BAKTĒRIJU KONJUGĀCIJA: PROCESS, STRUKTŪRA UN FAKTORI - BIOLOĢIJA - 2025

Baktēriju konjugācija ir nodot vienā virzienā ģenētisko materiālu no donora baktērija citam saņēmējam, ar fizisku kontaktu starp ar divām šūnām. Šāda veida process var notikt gan reaģējošās baktērijās, gan tajās, kas nereaģē uz Grama traipu, gan arī streptomicītos.

Konjugācija var notikt starp vienas sugas vai dažādu sugu baktērijām. Tas var rasties pat starp prokariotiem un citu karaļvalstu locekļiem (augiem, sēnītēm, dzīvniekiem).

Baktēriju konjugācija. Attēlā no augšas uz leju redzamas divas baktērijas pirms konjugācijas, tās laikā un pēc tās. Uzņemts un rediģēts no lietotāja Magnus Manske vietnē en.wikipedia.

Lai notiktu konjugācijas process, vienai no iesaistītajām baktērijām, donoram, jābūt mobilizējamam ģenētiskajam materiālam, ko parasti attēlo plazmīdas vai transposoni.

Otrajai šūnai, saņēmējam, šie elementi jātrūkst. Lielākā daļa plazmidu var atklāt potenciālās saņēmēja šūnas, kurām trūkst līdzīgu plazmidu.

Konjugācija un seksuāla reprodukcija

Baktērijām nav tāda ģenētiskā materiāla organizācijas, kas būtu līdzīga eikariotu organizācijai. Šie organismi neveido seksuālu pavairošanu, jo tie neveido samazinošu dalīšanos (mejozi), lai veidotu gametas jebkurā savas dzīves laikā.

Lai panāktu ģenētiskā materiāla rekombināciju (seksualitātes būtību), baktērijām ir trīs mehānismi: transformācija, konjugācija un transdukcija.

Baktēriju konjugācija nav seksuālās reprodukcijas process. Pēdējā gadījumā to var uzskatīt par šāda veida reprodukcijas baktēriju versiju, jo tā saistīta ar zināmu ģenētisko apmaiņu.

Procesā iesaistītās struktūras un faktori

Seksuālie pili

Sauktas arī par pili F, tās ir pavedienveida struktūras, daudz īsākas un plānākas nekā flagellum, ko veido olbaltumvielu apakšvienības, kas savijušās ap dobu centru. Tās funkcija ir konjugācijas laikā uzturēt kontaktus divām šūnām.

Ir arī iespējams, ka konjugācijas elements tiek pārnests uz saņēmēja šūnu caur seksa pili centrālajiem forameniem.

Konjugējošie elementi

Tas ir ģenētiskais materiāls, kas tiks nodots baktēriju konjugācijas procesā. Tam var būt atšķirīgs raksturs, starp tiem ir:

Ekstrahromosomu DNS daļiņas

Šīs daļiņas ir epizomas, tas ir, plazmīdas, kuras var integrēt baktēriju hromosomā, izmantojot procesu, ko sauc par homoloģisko rekombināciju. Viņiem raksturīgs garums aptuveni 100 kb, kā arī tiem ir sava replikācijas un pārvietošanas izcelsme.

Šūnas, kurās ir F faktors, sauc par vīriešu dzimuma šūnām vai F + šūnām, savukārt sieviešu šūnām (F-) šī faktora trūkst. Pēc konjugācijas F-baktērijas kļūst par F + un var darboties kā tādas.

Hromosomu šķipsnas

Kad notiek homoloģiska rekombinācija, faktors F saistās ar baktēriju hromosomu; šādos gadījumos to sauc par faktoru F ', un šūnas, kurās ir rekombinantā DNS, sauc par Hfr, lai iegūtu augstas frekvences rekombināciju.

Konjugācijas laikā starp Hfr baktēriju un F baktēriju, pirmā pārnes otrajai tās rekombinētās DNS virkni ar faktoru F. Šajā gadījumā pati saņēmēja šūna pati kļūst par Hfr šūnu.

Baktērijā var būt tikai viens faktors F - vai nu ekstrahromosomāli (F), vai rekombinēti ar baktēriju hromosomu (F ’).

Plazmīdas

Daži autori aplūko plazmīdas un F faktorus kopā, un citi autori tos apstrādā atsevišķi. Abas ir ārpushromosomu ģenētiskās daļiņas, taču atšķirībā no F faktora plazmīdas neintegrējas hromosomās. Tie ir ģenētiskie elementi, kas pārsvarā tiek pārnesti konjugācijas procesa laikā.

Plazmīdas sastāv no divām daļām: pretestības pārnešanas koeficienta, kas atbild par plazmīdas pārnešanu, un citas daļas, kas sastāv no vairākiem gēniem, kuriem ir informācija, kas kodē izturību pret dažādām vielām.

Daži no šiem gēniem tajā pašā šūnā var migrēt no vienas plazmīdas uz otru vai no plazmides uz baktēriju hromosomu. Šīs struktūras sauc par transposoniem.

Daži autori apgalvo, ka baktērijām labvēlīgās plazmīdas faktiski ir endosimbionti, savukārt citi, gluži pretēji, var būt baktēriju endoparazīti.

Process

Donoru šūnas rada dzimuma pili. F daļiņas vai plazmīdas, kas atrodas tikai šajās baktērijās, satur ģenētisko informāciju, kas kodē olbaltumvielu ražošanu, kas veido pili. Tādēļ šīs struktūras parādīs tikai F + šūnas.

Sekss ļauj donoru šūnām vispirms piestiprināties pie saņēmēja šūnām un pēc tam salipt.

Lai sāktu pārnešanu, abas DNS virknes šķiras ir jānodala. Pirmkārt, griezums notiek reģionā, ko sauc par vienas no dzīslām pārnešanas (oriT) sākumu. Relaksāzes enzīms padara šo griezumu tā, ka vēlāk helikāzes enzīms sāk abu ķēžu atdalīšanas procesu.

Ferments var darboties viens pats vai arī veidojot kompleksu ar vairākiem dažādiem proteīniem. Šis komplekss ir pazīstams ar nosaukumu relaxosome.

Nekavējoties sākot ķēžu atdalīšanu, sāksies vienas šķipsnas pārnešana, kas beigsies tikai tad, kad visa dzīsla būs pārgājusi saņēmēja šūnā vai kad abas baktērijas atdalīsies.

Lai pabeigtu pārnešanas procesu, gan šūnas, gan saņēmējs, gan donors, sintezē papildinošo virkni, un ķēdei liek atkal cirkulēt. Kā galaprodukts abas baktērijas tagad ir F + un var darboties kā F-baktēriju donori.

Plazmīdas ir ģenētiskie elementi, ko visbiežāk pārraida šādā veidā. Konjugācijas spēja ir atkarīga no konjugējošu plazmīdu klātbūtnes baktērijās, kas satur ģenētisko informāciju, kas nepieciešama šādam procesam.

Lietojumprogrammas

Konjugācija ir izmantota gēnu inženierijā kā līdzeklis ģenētiskā materiāla pārvietošanai uz dažādiem galamērķiem. Tas kalpoja ģenētiskā materiāla pārnešanai no baktērijām uz dažādām eikariotu un prokariotu receptoru šūnām un pat uz izolētām zīdītāju mitohondrijiem.

Viena no baktēriju ģintīm, kas visveiksmīgāk izmantota šāda veida pārnešanai, ir Agrobacterium, kuru lieto atsevišķi vai kopā ar tabakas mozaīkas vīrusu.

Starp sugām, kuras ģenētiski pārveidojusi Agrobacterium, ir raugi, sēnītes, citas baktērijas, aļģes un dzīvnieku šūnas.

Agrobacterium tumefaciens transformācija augu šūnā. Uzņemts un rediģēts no: J LEVIN W.

Atsauces

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall un BJ McCarthy (1978). Mikrobioloģija. 2. izdevums. Holts, Rineharts un Vinstons.
2. C. Lyre. Agrobacterium. Dzīves laikā. Atgūts no vietnes lifeder.com.
3. Baktēriju konjugācija. Vietnē Wikipedia. Atgūts no vietnes en.wikipedia.org.
4. R. Karpa (2010). Ģenētiskā rekombinācija baktērijās: seksualitātes sākuma horizonts dzīvos organismos. Elba Bioflux.
5. Prokariotu konjugācija. Vietnē Wikipedia. Atjaunots no es.wikipedia.org.
6. LS Frost & G. Koraimann (2010). Baktēriju konjugācijas regulēšana: līdzsvarošanas iespēja ar nelaimi. Nākotnes mikrobioloģija.
7. E.Hoggs (2005). Būtiskā mikrobioloģija. John Wiley & Sons Ltd.