КОЊУГАЦИЈА БАКТЕРИЈА: ПРОЦЕС, СТРУКТУРА И ФАКТОРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Бактеријска коњугација је преношење у једном правцу генетског материјала из донатора бактерије другом примаоцу, физичком контакту између у две ћелије. Ова врста процеса може се јавити како код бактерија које реагирају, тако и код оних које не реагују на мрље по Граму, као и код стрептомицета.

Коњугација може настати између бактерија исте врсте или различитих врста. Може се појавити и између прокариота и чланова других краљевстава (биљака, гљивица, животиња).

Коњугација бактерија. На слици су одоздо на доле две бактерије пре, за време и после коњугације. Преузето и уређено од корисника Магнус Манске на ен.википедиа.

Да би се догодио процес коњугације, једна од укључених бактерија, донор, мора поседовати генетски материјал који се може мобилизовати, а који је генерално представљен плазмидима или транспозонима.

Другој ћелији, примаоцу, недостају ти елементи. Већина плазмида може открити потенцијалне ћелије приматеља којима недостају слични плазмиди.

Коњугација и сексуална репродукција

Бактерије немају организацију генетског материјала сличну оној код еукариота. Ови организми не представљају сексуалну репродукцију, јер не представљају редукциону поделу (мејозу) да би формирали гамете у било ком тренутку свог живота.

Да би постигле рекомбинацију свог генетског материјала (суштина сексуалности), бактерије имају три механизма: трансформацију, коњугацију и трансдукцију.

Коњугација бактерија није процес сексуалне репродукције. У последњем случају може се сматрати бактеријском верзијом ове врсте репродукције, јер укључује одређену генетску размену.

Структуре и фактори који су укључени у процес

Сексуални пили

Названи још и пили Ф, то су влакнасте структуре, много краће и тање од флагела, састављене од протеинских подјединица испреплетених око шупљег центра. Његова функција је да одржава две ћелије у контакту током коњугације.

Такође је могуће да се коњугативни елемент пренесе у ћелију примаоца путем централног форамена полних пилија.

Коњугативни елементи

То је генетски материјал који ће се пренети током процеса коњугације бактерија. Може бити другачије природе, међу њима су:

Екстрахромосомске честице ДНК

Ове честице су епизоми, односно плазмиди који се могу интегрисати у бактеријски хромосом процесом који се назива хомологна рекомбинација. Карактерише их дужина од око 100 кб, као и то што имају сопствено порекло репликације и преноса.

Ћелије које поседују фактор Ф називају се мушким ћелијама или Ф + ћелијама, док женским ћелијама (Ф-) недостаје овај фактор. Након коњугације, Ф-бактерије постају Ф + и могу дјеловати као такве.

Хромосомске нити

Када дође до хомологне рекомбинације, фактор Ф се везује за бактеријски хромосом; у таквим се случајевима назива фактор Ф ', а ћелије које имају рекомбинантну ДНК називају се Хфр, за рекомбинацију високих фреквенција.

За време коњугације између Хфр бактерије и Ф-бактерије, прва преноси на други низ своје рекомбиноване ДНК са фактором Ф. У овом случају ћелија примаоца сама постаје Хфр ћелија.

У бактерији може постојати само један фактор Ф, било у екстрахромосомском облику (Ф) или рекомбинованом у бактеријски хромозом (Ф ').

Плазмиди

Неки аутори разматрају плазмиде и Ф факторе заједно, а други их одвојено третирају. Обоје су екстрахромосомске генетске честице, али за разлику од фактора Ф, плазмиди се не интегришу у хромозоме. Они су генетски елементи који се углавном преносе у току процеса коњугације.

Плазмиди се састоје од два дела; фактор преноса отпорности који је одговоран за пренос плазмида и други део који се састоји од више гена који имају информације које кодирају отпорност на различите супстанце.

Неки од ових гена могу да прелазе са једног плазмида у други у истој ћелији, или из плазмида у бактеријски хромозом. Ове се структуре називају транспозони.

Неки аутори тврде да су плазмиди корисни за бактерије заправо ендосимбионти, док други, напротив, могу бити бактеријски ендопаразити.

Процес

Доноре ћелије производе полне пилије. Ф честице или плазмиди присутни само у овим бактеријама садрже генетске информације које кодирају производњу протеина који творе пили. Због тога ће само Ф + ћелије представити ове структуре.

Секс пили омогућавају даваоцима ћелије да се прво вежу на ћелије примаоца, а затим да се лепе заједно.

Да би се покренуо трансфер, два ланца ланца ДНК морају бити одвојена. Прво, долази до резања у региону познатом као порекло преноса (ориТ) једног од праменова. Ензим за релаксазу чини овај рез тако да касније ензим хеликаза започне процес одвајања оба ланца.

Ензим може деловати сам или такође формирајући комплекс са неколико различитих протеина. Овај комплекс је познат по називу релаксосома.

Одмах када започне одвајање ланаца, започет ће пренос једног ланца, који ће се завршити тек када целокупни ланац пређе у ћелију примаоца или када се две бактерије одвоје.

Да би довршили процес преноса, обе ћелије, прималац и донор, синтетишу комплементарни ланац, а ланац је направљен да поново циркулише. Као крајњи производ, обе бактерије су сада Ф + и могу деловати као донатори са Ф-бактеријама.

Плазмиди су генетски елементи који се најчешће преносе на овај начин. Капацитет коњугације зависи од присуства у бактерији коњугативних плазмида који садрже генетске информације потребне за такав процес.

Апликације

Коњугација се користи у генетском инжењерингу као алат за преношење генетског материјала на различита одредишта. Служио је за пренос генетског материјала из бактерија у различите ћелије рецептора екариотичке и прокариотске, па чак и у изоловане митохондрије сисара.

Један од родова бактерија који се најуспешније користи за постизање ове врсте преноса је Агробацтериум, који се користи сам, или у комбинацији са вирусом дуванског мозаика.

Међу врсте које генетски трансформише Агробацтериум су квасци, гљивице, друге бактерије, алге и животињске ћелије.

Трансформација Агробацтериум тумефациенс у биљну ћелију. Преузето и обрађено од: Ј ЛЕВИН В.

Референце

1. ЕВ Нестер, ЦЕ Робертс, НН Пеарсалл и БЈ МцЦартхи (1978). Микробиологија. Друго издање Холт, Ринехарт и Винстон.
2. Ц. Лире. Агробацтериум. Ин лифедер. Опоравак од лифедер.цом.
3. Коњугација бактерија. На Википедији. Опоравак са ен.википедиа.орг.
4. Р. Царпа (2010). Генетска рекомбинација у бактеријама: хоризонт почетака сексуалности у живим организмима. Елба Биофлук.
5. Прокариотска коњугација. На Википедији. Опоравак са ес.википедиа.орг.
6. ЛС Фрост & Г. Кораиманн (2010). Регулација коњугације бактерија: прилика за уравнотежење са штетностима. Будућа микробиологија.
7. Е.Хогг (2005). Есенцијална микробиологија. Јохн Вилеи & Сонс Лтд.