BACTERIËLE VERVOEGING: PROCES, STRUCTUUR EN FACTOREN - BIOLOGIE - 2026

De bacteriële conjugatie is om genetisch materiaal in één richting over te brengen van een donorbacterie naar een andere ontvanger, door fysiek contact tussen de twee cellen. Dit type proces kan zowel voorkomen bij bacteriën die reageren, als bij bacteriën die niet reageren op Gramkleuring, als ook bij streptomyceten.

Vervoeging kan plaatsvinden tussen bacteriën van dezelfde soort of van verschillende soorten. Het kan zelfs voorkomen tussen prokaryoten en leden van andere koninkrijken (planten, schimmels, dieren).

Bacteriële vervoeging. De afbeelding toont van boven naar beneden twee bacteriën voor, tijdens en na de vervoeging. Genomen en bewerkt door gebruiker Magnus Manske op en.wikipedia.

Om het conjugatieproces te laten plaatsvinden, moet een van de betrokken bacteriën, de donor, het genetisch materiaal bezitten dat kan worden gemobiliseerd, dat doorgaans wordt weergegeven door plasmiden of transposons.

De andere cel, de ontvanger, moet deze elementen missen. De meeste plasmiden kunnen potentiële ontvangende cellen detecteren die geen vergelijkbare plasmiden hebben.

Vervoeging en seksuele voortplanting

Bacteriën hebben geen organisatie van genetisch materiaal die vergelijkbaar is met die van eukaryoten. Deze organismen vertonen geen seksuele voortplanting omdat ze op geen enkel moment in hun leven een reducerende deling (meiose) vertonen om gameten te vormen.

Om de recombinatie van hun genetisch materiaal (essentie van seksualiteit) te bereiken, hebben bacteriën drie mechanismen: transformatie, conjugatie en transductie.

Bacteriële vervoeging is dus geen proces van seksuele voortplanting. In het laatste geval kan het worden beschouwd als een bacteriële versie van dit type reproductie, omdat het enige genetische uitwisseling inhoudt.

Structuren en factoren die bij het proces betrokken zijn

Seksuele pili

Ook wel pili F genoemd, het zijn draadvormige structuren, veel korter en dunner dan een flagellum, bestaande uit eiwitsubeenheden die verweven zijn rond een hol centrum. Zijn functie is om twee cellen in contact te houden tijdens de vervoeging.

Het is ook mogelijk dat het conjugatieve element wordt overgebracht naar de ontvangende cel via het centrale foramen van de geslachtspili.

Conjugatieve elementen

Het is het genetische materiaal dat wordt overgedragen tijdens het bacteriële conjugatieproces. Het kan van een andere aard zijn, waaronder:

Extrachromosomale DNA-deeltjes

Deze deeltjes zijn episomen, dat wil zeggen plasmiden die in het bacteriële chromosoom kunnen worden geïntegreerd via een proces dat homologe recombinatie wordt genoemd. Ze worden gekenmerkt door een lengte van ongeveer 100 kb en door hun eigen oorsprong van replicatie en overdracht.

Cellen die factor F bezitten, worden mannelijke cellen of F + -cellen genoemd, terwijl vrouwelijke cellen (F-) deze factor missen. Na conjugatie worden de F- bacteriën F + en kunnen ze als zodanig werken.

Chromosoomstrengen

Wanneer homologe recombinatie optreedt, bindt factor F aan het bacteriële chromosoom; in dergelijke gevallen wordt het factor F 'genoemd en worden de cellen met het recombinant-DNA Hfr genoemd, voor hoogfrequente recombinatie.

Tijdens conjugatie tussen een Hfr-bacterie en een F-bacterie draagt ​​de eerste een streng van zijn gerecombineerde DNA met factor F over aan de laatste. In dit geval wordt de ontvangende cel zelf een Hfr-cel.

Er kan maar één factor F in een bacterie voorkomen, hetzij in extrachromosomale vorm (F), hetzij gerecombineerd met het bacteriële chromosoom (F ').

Plasmiden

Sommige auteurs beschouwen plasmiden en F-factoren samen, en andere auteurs behandelen ze afzonderlijk. Beide zijn extrachromosomale genetische deeltjes, maar in tegenstelling tot factor F integreren plasmiden niet in chromosomen. Het zijn de genetische elementen die meestal worden overgedragen tijdens het vervoegingsproces.

Plasmiden bestaan ​​uit twee delen; een resistentieoverdrachtsfactor, die verantwoordelijk is voor de overdracht van het plasmide, en een ander deel dat bestaat uit meerdere genen die de informatie hebben die codeert voor resistentie tegen verschillende stoffen.

Sommige van deze genen kunnen van het ene plasmide naar het andere in dezelfde cel migreren, of van een plasmide naar het bacteriële chromosoom. Deze structuren worden transposons genoemd.

Sommige auteurs beweren dat plasmiden die gunstig zijn voor bacteriën in feite endosymbionten zijn, terwijl andere juist bacteriële endoparasieten kunnen zijn.

Werkwijze

De donorcellen produceren de geslachtspili. De F-deeltjes of plasmiden die alleen in deze bacteriën aanwezig zijn, bevatten de genetische informatie die codeert voor de productie van de eiwitten die de pili vormen. Hierdoor zullen alleen F + -cellen deze structuren presenteren.

Met geslachtspili kunnen donorcellen eerst hechten aan ontvangende cellen en vervolgens aan elkaar plakken.

Om de overdracht te starten, moeten de twee strengen van de DNA-streng worden gescheiden. Ten eerste vindt een snee plaats in het gebied dat bekend staat als de oorsprong van de overdracht (oriT) van een van de strengen. Een relaxase-enzym maakt deze snede zodat later een helicase-enzym het proces begint om beide ketens te scheiden.

Het enzym kan alleen werken of ook door een complex te vormen met verschillende eiwitten. Dit complex staat bekend onder de naam relaxosoom.

Zodra de scheiding van de ketens begint, begint de overdracht van een van de strengen, die pas eindigt als de volledige streng naar de ontvangende cel is gegaan, of als de twee bacteriën zich scheiden.

Om het overdrachtsproces te voltooien, synthetiseren beide cellen, de ontvanger en de donor, de complementaire streng en wordt de ketting weer in circulatie gebracht. Als eindproduct zijn beide bacteriën nu F + en kunnen ze optreden als donor met F-bacteriën.

Plasmiden zijn de genetische elementen die op deze manier het vaakst worden overgedragen. De conjugatiecapaciteit is afhankelijk van de aanwezigheid in de bacterie van conjugatieve plasmiden die de genetische informatie bevatten die nodig is voor een dergelijk proces.

Toepassingen

Vervoeging is in de genetische manipulatie gebruikt als een hulpmiddel om genetisch materiaal naar verschillende bestemmingen over te brengen. Het heeft gediend om genetisch materiaal van bacteriën over te dragen naar verschillende eukaryote en prokaryote cellen van de receptor, en zelfs naar geïsoleerde zoogdier mitochondriën.

Een van de soorten bacteriën die het meest succesvol is gebruikt om dit type overdracht te bereiken, is Agrobacterium, dat alleen of in combinatie met het tabakmozaïekvirus is gebruikt.

Tot de soorten die genetisch door Agrobacterium zijn getransformeerd, behoren gisten, schimmels, andere bacteriën, algen en dierlijke cellen.

Transformatie door Agrobacterium tumefaciens naar een plantencel. Genomen en bewerkt uit: J LEVIN W.

Referenties

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall en BJ McCarthy (1978). Microbiologie. 2e editie. Holt, Rinehart en Winston.
2. C. Lyre. Agrobacterium. In lifeder. Opgehaald van lifeder.com.
3. Bacteriële vervoeging. Op Wikipedia. Opgehaald van en.wikipedia.org.
4. R. Carpa (2010). Genetische recombinatie in bacteriën: horizon van het begin van seksualiteit in levende organismen. Elba Bioflux.
5. Prokaryotische vervoeging. Op Wikipedia. Opgehaald van es.wikipedia.org.
6. LS Frost en G. Koraimann (2010). Regulatie van bacteriële vervoeging: evenwicht tussen kans en tegenslag. Toekomstige microbiologie.
7. E.Hogg (2005). Essentiële microbiologie. John Wiley & Sons Ltd.