Processo di coniugazione batterica, struttura e fattori

IL Coniugazione batterica È il trasferimento in un'unica direzione di materiale genetico da un batterio donatore a un altro destinatario, mediante contatto fisico tra le due cellule. Questo tipo di processo può verificarsi sia nei batteri che reagiscono, sia in quelli che non reagiscono alla colorazione Gram e anche negli streptomiceti.

La coniugazione può verificarsi tra batteri della stessa specie o di specie diverse. Può anche verificarsi tra procarioti e membri di altri regni (piante, funghi, animali).

Coniugazione batterica. L'immagine mostra, dall'alto verso il basso, due batteri prima, durante e dopo la coniugazione. Preso e modificato dall'utente Magnus Manske.Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/]].

Per verificarsi il processo di coniugazione, uno dei batteri coinvolti, il donatore, deve possedere il materiale genetico che può essere mobilitato, che è generalmente rappresentato da plasmidi o trasposoni.

L'altra cella, il ricevitore, deve mancare di questi elementi. La maggior parte dei plasmidi è in grado di rilevare potenziali cellule riceventi che mancano di plasmidi simili.

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Coniugazione e riproduzione sessuale

I batteri non presentano un'organizzazione del materiale genetico simile a quello degli eucarioti. Questi organismi non presentano una riproduzione sessuale perché non presentano una divisione di riduzione (meiosi) per formare i gameti in qualsiasi momento della loro vita.

Per ottenere la ricombinazione del loro materiale genetico (essenza della sessualità), i batteri hanno tre meccanismi: trasformazione, coniugazione e trasduzione.

La coniugazione batterica non è quindi un processo di riproduzione sessuale. Nell'ultimo caso, può essere considerato come una versione batterica di questo tipo di riproduzione, perché coinvolge un certo scambio genetico.

Strutture e fattori coinvolti nel processo

Pili sessuali

Chiamati anche pili F, sono strutture filamentose, molto più corti e più sottili di un flagello, formate da subunità proteiche intrecciate tra loro, attorno a un centro vuoto. La sua funzione è quella di mantenere due celle in contatto durante la coniugazione.

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È anche possibile che l'elemento coniugativo sia trasferito alla cella ricevente per mezzo del buco centrale del pili sessuale.

Elementi coniugativi

È il materiale genetico che verrà trasferito durante il processo di coniugazione batterica. Può essere di natura diversa, tra cui lo è:

Particelle di DNA extracromosomiale (Fattore F)

Queste particelle sono episodi, cioè plasmidi che possono essere integrati nel cromosoma batterico attraverso un processo chiamato ricombinazione omologa. Sono caratterizzati da una lunghezza di circa 100 kb, oltre ad avere la propria origine di replica e trasferimento.

Le cellule che hanno il fattore F sono chiamate cellule maschili o cellule F+, mentre le cellule femminili (F-) non hanno detto fattore. Una volta eseguita la coniugazione, i batteri f- diventano F+ e possono agire come tale.

Cromosomi

Quando si verifica la ricombinazione omologa, il fattore F si unisce al cromosoma batterico; In tali casi si chiama fattore f.

Durante la coniugazione tra batteri HFR e un batterio F, il primo trasferimento al secondo un filamento del suo DNA ricombinato con fattore F. In questo caso, la cella ricevente diventa a sua volta una cella HFR.

Ci può essere solo un fattore F in un batterio, in una forma extra -romeomale (F) o ricombinata al cromosoma batterico (F ').

Plasmidi

Alcuni autori considerano i plasmidi insieme e i fattori F e altri autori li trattano separatamente. Entrambi sono particelle genetiche extracromatiche, ma a differenza del fattore F, i plasmidi non sono integrati nei cromosomi. Sono gli elementi genetici che vengono principalmente trasmessi durante il processo di coniugazione.

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I plasmidi sono composti da due parti; un fattore di trasferimento di resistenza, che è responsabile del trasferimento del plasmide e un'altra parte formata da più geni che hanno le informazioni che codificano la resistenza a diverse sostanze.

Alcuni di questi geni possono migrare da un plasmide all'altro dalla stessa cellula o da un plasmide al cromosoma batterico. Queste strutture sono chiamate trasposoni.

Alcuni autori sostengono che i plasmidi benefici per i batteri sono davvero endosimbioni, mentre altri possono, al contrario, essere endoparassiti batterici.

Processi

Le cellule donatori producono pili sessuali. Le particelle f o i plasmidi presentano solo in questi batteri, contengono le informazioni genetiche che codificano la produzione delle proteine ​​che formano il pili. Per questo motivo, solo le cellule F+ presenteranno queste strutture.

Il sesso pili consente, in primo luogo, che le celle del donatore siano fissate alle celle riceventi e poi tengono insieme.

Per avviare il trasferimento, i due fili della catena del DNA devono essere separati. Innanzitutto, si verifica un taglio nella regione nota come origine del trasferimento (orit) di uno dei fili. Un rilassasi enzimatico fa questo taglio in modo che un enzima elicasi inizi il processo di separazione di entrambe le catene.

L'enzima può agire da solo o anche formare un complesso con diverse proteine. Questo complesso è noto come rilassosoma.

Immediatamente iniziato la separazione delle catene inizierà il trasferimento di uno dei fili, che concluderà solo quando il filo completo è passato alla cella ricevente o quando i due batteri sono separati.

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Per finire il processo di trasferimento, entrambe le celle, il ricevitore e il donatore, sintetizzano il filamento complementare e la catena viene nuovamente circolare. Come prodotto finale, entrambi i batteri sono ora F+ e possono agire come donatori con batteri B-.

I plasmidi sono gli elementi genetici che vengono trasmessi più frequentemente in questo modo. La capacità di coniugazione dipende dalla presenza nel batterio dei plasmidi coniugativi che contengono le informazioni genetiche richieste per tale processo.

Applicazioni

La coniugazione è stata utilizzata nell'ingegneria genetica come strumento per trasferire materiale genetico in diverse destinazioni. Ha servito a trasferire materiale genetico dai batteri a diverse cellule eucariotiche e ricevere procarioti e persino mitocondri isolati mammiferi.

Uno dei generi di batteri che è stato usato con più successo per raggiungere questo tipo di trasferimento è Agrobacterium, che è stato usato da solo o insieme al virus del mosaico del tabacco.

Tra le specie geneticamente trasformate da Agrobacterium Sono lieviti, funghi, altri batteri, alghe e cellule animali.

Trasformazione da Agrobacterium Swimfaciens nella cellula di una pianta. Preso e curato da: J Levin W [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)].

Riferimenti

1. E.W. Nester, c.E. Roberts, n.N. Pearsall e B.J. McCarthy (1978). Microbiologia. 2a edizione. Holt, Rinehart e Winston.
2. C.Lira. Agrobacterium. In tesi. Recuperato dal ciondolo.com.
3. Coniugazione batterica. In Wikipedia. Recuperato da.Wikipedia.org.
4. R. Tenda (2010). Ricombinazione genetica nei batteri: orizzonte degli inizi della sessualità negli organismi viventi. Elba Biofux.
5. CONIUGAZIONE DI PROCARY. In Wikipedia. Recuperato da ES.Wikipedia.org.
6. L.S. Frost & g. Koraimann (2010). Regolazione della coniugazione batterica: bilanciamento del fruscio con le avversità. Microbiologia futura.
7. E.Hogg (2005). Microbiologia essenziale. John Wiley & Sons Ltd.