Βακτηριακή διαδικασία σύζευξης, δομή και παράγοντες

Το βακτηριακή σύζευξη είναι η μεταφορά σε μία κατεύθυνση γενετικού υλικού από βακτήριο δότη σε άλλο λήπτη, μέσω φυσικής επαφής μεταξύ των δύο κυττάρων. Αυτός ο τύπος διεργασίας μπορεί να συμβεί τόσο σε βακτήρια που αντιδρούν, όσο και σε εκείνα που δεν αντιδρούν σε χρώση Gram, αλλά και σε στρεπτομύκητες.

Η σύζευξη μπορεί να συμβεί μεταξύ βακτηριδίων του ίδιου είδους ή διαφορετικών ειδών. Μπορεί να συμβεί ακόμη και ανάμεσα σε προκαρυώτες και μέλη άλλων βασιλείων (φυτά, μύκητες, ζώα).

Για να συμβεί η διαδικασία σύζευξης, ένα από τα εμπλεκόμενα βακτηρίδια, ο δότης, πρέπει να διαθέτει το γενετικό υλικό που μπορεί να κινητοποιηθεί, το οποίο συνήθως αντιπροσωπεύεται από πλασμίδια ή τρανσποζόνες.

Το άλλο κύτταρο, ο υποδοχέας, δεν πρέπει να έχει τέτοια στοιχεία. Τα περισσότερα πλασμίδια μπορούν να ανιχνεύσουν πιθανά κύτταρα υποδοχέα που δεν έχουν παρόμοια πλασμίδια.

Ευρετήριο

• 1 Σύζευξη και σεξουαλική αναπαραγωγή
• 2 Δομές και παράγοντες που παρεμβαίνουν στη διαδικασία
  • 2.1 Φύλο Pili
  • 2.2 Συζυγικά στοιχεία
• 3 Διαδικασία
• 4 Εφαρμογές
• 5 Αναφορές

Σύζευξη και σεξουαλική αναπαραγωγή

Τα βακτηρίδια δεν έχουν οργανισμό γενετικού υλικού παρόμοιο με εκείνο των ευκαρυωτικών. Αυτοί οι οργανισμοί δεν παρουσιάζουν σεξουαλική αναπαραγωγή επειδή δεν παρουσιάζουν μια μείξη μείωσης (meiosis) για να σχηματίσουν γατες σε οποιαδήποτε στιγμή της ζωής τους.

Για να επιτευχθεί ο ανασυνδυασμός του γενετικού τους υλικού (ουσία της σεξουαλικότητας), τα βακτήρια έχουν τρεις μηχανισμούς: μετασχηματισμό, σύζευξη και μεταγωγή.

Η βακτηριακή σύζευξη δεν είναι, τότε, διαδικασία σεξουαλικής αναπαραγωγής. Στην τελευταία περίπτωση, μπορεί να θεωρηθεί ως μια βακτηριακή εκδοχή αυτού του τύπου αναπαραγωγής, επειδή περιλαμβάνει κάποια γενετική ανταλλαγή.

Δομές και παράγοντες που παρεμβαίνουν στη διαδικασία

Sex φύλακας

Επίσης ονομάζονται pili F, είναι νηματοειδείς δομές, πολύ μικρότερες και λεπτότερες από μια μαστιγία, που σχηματίζονται από πρωτεϊνικές υπομονάδες αλληλοσυνδεδεμένες μεταξύ τους γύρω από ένα κοίλο κέντρο. Η λειτουργία του είναι να διατηρεί δύο κύτταρα σε επαφή κατά τη διάρκεια της σύζευξης.

Είναι επίσης πιθανό ότι το συζευκτικό στοιχείο μεταφέρεται στο κύτταρο-δέκτη μέσω της κεντρικής οπής του φύλου pili.

Συζυγικά στοιχεία

Είναι το γενετικό υλικό που πρόκειται να μεταφερθεί κατά τη διάρκεια της διαδικασίας βακτηριακής σύζευξης. Μπορεί να είναι διαφορετικής φύσης, μεταξύ των οποίων είναι:

Εξωχρωμοσωματικά σωματίδια DNA (Παράγοντας F)

Αυτά τα σωματίδια είναι επισώματα, δηλαδή πλασμίδια που μπορούν να ενσωματωθούν στο βακτηριακό χρωμόσωμα με μια διαδικασία που ονομάζεται ομόλογος ανασυνδυασμός. Χαρακτηρίζονται από το ότι έχουν μήκος περίπου 100 kb, καθώς επίσης έχουν τη δική τους αρχή αναπαραγωγής και μεταφοράς.

Τα κύτταρα που έχουν τον παράγοντα F ονομάζονται αρσενικά κύτταρα ή κύτταρα F +, ενώ τα θηλυκά κύτταρα (F-) στερούνται αυτού του παράγοντα. Μόλις ολοκληρωθεί η σύζευξη, τα βακτήρια F-γίνονται F + και μπορούν να δράσουν ως έχουν.

Συνδέσεις χρωμοσωμάτων

Όταν συμβαίνει ο ομόλογος ανασυνδυασμός, ο παράγοντας F δεσμεύεται στο βακτηριακό χρωμόσωμα. σε τέτοιες περιπτώσεις ονομάζεται παράγοντας F 'και τα κύτταρα που κατέχουν το ανασυνδυασμένο DNA ονομάζονται Hfr, με τις συντομογραφίες στα αγγλικά υψηλής συχνότητας ανασυνδυασμού.

Κατά τη διάρκεια της σύζευξης μεταξύ ενός βακτηρίου Hfr και ενός βακτηρίου F, ο πρώτος μεταβιβάζει στον δεύτερο έναν κλώνο του ϋΝΑ που ανασυνδυάζεται με τον παράγοντα F. Στην περίπτωση αυτή, το κύτταρο υποδοχέα μετατρέπεται σε κύτταρο Hfr.

Μπορεί να υπάρχει μόνο ένας παράγοντας F σε ένα βακτήριο, είτε εξωχρωμοσωμικό (F) είτε ανασυνδυασμένο με το βακτηριακό χρωμόσωμα (F ').

Πλασμίδια

Μερικοί συγγραφείς θεωρούν τα πλασμίδια και τους παράγοντες F μαζί, και άλλοι συγγραφείς τις αντιμετωπίζουν ξεχωριστά. Και τα δύο είναι εξωχρωμοσωμικά γενετικά σωματίδια, αλλά σε αντίθεση με τον παράγοντα F, τα πλασμίδια δεν ενσωματώνονται σε χρωμοσώματα. Είναι τα γενετικά στοιχεία που μεταδίδονται ως επί το πλείστον κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σύζευξης.

Τα πλασμίδια αποτελούνται από δύο μέρη, έναν παράγοντα μεταφοράς αντοχής, ο οποίος είναι υπεύθυνος για τη μεταφορά του πλασμιδίου και ένα άλλο τμήμα που σχηματίζεται από πολλαπλά γονίδια που διαθέτουν τις πληροφορίες που κωδικοποιούν την αντίσταση σε διαφορετικές ουσίες.

Μερικά από αυτά τα γονίδια μπορούν να μεταναστεύσουν από ένα πλασμίδιο στο άλλο από το ίδιο κύτταρο ή από ένα πλασμίδιο στο βακτηριακό χρωμόσωμα. Αυτές οι δομές ονομάζονται transpposons.

Μερικοί συγγραφείς υποστηρίζουν ότι τα ευεργετικά πλασμίδια για τα βακτήρια είναι πραγματικά ενδοσυμμυωτικά, ενώ άλλα μπορούν, αντίθετα, να είναι βακτηριακά ενδοπαράσιτα.

Διαδικασία

Τα κύτταρα-δότες παράγουν το φύλο pili. Τα σωματίδια F ή τα πλασμίδια που υπάρχουν μόνο σε αυτά τα βακτήρια περιέχουν τις γενετικές πληροφορίες που κωδικοποιούν για την παραγωγή των πρωτεϊνών που σχηματίζουν το πιλί. Λόγω αυτού, μόνο τα κύτταρα F + πρόκειται να παρουσιάσουν αυτές τις δομές.

Το Sex pili επιτρέπει, κατ 'αρχάς, ότι τα κύτταρα του δότη συνδέονται με τα κύτταρα-δέκτες και στη συνέχεια παραμένουν μαζί.

Για να ξεκινήσει η μεταφορά, οι δύο κλώνοι του κλώνου DNA πρέπει να διαχωριστούν. Πρώτον, μια περικοπή συμβαίνει στην περιοχή που είναι γνωστή ως η προέλευση μεταφοράς (oriT) ενός από τους κλώνους. Ένα ένζυμο χαλάρωσης κάνει αυτή την τομή έτσι ώστε έπειτα ένα ένζυμο ελικάσης να ξεκινά τη διαδικασία διαχωρισμού και των δύο αλυσίδων.

Το ένζυμο μπορεί να δρα μόνο του ή επίσης να σχηματίζει ένα σύμπλεγμα με αρκετές διαφορετικές πρωτεΐνες. Αυτό το συγκρότημα είναι γνωστό ως χαλάρωση.

Αμέσως ξεκίνησε ο διαχωρισμός των αλυσίδων θα ξεκινήσει τη μεταφορά ενός από τους κλώνους, ο οποίος θα τελειώσει μόνο όταν ολόκληρη η έλικα έχει περάσει στο κύτταρο δέκτη ή όταν τα δύο βακτήρια διαχωριστούν.

Για να ολοκληρωθεί η διαδικασία μεταφοράς, τα κύτταρα, ο λήπτης και ο δότης, συνθέτουν τον συμπληρωματικό κλώνο και η αλυσίδα γίνεται πάλι κυκλική. Ως τελικό προϊόν, και τα δύο βακτήρια είναι πλέον F + και μπορούν να δράσουν ως δότες με βακτηρίδια F-.

Τα πλασμίδια είναι τα γενετικά στοιχεία που μεταδίδονται πιο συχνά με αυτόν τον τρόπο. Η ικανότητα σύζευξης εξαρτάται από την παρουσία στο βακτήριο συζευκτικών πλασμιδίων που περιέχουν τις γενετικές πληροφορίες που απαιτούνται για μια τέτοια διαδικασία.

Εφαρμογές

Η σύζευξη έχει χρησιμοποιηθεί στη γενετική μηχανική ως εργαλείο μεταφοράς γενετικού υλικού σε διαφορετικούς προορισμούς. Έχει χρησιμεύσει στη μεταφορά γενετικού υλικού από βακτήρια σε διαφορετικά ευκαρυωτικά κύτταρα και προκαρυωτικούς υποδοχείς και ακόμη και σε μιτοχόνδρια που απομονώνονται από θηλαστικά.

Ένα από τα γένη των βακτηρίων που χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία για να επιτευχθεί αυτός ο τύπος μεταφοράς είναι Agrobacterium, που έχει χρησιμοποιηθεί μόνη της ή σε συνδυασμό με τον ιό μωσαϊκής του καπνού.

Μεταξύ των γενετικά τροποποιημένων ειδών Agrobacterium Υπάρχουν ζύμες, μύκητες, άλλα βακτήρια, άλγη και ζωικά κύτταρα.

Αναφορές

1. E.W. Nester, C.E. Roberts, Ν.Ν. Pearsall & B.J. McCarthy (1978). Μικροβιολογία 2η έκδοση. Holt, Rinehart και Winston.
2. C.Lira. Agrobacterium. Στο lifeder. Ανάκτηση από lifeder.com.
3. Βακτηριακή σύζευξη. Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε από en.wikipedia.org.
4. R. Carpa (2010). Γενετικός ανασυνδυασμός στα βακτήρια: Ορίζοντας των αρχών της σεξουαλικότητας σε ζωντανούς οργανισμούς. Elba Bioflux.
5. Προκαρυωτική σύζευξη. Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε από το es.wikipedia.org.
6. L.S. Frost & G. Koraimann (2010). Ρύθμιση της βακτηριακής σύζευξης: εξισορροπητική ευκαιρία με τις αντιξοότητες. Μελλοντική Μικροβιολογία.
7. Ε. Hogg (2005). Βασική Μικροβιολογία. John Wiley & Sons Ltd.