Conjugare bacteriană
Conjugarea bacteriană este transferul de material genetic între celulele bacteriene prin contact direct de la celulă la celulă sau printr-o conexiune de tip punte între două celule.
Conjugarea este un mecanism de transfer orizontal de gene, la fel ca și transformarea și transducția, deși aceste alte două mecanisme nu implică contactul dintre celule.
Conjugarea bacteriană a fost descoperită de laureații Premiului Nobel Joshua Lederberg și Edward Tatum. Aceștia au arătat că bacteria Escherichia coli a intrat într-o fază sexuală în timpul căreia putea să împărtășească informații genetice.
Conjugarea bacteriană este adesea considerată în mod incorect ca fiind echivalentă cu reproducerea sexuală, deoarece implică schimbul de material genetic. În timpul conjugării, celula donatoare furnizează un element genetic conjugabil sau mobilizabil care este cel mai adesea un plasmid sau un transpozon. Majoritatea plasmidelor conjugative au sisteme care asigură că celula primitoare nu conține deja un element similar.
Informația genetică transferată este adesea benefică pentru beneficiar. Beneficiile pot include rezistența la antibiotice, toleranța la xenobiotice sau capacitatea de a utiliza noi metaboliți. Astfel de plasmide benefice pot fi considerate endosimbionți bacterieni. Cu toate acestea, alte elemente pot fi privite ca fiind paraziți bacterieni, iar conjugarea ca un mecanism evoluat de aceștia pentru a permite răspândirea lor.
Mecanism
Plasmidul conjugat de bază este plasmidul F, sau factorul F. Plasmidul F este un episom (o plasmidă care se poate integra în cromozomul bacterian) cu o lungime de aproximativ 100.000 de perechi de baze.
Într-o anumită bacterie nu poate exista decât o singură copie a plasmidului F, fie liberă, fie integrată, iar bacteriile care posedă o copie se numesc F-pozitiv sau F-plus (notat F +). Celulele cărora le lipsește plasmidul F se numesc F-negative sau F-minus (F -) și pot funcționa ca celule receptoare.
Desen schematic al conjugării bacteriene. Diagrama de conjugare 1- Celula donatoare produce pilus. 2- Pilus se atașează de celula receptoare și aduce cele două celule împreună. 3- Plasmidul mobil este crestat și un singur fir de ADN este apoi transferat în celula receptoare. 4- Ambele celule sintetizează un catenar complementar pentru a produce un plasmid circular bicatenar și reproduc, de asemenea, pili; ambele celule sunt acum donatoare viabile.
Transfer între regnuri
Rhizobia care fixează azotul reprezintă un caz interesant de conjugare între regnuri.
De exemplu, plasmidul de inducere a tumorilor (Ti) de la Agrobacterium și plasmidul de inducere a tumorilor radiculare (Ri) de la A. rhizogenes conțin gene care pot fi transferate în celulele vegetale. Aceste gene transformă celulele vegetale în fabrici care produc substanțe chimice utilizate de bacterii pentru azot și energie. Celulele infectate formează galerii ale coroanei sau, respectiv, tumori ale rădăcinilor. Plasmidele Ti și Ri sunt astfel endosimbionți ai bacteriei, care la rândul lor sunt endosimbionți (sau paraziți) ai plantei infectate.
Inginerie genetică
Conjugarea este un mijloc convenabil de transfer de material genetic către o varietate de ținte. În laboratoare au fost raportate transferuri reușite de la bacterii la drojdii, plante, celule de mamifere și mitocondrii izolate de mamifere.
Conjugarea are avantaje față de alte forme de transfer genetic. În ingineria plantelor, conjugarea de tip Agrobacterium completează alte vehicule standard, cum ar fi virusul mozaicului tutunului (TMV). Deși TMV este capabil să infecteze mai multe familii de plante, acestea sunt în principal dicotiledonate erbacee. Conjugarea de tip Agrobacterium este, de asemenea, utilizată în principal pentru dicotiledonate, dar receptorii monocotiledonate nu sunt neobișnuiți.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este conjugarea bacteriană?
R: Conjugarea bacteriană este transferul de material genetic între celulele bacteriene prin contact direct de la celulă la celulă sau printr-o conexiune de tip punte între două celule.
Î: Care sunt celelalte mecanisme de transfer orizontal de gene?
R: Celelalte mecanisme de transfer orizontal de gene sunt transformarea și transducția, deși aceste două mecanisme nu implică contactul de la celulă la celulă.
Î: Cine a descoperit conjugarea bacteriană?
R: Conjugarea bacteriană a fost descoperită de laureații Premiului Nobel Joshua Lederberg și Edward Tatum.
Î: Ce au arătat Lederberg și Tatum despre Escherichia coli în timpul conjugării?
R: Lederberg și Tatum au arătat că bacteria Escherichia coli a intrat într-o fază sexuală în timpul căreia putea împărtăși informații genetice.
Î: Ce furnizează celula donatoare în timpul conjugării?
R: În timpul conjugării, celula donatoare furnizează un element genetic conjugabil sau mobilizabil care este cel mai adesea un plasmid sau un transpozon.
Î: Care sunt beneficiile informației genetice transferate în timpul conjugării?
R: Informația genetică transferată în timpul conjugării este adesea benefică pentru receptor. Beneficiile pot include rezistența la antibiotice, toleranța la xenobiotice sau capacitatea de a utiliza noi metaboliți.
Î: Cum pot fi vizualizate unele elemente transferate în timpul conjugării?
R: Alte elemente transferate în timpul conjugării pot fi privite ca fiind paraziți bacterieni, iar conjugarea ca un mecanism evoluat de aceștia pentru a permite răspândirea lor.
