KONJUGACIJA BAKTERIJ: POSTOPEK, STRUKTURA IN DEJAVNIKI - BIOLOGIJA - 2026

Bakterijska konjugacija je prenos v eni smeri genskega materiala iz bakterije darovalca drugemu prejemniku, s fizičnim stikom med v dveh celicah. Ta vrsta procesa se lahko pojavi tako pri bakterijah, ki reagirajo, kot pri tistih, ki ne reagirajo na Gram madeže, in tudi v streptomicete.

Med bakterijami iste vrste ali različnih vrst lahko pride do konjugacije. Lahko se pojavi celo med prokarioti in pripadniki drugih kraljestev (rastline, glive, živali).

Konjugacija bakterij. Slika prikazuje od zgoraj navzdol dve bakteriji pred, med in po konjugaciji. Vzeto in urejeno od uporabnika Magnusa Manske na spletni strani en.wikipedia.

Da bi prišlo do konjugacijskega procesa, mora biti ena od vpletenih bakterij, darovalec, lastnica genskega materiala, ki ga je mogoče mobilizirati, ki ga na splošno predstavljajo plazmidi ali transpozoni.

Druga celica, prejemnik, mora imeti teh elementov. Večina plazmidov lahko zazna potencialne celice prejemnika, ki nimajo podobnih plazmidov.

Konjugacija in spolno razmnoževanje

Bakterije nimajo organizacije genskega materiala, ki bi bila podobna kot pri evkariotih. Ti organizmi ne predstavljajo spolnega razmnoževanja, ker ne predstavljajo redukcijske delitve (mejoze), da bi lahko kadarkoli v življenju tvorili gamete.

Da bi dosegle rekombinacijo svojega genskega materiala (bistva spolnosti), imajo bakterije tri mehanizme: transformacijo, konjugacijo in transdukcijo.

Konjugacija bakterij torej ni proces spolne reprodukcije. V slednjem primeru lahko štejemo za bakterijsko različico te vrste razmnoževanja, saj vključuje neko gensko izmenjavo.

Strukture in dejavniki, ki sodelujejo v procesu

Spolni pili

Imenujejo jih tudi pili F, so nitaste strukture, veliko krajše in tanjše kot flagellum, sestavljene iz beljakovinskih podenot, prepletenih okoli votlega središča. Njegova funkcija je, da med konjugacijo vzdržuje stik z dvema celicama.

Možno je tudi, da se konjugativni element prenese v prejemno celico prek osrednjih foramen spolnih pilijev.

Konjugativni elementi

Genska snov se bo prenesla med postopkom konjugacije bakterij. Lahko je drugačne narave, med njimi so:

Ekstrahromosomalni delci DNK

Ti delci so epizomi, to so plazmidi, ki jih je mogoče integrirati v bakterijski kromosom s postopkom, imenovanim homologna rekombinacija. Zanje je značilno, da imajo dolžino približno 100 kb, pa tudi po lastnem izvoru podvajanja in prenosa.

Celice, ki imajo faktor F, se imenujejo moške ali F + celice, medtem ko ženske celice (F-) nimajo tega faktorja. Po konjugaciji F-bakterije postanejo F + in lahko delujejo kot take.

Kromosomski prameni

Ko pride do homologne rekombinacije, se faktor F veže na bakterijski kromosom; v takih primerih se imenuje faktor F 'in celice z rekombinantno DNK imenujemo Hfr, za visokofrekvenčno rekombinacijo.

Med konjugacijo med bakterijo Hfr in F-bakterijo prvi na sled prenaša niz svoje rekombinirane DNK s faktorjem F. V tem primeru prejemna celica sama postane Hfr celica.

V bakteriji je lahko le en faktor F, bodisi v ekstrahromosomski obliki (F) bodisi rekombiniran v bakterijski kromosom (F ').

Plazmidi

Nekateri avtorji plazmide in faktorje F obravnavajo skupaj, drugi avtorji pa jih obravnavajo ločeno. Oba sta ekstrahromosomski genetski delci, vendar se za razliko od faktorja F plazmidi ne integrirajo v kromosome. So genetski elementi, ki se večinoma prenašajo med postopkom konjugacije.

Plazmidi so sestavljeni iz dveh delov; faktor prenosa odpornosti, ki je odgovoren za prenos plazmida, in drugi del, sestavljen iz več genov, ki imajo podatke, ki kodirajo odpornost na različne snovi.

Nekateri od teh genov lahko migrirajo iz enega plazmida v drugega v isti celici ali iz plazmida v bakterijski kromosom. Te strukture imenujemo transpozoni.

Nekateri avtorji trdijo, da so plazmidi, koristni za bakterije, dejansko endosimbiontov, drugi pa so lahko nasprotno bakterijski endoparaziti.

Proces

Darovalske celice proizvajajo spolne pilije. F delci ali plazmidi, ki so prisotni samo v teh bakterijah, vsebujejo genetske informacije, ki kodirajo proizvodnjo beljakovin, ki tvorijo pili. Zaradi tega bodo samo F + celice predstavljale te strukture.

Spolni pili omogočajo celicam darovalcev, da se najprej pritrdijo na prejemniške celice in se nato držijo skupaj.

Za začetek prenosa je treba dva sklopa verige DNA ločiti. Prvič, rez se pojavi v regiji, ki je znana kot izvor prenosa (oriT) enega od pramenov. Enks sprostitve tako zmanjša, tako da kasneje encim helikaza začne postopek ločevanja obeh verig.

Encim lahko deluje sam ali tudi tako, da tvori kompleks z več različnimi proteini. Ta kompleks je znan po imenu relaxosome.

Takoj začne ločitev verig, začne se prenos enega od pramenov, ki se bo končal šele, ko bo celotni pramen prešel v prejemno celico ali ko se dve bakteriji ločita.

Za dokončanje procesa prenosa obe celici, prejemnik in darovalec, sintetizirata komplementarni pramen, veriga pa ponovno kroži. Kot končni izdelek sta obe bakteriji zdaj F + in lahko delujeta kot darovalca s F-bakterijami.

Plazmidi so genetski elementi, ki se na ta način najpogosteje prenašajo. Konjugacijska sposobnost je odvisna od prisotnosti v bakteriji konjugativnih plazmidov, ki vsebujejo genske informacije, potrebne za tak postopek.

Prijave

Konjugacija je bila uporabljena v genskem inženiringu kot orodje za prenos genetskega materiala na različne destinacije. Služil je prenosu genskega materiala iz bakterij v različne receptorske evkariontske in prokariontske celice in celo na izolirane mitohondrije sesalcev.

Eden od rodov bakterij, ki so bili najuspešneje uporabljeni za dosego te vrste prenosa, je Agrobacterium, ki se uporablja sam ali v povezavi z virusom tobačnega mozaika.

Med vrstami, ki jih Agrobacterium genetsko preoblikuje, so kvasovke, glive, druge bakterije, alge in živalske celice.

Preoblikovanje Agrobacterium tumefaciens v rastlinsko celico. Vzeto in urejeno iz: J LEVIN W.

Reference

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall in BJ McCarthy (1978). Mikrobiologija. 2. izdaja Holt, Rinehart in Winston.
2. C. Lyre. Agrobacterium. V lifederju. Pridobljeno od lifeder.com.
3. Konjugacija bakterij. Na Wikipediji. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.
4. R. Carpa (2010). Genska rekombinacija v bakterijah: obzorje začetkov spolnosti v živih organizmih. Elba Bioflux.
5. Prokariontska konjugacija. Na Wikipediji. Pridobljeno z es.wikipedia.org.
6. LS Frost & G. Koraimann (2010). Ureditev konjugacije bakterij: možnost uravnoteženja z neprijetnostjo. Mikrobiologija prihodnosti.
7. E.Hogg (2005). Bistvena mikrobiologija. John Wiley & Sons Ltd.