Bakterienkonjugationsprozess, Struktur und Faktoren

Der Bakterienkonjugation Es ist die Übertragung in eine einzelne Richtung des genetischen Materials von einem Spenderbakterium zu einem anderen Empfänger, durch physikalischen Kontakt zwischen beiden Zellen. Diese Art von Prozess kann sowohl in Bakterien, die reagieren, als auch in Personen auftreten, die nicht auf Grammfärbung reagieren, und auch in Streptomyceten.

Konjugation kann zwischen Bakterien derselben Spezies oder verschiedener Arten auftreten. Es kann sogar zwischen Prokaryoten und Mitgliedern anderer Königreich auftreten (Pflanzen, Pilze, Tiere).

Bakterienkonjugation. Das Bild zeigt von oben nach unten zwei Bakterien vor, während und nach der Konjugation. Von Benutzer Magnus Manske aufgenommen und bearbeitet.Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0/]].

Um den Konjugationsprozess aufzurufen, muss einer der beteiligten Bakterien, der Spender, das genetische Material besitzen, das mobilisiert werden kann, das im Allgemeinen durch Plasmide oder Transposons dargestellt wird.

Die andere Zelle, der Empfänger, muss diese Elemente fehlen. Die meisten Plasmide können potenzielle Empfangszellen nachweisen, denen ähnliche Plasmide fehlen.

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Konjugation und sexuelle Reproduktion

Bakterien präsentieren keine Organisation des genetischen Materials, ähnlich der von Eukaryoten. Diese Organismen präsentieren keine sexuelle Reproduktion, da sie keine Reduktion (Meiose) zur Bildung von Gameten zu jeder Zeit ihres Lebens präsentieren.

Um die Rekombination ihres genetischen Materials (Essenz der Sexualität) zu erreichen, haben Bakterien drei Mechanismen: Transformation, Konjugation und Transduktion.

Die bakterielle Konjugation ist also kein Prozess der sexuellen Reproduktion. Im letzten Fall kann es als bakterielle Version dieser Art der Fortpflanzung angesehen werden, da es sich um einen genetischen Austausch handelt.

Strukturen und Faktoren, die am Prozess beteiligt sind

Sexuelle Pili

Auch Pili F genannt, sind sie filamentöse Strukturen, viel kürzer und dünner als eine Geißel, die durch Proteinuntereinheiten gebildet wird, die miteinander verflochten sind, um ein Hohlzentrum. Seine Funktion besteht darin, zwei Zellen während der Konjugation in Kontakt zu halten.

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Es ist auch möglich, dass das konjugative Element mittels des zentralen Lochs des sexuellen Pili in die empfangende Zelle übertragen wird.

Konjugative Elemente

Es ist das genetische Material, das während des bakteriellen Konjugationsprozesses übertragen wird. Es kann unterschiedlich sein, darunter:

Extrakromosomale DNA -Partikel (Faktor f)

Diese Partikel sind Episomen, dh Plasmide, die durch einen Prozess, der als homologe Rekombination bezeichnet wird, in das bakterielle Chromosom integriert werden können. Sie zeichnen sich durch eine Länge von ca. 100 KB und ihren eigenen Ursprung der Replikation und Übertragung aus.

Die Zellen mit dem F-Faktor werden als männliche Zellen oder F+-Zellen bezeichnet, während weibliche Zellen (F-) den Faktor fehlen. Sobald die Konjugation durchgeführt wurde, können die Bakterien F-+ und können als solche wirken.

Chromosomen

Wenn eine homologe Rekombination auftritt, verbindet sich Faktor F mit dem bakteriellen Chromosom; In solchen Fällen heißt es Faktor f.

Während der Konjugation zwischen einem HFR-Bakterien und einem F-Bakterium überträgt der erste auf den zweiten einen Strang seiner rekombinierten DNA mit Faktor F-Faktor. In diesem Fall wird die empfangende Zelle wiederum zu einer HFR -Zelle.

Es kann nur einen F -Faktor in einem Bakterium geben, entweder in einer extra -romemalen Form (f) oder in das bakterielle Chromosom (F ') rekombiniert.

Plasmide

Einige Autoren betrachten Plasmide zusammen und die Faktoren f, und andere Autoren behandeln sie separat. Beide sind extrakromatische genetische Partikel, aber im Gegensatz zu Faktor F werden Plasmide nicht in Chromosomen integriert. Sie sind die genetischen Elemente, die während des Konjugationsprozesses größtenteils übertragen werden.

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Die Plasmide bestehen aus zwei Teilen; ein Widerstandstransferfaktor, der für die Übertragung des Plasmids und einen anderen Teil verantwortlich ist, der durch mehrere Gene gebildet wird, die die Informationen haben, die den Widerstand gegen verschiedene Substanzen codieren.

Einige dieser Gene können von einem Plasmid zum anderen aus derselben Zelle oder von einem Plasmid zum bakteriellen Chromosom wandern. Diese Strukturen werden als Transposons bezeichnet.

Einige Autoren argumentieren, dass die vorteilhaften Plasmide für Bakterien wirklich endosimbiones sind, während andere im Gegenteil bakterielle Endoparasiten sein können.

Verfahren

Spenderzellen produzieren sexuelle Pili. Die Partikel von oder die Plasmide, die nur in diesen Bakterien vorhanden sind, enthalten die genetischen Information, die die Produktion der Proteine ​​codiert. Aus diesem Grund präsentieren nur F+ -Zellen diese Strukturen.

Sex Pili erlauben in erster Linie, dass Spenderzellen an den empfangenden Zellen fixiert sind und dann zusammen bleiben.

Um die Übertragung zu starten, müssen die beiden Stränge der DNA -Kette getrennt werden. Erstens tritt ein Schnitt in der Region auf, die als Ursprung der Übertragung (ORIT) eines der Stränge bekannt ist. Ein Enzym -Relaxase macht diesen Schnitt so, dass ein Helikase -Enzym mit dem Prozess der Trennung beider Ketten beginnt.

Das Enzym kann allein wirken oder auch einen Komplex mit mehreren verschiedenen Proteinen bilden. Dieser Komplex ist als Relaxosom bekannt.

Sofort beginnt die Trennung der Ketten die Übertragung eines der Stränge, was nur zu dem Schluss kommt, wann der vollständige Strang an die empfangende Zelle geleitet ist oder wenn die beiden Bakterien getrennt sind.

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Um den Transferprozess zu beenden, synthetisieren sowohl Zellen, Empfänger als auch Donor den komplementären Strang, und die Kette wird erneut kreisförmig gemacht. Als Endprodukt sind beide Bakterien jetzt F+ und können als Spender mit B -Bakterien fungieren-.

Die Plasmide sind die genetischen Elemente, die auf diese Weise am häufigsten übertragen werden. Die Konjugationskapazität hängt von der Anwesenheit im Bakterium konjugierter Plasmide ab, die die für einen solchen Prozess erforderlichen genetischen Informationen enthalten.

Anwendungen

Die Konjugation wurde in der Gentechnik als Instrument zur Übertragung von genetischem Material auf verschiedene Ziele verwendet. Es hat dazu dient, genetisches Material aus Bakterien auf verschiedene eukaryotische Zellen zu übertragen und Prokaryoten zu empfangen, und sogar mitochondrien isolierte Säugetiere.

Eines der Bakteriengenres, die erfolgreicher verwendet wurden, um diese Art von Transfer zu erreichen, ist Agrobakterium, die allein oder zusammen mit dem Tabakmosaikvirus verwendet wurde.

Unter den gentechnisch transformierten Arten durch Agrobakterium Es sind Hefen, Pilze, andere Bakterien, Algen und Tierzellen.

Transformation durch Agrobacterium swimfaciens in die Zelle einer Pflanze. Genommen und bearbeitet von: J Levin W [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]].

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