- Спряжение и половое размножение
- Структуры и факторы, участвующие в процессе
- Половые пили
- Конъюгативные элементы
- Внехромосомные частицы ДНК
- Хромосомные нити
- Плазмиды
- Обработать
- Приложения
- Ссылки
Бактериальной конъюгации является передача в одном направлении генетического материала от бактерии - донора к другому получателю, путем физического контакта между с двумя ячейками. Этот тип процесса может происходить как у бактерий, которые реагируют, так и у тех, которые не реагируют на окрашивание по Граму, а также у стрептомицетов.
Конъюгация может происходить между бактериями одного или разных видов. Это может происходить даже между прокариотами и представителями других царств (растений, грибов, животных).
Бактериальная конъюгация. На изображении сверху вниз показаны две бактерии до, во время и после конъюгации. Взято и отредактировано пользователем Magnus Manske на en.wikipedia.
Для того, чтобы произошел процесс конъюгации, одна из участвующих бактерий, донор, должна обладать генетическим материалом, который может быть мобилизован, который обычно представлен плазмидами или транспозонами.
В другой ячейке, получателе, эти элементы должны отсутствовать. Большинство плазмид могут обнаруживать потенциальные клетки-реципиенты, в которых отсутствуют аналогичные плазмиды.
Спряжение и половое размножение
У бактерий нет организации генетического материала, подобной структуре эукариот. У этих организмов нет полового размножения, потому что у них нет редукционного деления (мейоза) для образования гамет в любой момент своей жизни.
Для достижения рекомбинации своего генетического материала (сущности сексуальности) у бактерий есть три механизма: трансформация, конъюгация и трансдукция.
Таким образом, бактериальная конъюгация - это не процесс полового размножения. В последнем случае его можно рассматривать как бактериальную версию этого типа воспроизводства, поскольку он предполагает некоторый генетический обмен.
Структуры и факторы, участвующие в процессе
Половые пили
Также называемые пили F, они представляют собой нитевидные структуры, намного короче и тоньше жгутика, состоящие из белковых субъединиц, переплетенных вокруг полого центра. Его функция - поддерживать контакт двух клеток во время конъюгации.
Также возможно, что конъюгативный элемент передается клетке-реципиенту через центральное отверстие половых пилей.
Конъюгативные элементы
Это генетический материал, который будет передаваться в процессе конъюгации бактерий. Он может иметь разный характер, среди них:
Внехромосомные частицы ДНК
Эти частицы представляют собой эписомы, то есть плазмиды, которые могут быть интегрированы в бактериальную хромосому посредством процесса, называемого гомологичной рекомбинацией. Они характеризуются тем, что имеют длину примерно 100 т.п.н., а также имеют собственный источник репликации и переноса.
Клетки, которые обладают фактором F, называются мужскими клетками или F + клетками, в то время как женские клетки (F-) не имеют этого фактора. После конъюгации F- бактерии становятся F + и могут действовать как таковые.
Хромосомные нити
Когда происходит гомологичная рекомбинация, фактор F связывается с бактериальной хромосомой; в таких случаях он называется фактором F ', а клетки, которые имеют рекомбинантную ДНК, называются Hfr для высокочастотной рекомбинации.
Во время конъюгации между бактерией Hfr и F-бактерией первая передает второй цепи своей рекомбинантной ДНК с фактором F. В этом случае клетка-реципиент сама становится клеткой Hfr.
В бактерии может быть только один фактор F, либо во внехромосомной форме (F), либо рекомбинированный с бактериальной хромосомой (F ').
Плазмиды
Некоторые авторы рассматривают плазмиды и факторы F вместе, а другие авторы рассматривают их отдельно. Оба являются внехромосомными генетическими частицами, но, в отличие от фактора F, плазмиды не интегрируются в хромосомы. Это генетические элементы, которые в основном передаются в процессе конъюгации.
Плазмиды состоят из двух частей: фактора переноса устойчивости, который отвечает за перенос плазмиды, и другой части, состоящей из нескольких генов, которые содержат информацию, кодирующую устойчивость к различным веществам.
Некоторые из этих генов могут мигрировать из одной плазмиды в другую в той же клетке или из плазмиды в бактериальную хромосому. Эти структуры называются транспозонами.
Некоторые авторы утверждают, что плазмиды, полезные для бактерий, на самом деле являются эндосимбионтами, а другие могут, наоборот, быть бактериальными эндопаразитами.
Обработать
Донорские клетки производят половые пили. Частицы F или плазмиды, присутствующие только в этих бактериях, содержат генетическую информацию, которая кодирует продукцию белков, образующих пили. По этой причине только клетки F + будут представлять эти структуры.
Половые пили позволяют донорским клеткам сначала прикрепляться к клеткам-реципиентам, а затем слипаться.
Чтобы начать перенос, необходимо разделить две нити цепи ДНК. Во-первых, разрез происходит в области, известной как начало передачи (oriT) одной из нитей. Фермент релаксаза делает этот разрез, так что позже фермент геликаза начинает процесс разделения обеих цепей.
Фермент может действовать самостоятельно или также образуя комплекс с несколькими разными белками. Этот комплекс известен под названием релаксосома.
Сразу же после начала разделения цепей начнется перенос одной из цепей, который закончится только тогда, когда вся цепочка перейдет к клетке-реципиенту или когда две бактерии разделятся.
Чтобы завершить процесс переноса, обе клетки, реципиент и донор, синтезируют комплементарную цепь, и цепь снова начинает циркулировать. В качестве конечного продукта обе бактерии теперь являются F + и могут действовать как доноры с F-бактериями.
Плазмиды - это генетические элементы, наиболее часто передаваемые таким образом. Способность к конъюгации зависит от наличия в бактерии конъюгативных плазмид, которые содержат генетическую информацию, необходимую для такого процесса.
Приложения
Конъюгация использовалась в генной инженерии как инструмент для передачи генетического материала в разные места назначения. Он служил для переноса генетического материала от бактерий к различным рецепторам эукариотических и прокариотических клеток и даже к изолированным митохондриям млекопитающих.
Одним из родов бактерий, которые наиболее успешно применялись для передачи этого типа, является Agrobacterium, который применялся отдельно или в сочетании с вирусом табачной мозаики.
Среди видов, генетически трансформированных Agrobacterium, есть дрожжи, грибы, другие бактерии, водоросли и клетки животных.
Трансформация Agrobacterium tumefaciens в растительную клетку. Взято и отредактировано: J LEVIN W.
Ссылки
- Э. У. Нестер, CE Робертс, Н. Н. Пирсолл и Б. Дж. Маккарти (1978). Микробиология. 2-е издание. Холт, Райнхарт и Уинстон.
- К. Лира. Agrobacterium. В жизни. Восстановлено с lifeder.com.
- Бактериальная конъюгация. В Википедии. Восстановлено с en.wikipedia.org.
- Р. Карпа (2010). Генетическая рекомбинация у бактерий: горизонт начала сексуальности в живых организмах. Эльба Биофлюкс.
- Прокариотическая конъюгация. В Википедии. Восстановлено с es.wikipedia.org.
- LS Frost и G. Koraimann (2010). Регулирование бактериальной конъюгации: уравновешивание возможностей с невзгодами. Будущая микробиология.
- Э. Хогг (2005). Основы микробиологии. John Wiley & Sons Ltd.