BAKTERIÁLNA KONJUGÁCIA: PROCES, ŠTRUKTÚRA A FAKTORY - BIOLÓGIE - 2026

Konjugácia je prenos v jednom smere genetického materiálu od darcu baktérie inému príjemcovi, fyzickým kontaktom medzi na dve bunky. Tento typ procesu sa môže vyskytovať tak v baktériách, ktoré reagujú, ako v baktériách, ktoré nereagujú na Gramovo farbenie, ale aj v streptomycetách.

K konjugácii môže dôjsť medzi baktériami rovnakého druhu alebo rôznych druhov. Môže sa dokonca vyskytnúť medzi prokaryotmi a členmi iných kráľovstiev (rastlín, húb, zvierat).

Bakteriálna konjugácia. Obrázok ukazuje, od zhora nadol, dve baktérie pred, počas a po konjugácii. Prevzaté a upravené používateľom Magnus Manske na en.wikipedia.

Aby došlo k procesu konjugácie, musí jedna z prítomných baktérií, darca, vlastniť genetický materiál, ktorý môže byť mobilizovaný, ktorý je všeobecne predstavovaný plazmidmi alebo transpozónmi.

Druhá bunka, príjemca, musí mať tieto prvky. Väčšina plazmidov môže detegovať potenciálne recipientné bunky, ktorým chýbajú podobné plazmidy.

Konjugácia a sexuálna reprodukcia

Baktérie nemajú organizáciu genetického materiálu podobnú organizmu ako eukaryoty. Tieto organizmy nepredstavujú sexuálnu reprodukciu, pretože nepredstavujú redukčné delenie (meiózu), ktoré by tvorilo gamety kedykoľvek v ich živote.

Aby sa dosiahla rekombinácia ich genetického materiálu (podstata sexuality), baktérie majú tri mechanizmy: transformáciu, konjugáciu a transdukciu.

Bakteriálna konjugácia teda nie je procesom sexuálnej reprodukcie. V druhom prípade sa môže považovať za bakteriálnu verziu tohto typu rozmnožovania, pretože zahŕňa určitú genetickú výmenu.

Štruktúry a faktory zapojené do procesu

Sexuálne pili

Tiež sa nazývajú pili F, sú vláknité štruktúry, omnoho kratšie a tenšie ako bičík, tvorené proteínovými podjednotkami prepletenými okolo dutého stredu. Jeho funkciou je udržať dve bunky v kontakte počas konjugácie.

Je tiež možné, aby sa konjugačný prvok preniesol do recipientnej bunky cez centrálne foramen pohlavných pili.

Konjugačné prvky

Je to genetický materiál, ktorý sa bude prenášať počas procesu bakteriálnej konjugácie. Môže to byť inej povahy, medzi inými sú:

Častice extrachromozomálnej DNA

Tieto častice sú epizómy, to znamená plazmidy, ktoré sa môžu integrovať do bakteriálneho chromozómu prostredníctvom procesu nazývaného homológna rekombinácia. Vyznačujú sa dĺžkou približne 100 kb, ako aj vlastným pôvodom replikácie a prenosu.

Bunky, ktoré majú faktor F, sa nazývajú samčie bunky alebo bunky F +, zatiaľ čo ženským bunkám (F-) tento faktor chýba. Po konjugácii sa F-baktérie stanú F + a môžu ako také pôsobiť.

Chromozómové pramene

Keď dôjde k homológnej rekombinácii, faktor F sa viaže na bakteriálny chromozóm; v takých prípadoch sa nazýva faktor F 'a bunky, ktoré majú rekombinantnú DNA, sa nazývajú Hfr, pre vysokofrekvenčnú rekombináciu.

Počas konjugácie medzi baktériou Hfr a baktériou F sa prvá z nich prenesie na druhú vlákno svojej rekombinovanej DNA s faktorom F. V tomto prípade sa samotná recipientná bunka stáva bunkou Hfr.

V baktérii môže byť iba jeden faktor F, buď v extrachromozomálnej forme (F) alebo rekombinovaný s bakteriálnym chromozómom (F ').

plazmidy

Niektorí autori zvažujú plazmidy a F faktory spoločne a iní autori sa k nim zaobchádzajú osobitne. Obidve sú extrachromozomálne genetické častice, ale na rozdiel od faktora F sa plazmidy neintegrujú do chromozómov. Sú to genetické prvky, ktoré sa väčšinou prenášajú počas procesu konjugácie.

Plazmidy sa skladajú z dvoch častí: faktoru prenosu rezistencie, ktorý je zodpovedný za prenos plazmidu, a ďalšej časti pozostávajúcej z viacerých génov, ktoré majú informácie, ktoré kódujú rezistenciu na rôzne látky.

Niektoré z týchto génov môžu migrovať z jedného plazmidu do druhého v rovnakej bunke alebo z plazmidu na bakteriálny chromozóm. Tieto štruktúry sa nazývajú transpozóny.

Niektorí autori tvrdia, že plazmidy prospešné pre baktérie sú vlastne endosymbionty, zatiaľ čo iní môžu byť naopak bakteriálnymi endoparazitmi.

proces

Darcovské bunky produkujú pohlavnú pili. F častice alebo plazmidy prítomné iba v týchto baktériách obsahujú genetickú informáciu, ktorá kóduje produkciu proteínov, ktoré tvoria pili. Z tohto dôvodu budú tieto štruktúry prezentovať iba bunky F +.

Sex pili umožňuje darcovským bunkám, aby sa najskôr pripojili k bunkám príjemcu a potom sa držali spolu.

Aby sa mohol zahájiť prenos, musia sa oddeliť dva vlákna reťazca DNA. Najprv nastane rez v oblasti známej ako pôvod prenosu (oriT) jedného z prameňov. Enzym relaxázy robí tento rez tak, že neskôr helikázový enzým začne proces separácie oboch reťazcov.

Enzým môže pôsobiť samostatne alebo tiež vytvorením komplexu s niekoľkými rôznymi proteínmi. Tento komplex je známy pod menom relaxosóm.

Okamžitým začatím separácie reťazcov sa začne prenos jedného z prameňov, ktorý sa skončí až vtedy, keď úplné vlákno prejde do recipientnej bunky alebo keď sa obe baktérie oddelia.

Aby sa dokončil proces prenosu, tak bunky, príjemca aj darca, syntetizujú komplementárne vlákno a reťaz sa znova nechá cirkulovať. Ako konečný produkt sú obe baktérie F + a môžu pôsobiť ako darcovia F-baktérií.

Plazmidy sú geneticky najčastejšie prenášané týmto spôsobom. Konjugačná kapacita závisí od prítomnosti konjugačných plazmidov v baktérii, ktoré obsahujú genetické informácie potrebné pre taký proces.

aplikácia

Konjugácia sa používa v genetickom inžinierstve ako nástroj na prenos genetického materiálu do rôznych cieľov. Slúži na prenos genetického materiálu z baktérií do rôznych receptorových eukaryotických a prokaryotických buniek a dokonca na izolované mitochondrie cicavcov.

Jedným z rodov baktérií, ktoré sa najúspešnejšie používajú na dosiahnutie tohto typu prenosu, je Agrobacterium, ktoré sa používa samotné alebo v spojení s vírusom tabakovej mozaiky.

Medzi druhy geneticky transformované Agrobacterium patria kvasinky, huby, iné baktérie, riasy a živočíšne bunky.

Transformácia pomocou Agrobacterium tumefaciens na rastlinnú bunku. Prevzaté a upravené: J LEVIN W.

Referencie

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall a BJ McCarthy (1978). Mikrobiológie. 2. vydanie. Holt, Rinehart a Winston.
2. C. Lyre. Agrobacterium. V ťahači. Obnovené zo stránky lifeder.com.
3. Bakteriálna konjugácia. Na Wikipédii. Obnovené z en.wikipedia.org.
4. R. Carpa (2010). Genetická rekombinácia v baktériách: horizont začiatku sexuality v živých organizmoch. Elba Bioflux.
5. Prokaryotická konjugácia. Na Wikipédii. Obnovené zo stránky es.wikipedia.org.
6. LS Frost a G. Koraimann (2010). Regulácia bakteriálnej konjugácie: vyváženie príležitostí a nepriaznivého stavu. Budúca mikrobiológia.
7. E.Hogg (2005). Esenciálna mikrobiológia. John Wiley & Sons Ltd.