BAKTERIÁLIS KONJUGÁCIÓ: FOLYAMAT, SZERKEZET ÉS TÉNYEZŐK - BIOLÓGIA - 2026

A bakteriális konjugáció célja, hogy a genetikai anyagot egy irányba átvigye a donor baktériumból egy másik recipiensbe, a két sejt közötti fizikai érintkezés révén. Ez a fajta eljárás fordulhat elő mind reagáló baktériumokban, mind azokban, amelyek nem reagálnak a Gram-foltra, és sztreptomicitákban is.

Konjugáció fordulhat elő ugyanazon faj, vagy különböző faj baktériumai között. Még a prokarióták és más királyságok tagjai (növények, gombák, állatok) között is előfordulhat.

Bakteriális konjugáció. A kép fentről lefelé mutat két baktériumot a konjugáció előtt, alatt és után. A Magnus Manske felhasználói felvétele és szerkesztése az en.wikipedia oldalon.

A konjugációs folyamat bekövetkezéséhez az érintett baktériumok egyikének, a donornak rendelkeznie kell a mobilizálható genetikai anyaggal, amelyet általában plazmidok vagy transzpozonok képviselnek.

A másik cellának, a címzettnek, hiányozniuk kell ezekből az elemekből. A legtöbb plazmid olyan potenciális recipiens sejteket képes detektálni, amelyekben hiányzik hasonló plazmidok.

Konjugáció és szexuális szaporodás

A baktériumok genetikai anyagának szervezete nem hasonló az eukariótákhoz. Ezek az organizmusok nem jelentenek szexuális szaporodást, mivel nem mutatnak redukciós osztódást (mejozist) az ivarsejtek kialakulásához az életük bármikor.

A genetikai anyag (a szexualitás lényege) rekombinációjának elérése érdekében a baktériumoknak három mechanizmusa van: transzformáció, konjugáció és transzdukció.

A bakteriális konjugáció tehát nem a szexuális szaporodás folyamata. Az utóbbi esetben ez a szaporodás bakteriális változatának tekinthető, mivel bizonyos genetikai cserét igényel.

A folyamatban részt vevő struktúrák és tényezők

Szexuális pili

Pili F néven is rostos szerkezetűek, sokkal rövidebbek és vékonyabbak, mint a flagellum, és egy üreges központ körül összefonódó protein alegységekből állnak. Feladata, hogy két sejtet érintkezésben tartson a konjugáció során.

Az is lehetséges, hogy a konjugációs elemet a nemi pili központi foramenjein keresztül juttatják át a recipiens sejtekbe.

Konjugációs elemek

A genetikai anyag kerül át a bakteriális konjugációs folyamat során. Ettől eltérő lehet, többek között a következők:

Extrakromoszómális DNS részecskék

Ezek a részecskék epizómák, azaz plazmidok, amelyek a homológ rekombinációnak nevezett folyamat révén integrálhatók a bakteriális kromoszómába. Jellemzőik körülbelül 100 kb hosszúságúak, valamint saját replikációs és transzfer-eredetük.

Az F faktorral rendelkező sejteket hímsejteknek vagy F + sejteknek nevezzük, míg a női sejteknek (F-) ez a faktor hiányzik. Konjugáció után az F-baktériumok F + -kká válnak, és így viselkedhetnek.

Kromoszóma szálak

Homológ rekombináció esetén az F-faktor kötődik a baktérium kromoszómájához; ilyen esetekben F 'faktornak nevezzük, és a rekombináns DNS-sel rendelkező sejteket Hfr-nek hívjuk a nagyfrekvenciás rekombinációhoz.

A Hfr-baktérium és az F-baktérium közötti konjugáció során az előbbi rekombinált DNS-szálat egy F-faktorral továbbítja. Ebben az esetben a recipiens sejt maga Hfr-sejtré válik.

A baktériumban csak egy F-faktor lehet, akár extrakromoszómális formában (F), akár rekombinálva a baktérium kromoszómájához (F ').

A plazmidok

Egyes szerzők együttesen vizsgálják a plazmidokat és az F faktorokat, mások pedig külön kezelik őket. Mindkettő extrakromoszómális genetikai részecske, de az F faktorral ellentétben a plazmidok nem integrálódnak a kromoszómákba. Ezek a genetikai elemek, amelyek főleg a konjugációs folyamat során terjednek.

A plazmidok két részből állnak: egy rezisztenciaátvivő tényezőből, amely felelős a plazmid átviteléből, és egy másik részből áll, amely több gént tartalmaz, amelyek információi vannak kódolva a különböző anyagokkal szembeni rezisztenciát.

Ezeknek a géneknek egy része migrálhat ugyanazon sejt egyik plazmidjából a másikba, vagy egy plazmidból a baktérium kromoszómájába. Ezeket a struktúrákat transzpozonoknak nevezzük.

Egyes szerzők azt állítják, hogy a baktériumok számára előnyös plazmidok valójában endosimbiontok, mások éppen ellenkezőleg, bakteriális endoparaziták lehetnek.

Folyamat

A donor sejtek előállítják a nemi piliákat. A csak ezekben a baktériumokban jelen lévő F-részecskék vagy plazmidok tartalmazzák azokat a genetikai információkat, amelyek a pilliákat alkotó fehérjék termelését kódolják. Emiatt csak az F + sejtek mutatják be ezeket a struktúrákat.

A nemi állatok lehetővé teszik, hogy a donor sejtek először kapcsolódjanak a recipiens sejtekhez, majd összetapadjanak.

Az átadás megindításához a DNS-szál két szálát el kell választani. Először egy vágás történik az egyik szál szálainak átvitelének (oriT) eredeteként ismert régióban. A relaxáz enzim ezt a vágást úgy végzi, hogy később egy helikáz enzim megkezdi a két lánc elválasztásának folyamatát.

Az enzim önmagában vagy úgy is működhet, ha komplexet képez több különféle fehérjével. Ezt a komplexet relaxoszóma néven ismerték.

A láncok szétválasztásának haladéktalanul megkezdődik az egyik szál átadása, amely csak akkor fejeződik be, amikor a teljes szál átjutott a recipiens sejtbe, vagy amikor a két baktérium elválasztódik.

A transzfer folyamatának befejezéséhez mind a sejtek, mind a recipiens, mind a donor szintetizálják a komplementer szálat, és a láncot újból keringtetik. Végtermékként mindkét baktérium F +, és donorként képesek F-baktériumokkal járni.

A plazmidok a leggyakrabban átadott genetikai elemek. A konjugációs képesség attól függ, hogy a baktériumban vannak-e olyan konjugáló plazmidok, amelyek tartalmazzák az ilyen eljáráshoz szükséges genetikai információkat.

Alkalmazások

A konjugációt a géntechnikában használják eszközként a genetikai anyag különböző célállomásokra történő átviteléhez. Arra szolgált, hogy genetikai anyagot továbbítson a baktériumokból a különböző receptor eukarióta és prokarióta sejtekbe, sőt az izolált emlős mitokondriumokba.

Az egyik baktérium nemzetség, amelyet az ilyen típusú átvitel elérésére a legsikeresebben használt, az Agrobacterium, amelyet önmagában, vagy a dohánymozaik vírussal együtt alkalmaztak.

Az Agrobacterium által genetikailag átalakított fajok között szerepelnek az élesztők, gombák, egyéb baktériumok, algák és állati sejtek.

Agrobacterium tumefaciens által transzformáció növényi sejtré. Felvétel és szerkesztés: J LEVIN W.

Irodalom

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall és BJ McCarthy (1978). Mikrobiológia. 2. kiadás. Holt, Rinehart és Winston.
2. C. Lyre. Agrobacterium. Az életben. Helyreállítva a lifeder.com webhelyről.
3. Bakteriális konjugáció. A Wikipedia. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről.
4. R. Carpa (2010). Genetikai rekombináció baktériumokban: a szexualitás kezdeteinek látványképe az élő szervezetekben. Elba Bioflux.
5. Prokarióta konjugáció. A Wikipedia. Helyreállítva az es.wikipedia.org webhelyről.
6. LS Frost és Koraimann G. (2010). Bakteriális konjugáció szabályozása: egyensúlyteremtési lehetőség a hátrányokkal. Jövőbeli mikrobiológia.
7. E. Hogg (2005). Alapvető mikrobiológia. John Wiley & Sons Ltd.