binder faktor F seg til bakteriekromosomet; i slike tilfeller kalles det faktor F ', og cellene som har det rekombinante DNA kalles Hfr, for høyfrekvent rekombinasjon.

Under konjugering mellom en Hfr-bakterie og en F-bakterie overfører den første til den andre en streng av dets rekombinante DNA med faktor F. I dette tilfellet blir mottakercellen selv en Hfr-celle.

Det kan bare være én faktor F i en bakterie, enten i ekstrakromosomal form (F) eller rekombinert til bakteriekromosomet (F ').

plasmider

Noen forfattere vurderer plasmider og F-faktorer sammen, og andre forfattere behandler dem hver for seg. Begge er ekstrakromosomale genetiske partikler, men i motsetning til faktor F, integreres ikke plasmider i kromosomer. De er de genetiske elementene som stort sett overføres under konjugasjonsprosessen.

Plasmider består av to deler, en resistensoverføringsfaktor, som er ansvarlig for overføringen av plasmidet, og en annen del som består av flere gener som har informasjonen som koder motstand mot forskjellige stoffer.

Noen av disse genene kan vandre fra et plasmid til et annet i samme celle, eller fra et plasmid til bakteriekromosomet. Disse strukturene kalles transposoner.

Noen forfattere hevder at plasmider som er gunstige for bakterier, faktisk er endosymbionter, mens andre tvert imot kan være bakterielle endoparasitter.

Prosess

Donorcellene produserer sex pili. F-partiklene eller plasmidene som bare er tilstede i disse bakteriene, inneholder den genetiske informasjonen som koder for produksjonen av proteinene som danner pili. På grunn av dette er det bare F + celler som vil presentere disse strukturene.

Sex pili lar donorceller feste seg til mottakercellene først og deretter feste seg sammen.

For å sette i gang overføringen, må de to strengene til DNA-strengen skilles fra hverandre. Først oppstår et kutt i regionen kjent som opprinnelsesstedet til overføring (oriT) til en av strengene. Et relaxaseenzym gjør dette kuttet slik at et heliksenenzym senere begynner prosessen med å separere begge kjedene.

Enzymet kan virke alene eller også ved å danne et kompleks med flere forskjellige proteiner. Dette komplekset er kjent under navnet relaxosome.

Umiddelbart starter separasjonen av kjedene, vil overføringen av en av strengene begynne, som først vil ende når den komplette streng har passert til mottakercellen, eller når de to bakteriene skilles ut.

For å fullføre overføringsprosessen, syntetiserer både celler, mottaker og giver, den komplementære streng, og kjeden får sirkulert igjen. Som sluttprodukt er begge bakteriene nå F + og kan fungere som givere med F-bakterier.

Plasmider er de genetiske elementene som oftest overføres på denne måten. Konjugasjonskapasiteten avhenger av tilstedeværelsen i bakterien av konjugative plasmider som inneholder den genetiske informasjonen som er nødvendig for en slik prosess.

applikasjoner

Konjugering har blitt brukt i genteknologi som et verktøy for å overføre genetisk materiale til forskjellige destinasjoner. Det har tjent til å overføre genetisk materiale fra bakterier til forskjellige eukaryote og prokaryote reseptorceller, og til og med til isolerte mitokondrier fra pattedyr.

En av de slektene av bakterier som har blitt brukt mest vellykket for å oppnå denne typen overføring er Agrobacterium, som har blitt brukt alene, eller i forbindelse med tobakksmosaikkviruset.

Blant artene genetisk transformert av Agrobacterium er gjær, sopp, andre bakterier, alger og dyreceller.

Transformasjon av Agrobacterium tumefaciens til en plantecelle. Tatt og redigert fra: J LEVIN W.

referanser

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall & BJ McCarthy (1978). Mikrobiologi. 2. utgave. Holt, Rinehart og Winston.
2. C. Lyre. Agrobacterium. I lifter. Gjenopprettet fra lifeder.com.
3. Bakteriell konjugering. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.
4. R. Carpa (2010). Genetisk rekombinasjon i bakterier: horisonten for begynnelsen av seksualitet i levende organismer. Elba Bioflux.
5. Prokaryotisk konjugering. På Wikipedia. Gjenopprettet fra es.wikipedia.org.
6. LS Frost & G. Koraimann (2010). Regulering av bakteriell konjugering: balanseringsmulighet med motgang. Fremtidig mikrobiologi.
7. E.Hogg (2005). Essensiell mikrobiologi. John Wiley & Sons Ltd.