Koniugacja bakterii

Koniugacja bakteryjna to przenoszenie materiału genetycznego pomiędzy komórkami bakteryjnymi poprzez bezpośredni kontakt komórka-komórka lub poprzez połączenie mostkowe pomiędzy dwoma komórkami.

Koniugacja jest mechanizmem horyzontalnego transferu genów, podobnie jak transformacja i transdukcja, chociaż te dwa inne mechanizmy nie obejmują kontaktu komórka-komórka.

Koniugacja bakterii została odkryta przez laureatów Nagrody Nobla Joshuę Lederberga i Edwarda Tatuma. Wykazali oni, że bakteria Escherichia coli wchodzi w fazę płciową, podczas której może dzielić się informacją genetyczną.

Koniugacja bakterii jest często błędnie uważana za odpowiednik rozmnażania płciowego, ponieważ wiąże się z wymianą materiału genetycznego. Podczas koniugacji komórka dawcy dostarcza koniugatywny lub mobilizowalny element genetyczny, którym najczęściej jest plazmid lub transpozon. Większość plazmidów koniugacyjnych posiada systemy zapewniające, że komórka biorcy nie zawiera już podobnego elementu.

Przekazywana informacja genetyczna jest często korzystna dla biorcy. Korzyści mogą obejmować oporność na antybiotyki, tolerancję na ksenobiotyki lub zdolność do wykorzystywania nowych metabolitów. Takie korzystne plazmidy mogą być uważane za endosymbionty bakteryjne. Inne elementy mogą być jednak postrzegane jako pasożyty bakteryjne, a koniugacja jako mechanizm wyewoluowany przez nie w celu umożliwienia ich rozprzestrzeniania się.

Mechanizm

Podstawowym plazmidem koniugacyjnym jest plazmid F, czyli czynnik F. Plazmid F jest episomem (plazmidem, który może integrować się z chromosomem bakteryjnym) o długości około 100 000 par zasad.

W danej bakterii może znajdować się tylko jedna kopia plazmidu F, wolna lub zintegrowana, a bakterie, które posiadają kopię nazywane są F-dodatnimi lub F-plus (oznaczane F +). Komórki, które nie posiadają plazmidów F nazywane są F-ujemnymi lub F-minus (F -) i mogą funkcjonować jako komórki biorcy.

Schematyczny rysunek koniugacji bakteryjnej. Schemat koniugacji 1- Komórka dawcy wytwarza pilus. 2- Pilus przyczepia się do komórki biorcy i zbliża obie komórki do siebie. 3- Ruchomy plazmid jest skubany i pojedyncza nić DNA jest przenoszona do komórki biorcy. 4- Obie komórki syntetyzują komplementarną nić, aby wytworzyć dwuniciowy, kolisty plazmid, a także powielają pili; obie komórki są teraz zdolnymi do życia dawcami.Zoom
Schematyczny rysunek koniugacji bakteryjnej. Schemat koniugacji 1- Komórka dawcy wytwarza pilus. 2- Pilus przyczepia się do komórki biorcy i zbliża obie komórki do siebie. 3- Ruchomy plazmid jest skubany i pojedyncza nić DNA jest przenoszona do komórki biorcy. 4- Obie komórki syntetyzują komplementarną nić, aby wytworzyć dwuniciowy, kolisty plazmid, a także powielają pili; obie komórki są teraz zdolnymi do życia dawcami.

Transfer międzykrólestwowy

Interesującym przypadkiem koniugacji międzygatunkowej są bakterie Rhizobia wiążące azot.

Na przykład, plazmid indukujący nowotwory (Ti) bakterii Agrobacterium i plazmid indukujący nowotwory korzeni (Ri) bakterii A. rhizogenes zawierają geny, które są zdolne do przenoszenia się do komórek roślinnych. Geny te zmieniają komórki roślinne w fabryki produkujące substancje chemiczne wykorzystywane przez bakterie do produkcji azotu i energii. Zainfekowane komórki tworzą odpowiednio galasy w koronie lub guzy korzeniowe. Plazmidy Ti i Ri są zatem endosymbiontami bakterii, które z kolei są endosymbiontami (lub pasożytami) zainfekowanej rośliny.

Inżynieria genetyczna

Koniugacja jest wygodnym sposobem przenoszenia materiału genetycznego do różnych celów. W laboratoriach odnotowano udane przypadki przeniesienia materiału genetycznego z bakterii na drożdże, rośliny, komórki ssaków i izolowane mitochondria ssaków.

Koniugacja ma zalety w porównaniu z innymi formami transferu genów. W inżynierii roślin, koniugacja podobna do Agrobacterium uzupełnia inne standardowe nośniki, takie jak wirus mozaiki tytoniu (TMV). Podczas gdy TMV jest zdolny do infekowania wielu rodzin roślin, są to głównie rośliny zielne dwuliścienne. Koniugacja podobna do Agrobacterium jest również używana głównie dla roślin dwuliściennych, ale biorcy jednoliścienni nie są rzadkością.

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest koniugacja bakterii?


O: Koniugacja bakterii to przenoszenie materiału genetycznego pomiędzy komórkami bakterii poprzez bezpośredni kontakt komórka-komórka lub poprzez połączenie mostowe pomiędzy dwoma komórkami.

P: Jakie są inne mechanizmy poziomego transferu genów?


O: Inne mechanizmy poziomego transferu genów to transformacja i transdukcja, przy czym te dwa inne mechanizmy nie obejmują kontaktu komórka-komórka.

P: Kto odkrył koniugację bakterii?


O: Koniugację bakterii odkryli laureaci Nagrody Nobla Joshua Lederberg i Edward Tatum.

P: Co Lederberg i Tatum wykazali o Escherichia coli podczas koniugacji?


O: Lederberg i Tatum wykazali, że bakteria Escherichia coli weszła w fazę płciową, podczas której może dzielić się informacją genetyczną.

P: Co zapewnia komórka dawcy podczas koniugacji?


O: Podczas koniugacji komórka dawcy dostarcza koniugacyjny lub mobilizowalny element genetyczny, którym najczęściej jest plazmid lub transpozon.

P: Jakie są korzyści z informacji genetycznej przekazywanej podczas koniugacji?


O: Informacja genetyczna przekazywana podczas koniugacji jest często korzystna dla biorcy. Korzyści mogą obejmować odporność na antybiotyki, tolerancję na ksenobiotyki lub zdolność do wykorzystania nowych metabolitów.

P: Jak mogą być postrzegane niektóre elementy przekazywane podczas koniugacji?


O: Inne elementy przenoszone podczas koniugacji mogą być postrzegane jako pasożyty bakteryjne, a koniugacja jako mechanizm wynaleziony przez nie w celu umożliwienia ich rozprzestrzeniania się.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3