CONJUGACIÓ BACTERIANA: PROCÉS, ESTRUCTURA I FACTORS - BIOLOGIA - 2025

La conjugació bacteriana és la transferència en una sola direcció de material genètic d'un bacteri donant a una altra receptora, mitjançant contacte físic entre les dues cèl·lules. Aquest tipus de procés pot ocórrer tant en bacteris que reaccionen, com en les que no reaccionen a la tinció de Gram, i també en estreptomicetos.

La conjugació pot ocórrer entre bacteris d'una mateixa espècie, o d'espècies diferents. Fins i tot pot ocórrer entre procariotes i integrants d'altres regnes (plantes, fongs, animals).

Conjugació bacteriana. La imatge mostra, de dalt a baix, dos bacteris abans, durant i després de la conjugació. Presa i editada de User Magnus Manske on en.wikipedia.

Perquè passi el procés de conjugació, un dels bacteris involucrades, la donadora, ha de posseir el material genètic que pugui mobilitzar-se, el qual generalment està representat per plasmidis o transposons.

L'altra cèl·lula, la receptora, no ha de tenir aquests elements. La majoria dels plasmidis poden detectar les cèl·lules receptores potencials que no tenen plasmidis similars.

Conjugació i reproducció sexual

Els bacteris no presenten una organització de l'material genètic similar a la dels eucariotes. Aquests organismes no presenten reproducció sexual ja que no presenten divisió reduccional (meiosi) per formar gàmetes en cap moment de la seva vida.

Per aconseguir la recombinació del seu material genètic (essència de la sexualitat), els bacteris posseeixen tres mecanismes: transformació, conjugació i transducció.

La conjugació bacteriana no és, doncs, un procés de reproducció sexual. En l'últim dels casos, pot ser considerada com una versió bacteriana d'aquest tipus de reproducció, a causa de que involucra alguna cosa d'intercanvi genètic.

Estructures i factors que intervenen en el procés

Pili sexuals

També anomenats pili F, són estructures filamentoses, molt més curtes i primes que un flagell, formades per subunitats proteiques entrellaçades entre si, al voltant d'un centre buit. La seva funció és mantenir dues cèl·lules en contacte durant la conjugació.

També és possible que l'element conjugatiu sigui transferit a la cèl·lula receptora per mitjà de l'forat central dels pili sexuals.

elements conjugativos

És el material genètic que serà transferit durant el procés de conjugació bacteriana. Pot ser de diferent naturalesa, entre ells es troben:

Partícules d'ADN extracromosomales

Aquestes partícules són episomas, és a dir, plasmidis que poden integrar-se a l'cromosoma bacterial mitjançant un procés anomenat recombinació homòloga. Es caracteritzen per tenir una longitud d'aproximadament 100 kb, així com per tenir el seu propi origen de replicació i de transferència.

Les cèl·lules que posseeixen el factor F s'anomenen cèl·lules masculines o cèl·lules F +, mentre que les cèl·lules femenines (F-) no tenen aquest factor. Un cop realitzada la conjugació, els bacteris F- esdevenen F + i poden actuar com a tals.

Brins de Cromosomes

Quan ocorre la recombinació homòloga, el factor F s'uneix a l'cromosoma bacterial; en aquests casos és denominat factor F 'i les cèl·lules que posseeixen l'ADN recombinat es denominen Hfr, per les sigles en anglès d'alta freqüència de recombinació.

Durant la conjugació entre un bacteri Hfr i un bacteri F, la primera transfereix a la segona un bri del seu ADN recombinat amb el factor F. En aquest cas, la cèl·lula receptora es converteix al seu torn en una cèl·lula Hfr.

Només hi pot haver un factor F en un bacteri, ja sigui en forma extracromosomal (F) o recombinat a l'cromosoma bacterial (F ').

plàsmids

Alguns autors consideren junts als plasmidis i als factors F, i altres autors els tracten per separat. Tots dos són partícules genètiques extracromosómicas, però a diferència de l'factor F, els plasmidis no s'integren als cromosomes. Són els elements genètics que majorment es transmeten durant el procés de conjugació.

Els plasmidis estan compostos de dues parts;, un factor de transferència de resistència, el qual s'encarrega de la transferència de l'plasmidi i una altra part formada per múltiples gens que posseeixen la informació que codifica la resistència davant diferents substàncies.

Alguns d'aquests gens poden migrar d'un plasmidi a un altre de la mateixa cèl·lula, o d'un plasmidi a el cromosoma bacterial. Aquestes estructures són denominades transposons.

Alguns autors sostenen que els plasmidis beneficiosos per als bacteris són realment endosimbionts, mentre que altres poden, per contra, ser endoparàsits bacterians.

procés

Les cèl·lules donadores produeixen els pili sexuals. Les partícules F o els plasmidis presents només en aquests bacteris, contenen la informació genètica que codifica la producció de les proteïnes que formen els pili. A causa d'això, només les cèl·lules F + van a presentar aquestes estructures.

Els pili sexuals permeten, en primer lloc, que les cèl·lules donadores es fixin a les cèl·lules receptores i després que es mantinguin juntes.

Per poder iniciar la transferència, han de separar els dos brins de la cadena d'ADN. En primer lloc, ocorre un tall a la regió coneguda com a origen de transferència (oriT) d'una de les fibres. Un enzim relaxasa realitza aquest tall perquè després un enzim helicasa comenci el procés de separar les dues cadenes.

L'enzim pot actuar sola o també formant un complex amb diverses proteïnes diferents. Aquest complex es coneix amb el nom de relaxosoma.

Immediatament iniciada la separació de les cadenes va començar la transferència d'una de les fibres, la qual només conclourà quan el bri completa hagi passat a la cèl·lula receptora, o quan es separin les dues bacteris.

Per finalitzar el procés de transferència, ambdues cèl·lules, receptora i donadora, sintetitzen el bri complementària, i la cadena es fa novament circular. Com a producte final, les dues bacteris són ara F + i poden actuar com donadores amb bacteris F-.

Els plasmidis són els elements genètics que amb més freqüència es transmeten d'aquesta forma. La capacitat de conjugació depèn de la presència en el bacteri de plasmidis conjugatius que contenen la informació genètica requerida per tal procés.

aplicacions

La conjugació ha estat emprada en enginyeria genètica com una eina per transferir material genètic a diferents destinacions. Ha servit per transferir material genètic des de bacteris fins a diferents cèl·lules eucariotes i procariotes receptores, i fins i tot fins mitocòndries aïllades de mamífers.

Un dels gèneres de bacteris que ha estat emprat de manera més reeixida per aconseguir aquest tipus de transferència és Agrobacterium, la qual ha estat emprada sola, o en conjunt amb el virus de l'mosaic de l'tabac.

Entre les espècies transformades genèticament per Agrobacterium estan llevats, fongs, altres bacteris, algues i cèl·lules animals.

Transformacion per Agrobacterium tumefaciens a la cèl·lula d'una planta. Presa i editada de: J LEVIN W.

referències

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall & BJ McCarthy (1978). Microbiology. 2nd edition. Holt, Rinehart and Winston.
2. C.Lira. Agrobacterium. En lifeder. Recuperat de lifeder.com.
3. Bacterial conjugation. En Wikipedia. Recuperat de en.wikipedia.org.
4. R. Carpa (2010). Genetic recombination in bacteri: horizon of the beginnings of sexuality in living organisms. Elba Bioflux.
5. Conjugació bacteriana. En Wikipedia. Recuperat de es.wikipedia.org.
6. LS Frost & G. Koraimann (2010). Regulation of bacterial conjugation: balancing opportunity with adversity. Future Microbiology.
7. E.Hogg (2005). Essential Microbiology. John Wiley & Sons Ltd