Cum schimbă informațiile genetice despre bacterii

Bacteriile sunt organisme microscopice cu ADN circular dublu catenar în genomul lor. Deși bacteriile nu au obligativitatea unor stadii de reproducere sexuală în timpul ciclului lor de viață, aceștia pot schimba în mod activ informații genetice între ele. Schimbul de informații genetice în bacterii are loc în trei moduri: conjugarea, transformarea și transducția. Transferul direct al materialului genetic între două bacterii este cunoscut sub numele de conjugare; aceasta se întâmplă printr-un pilus de sex. Transformarea este preluarea ADN-ului străin, gol, din împrejurimi. Transducția este transportul ADN-ului bacterian de către bacteriofagi la o altă bacterie.

Domenii cheie acoperite

1. Ce sunt bacteriile?
      - Definiție, caracteristici, ADN bacterian
2. Cum schimbă informațiile genetice despre bacterii
     - Conjugare, transformare, transducție

Termeni cheie: ADN bacterian, Conjugare, Plasmide, Sex Pilus, Transformare, Transducție

Ce sunt bacteriile?

Bacteriile sunt procariote care nu dispun de organele legate de membrană. Ei au un perete de celule peptidoglican. Reproducerea asexuală prin fisiune binară este principala metodă de reproducere a bacteriilor. Bacteriile pot conține două tipuri de material genetic într-o bacterie și sunt genom și bacterii bacteriene. Genomul este un ADN cromozomic circular dublu catenar, iar plasmidele sunt molecule de ADN circular dublu-catenar. ADN-ul cromozomial bacterian este localizat în nucleoid. Dimensiunea E coli genomul este de 4,6 milioane de perechi de baze și constă în aproximativ 4300 de gene. Plasmidele sau ADN-ul nonchromosomal bacterian sunt mai mici decât cromozomul bacterian, și câteva până la mai mult de mii de plasmide pot fi găsite pe celula bacteriană. Sunt prezentate bacteriile într-o cultură figura 1.

Figura 1: Bacterii

Cum schimbă informațiile genetice despre bacterii

Informațiile genetice pot fi transferate de la o bacterie la alta sub formă de ADN. Transferul de informații genetice între bacterii nu este adesea considerat un adevărat schimb, deoarece o bacterie servește ca donator, în timp ce cealaltă servește doar ca receptor. Mai mult decât atât, sunt transferate doar mici bucăți de cromozomi bacterieni.

Cele trei moduri folosite pentru schimbul de informații genetice între bacterii sunt conjugarea, transformarea și transducția.

Conjugare

Procesul care schimbă informații genetice între două bacterii printr-un contact direct de la celulă la celulă este cunoscut sub numele de conjugare. Este mediată de plasmidele conjugative care sunt codificate cu mecanisme eficiente pentru medierea transferului de ADN. Conjugarea este un proces unidirecțional și numai bacteria donatoare are plasmidele conjugative. Plasmidele conjugative ale bacteriilor Gram-negative sunt codificate pentru un pilus de sex care facilitează transferul ADN la bacteria destinatară. Contactul direct dintre două bacterii se realizează prin intermediul pilusului sexual, formând o punte conjugală. Sunt prezentate etapele de conjugare bacteriană figura 2.

Figura 2: Conjugarea

Celula donatoare produce pilus.
Pilul 2 se atașează la celula receptor, aduce cele două celule împreună.
3- Plasmida mobilă este tăiată și o singură catenă de ADN este apoi transferată în celula receptor.
4 - Ambele celule recirculază plasmidele lor, sintetizează a doua parte și reproduc pili; ambele celule sunt acum donatori viabili.

Transformare

Procesul de a lua fragmentele libere de ADN de către bacterii din mediul înconjurător este cunoscut sub numele de transformare. Numai celulele bacteriene competente pot prelua ADN-ul prin transformare. Tipurile limitate de bacterii pot suferi transformări în mod natural, cum ar fi bacil, streptococ, Neisseria, Haemophilus, etc În plus, cele mai multe bacterii, cum ar fi E coli pot fi făcute artificial prin expunerea într-un mediu cu clorură de calciu. Plasmidele sunt utilizate ca purtători ai ADN-ului în transformarea în timpul experimentelor de clonare a ADN-ului.

Transducerea

Procesul de transfer al ADN-ului bacterian dintr-o celulă într-o altă celulă prin intermediul virușilor care infectează bacteriile este cunoscut sub numele de transducție. Este considerată o metodă eficientă de transfer al ADN-ului, deoarece ADN-ul străin este protejat în interiorul bacteriofagului. ADN-ul transferat de bacteriofagi este integrat permanent în genomul bacterian recipient prin recombinare omologă.

Concluzie

Schimbul de material genetic între ADN are loc în trei metode; conjugare, transformare și transducție. Conjugarea este transferul direct al materialului genetic între două bacterii, cu ajutorul unui pilus de sex. Transformarea este preluarea fragmentelor de ADN goale de bacterii din mediul înconjurător. Transfecția este transferul ADN-ului bacterian prin virușii care infectează bacteriile.

Referinţă:

1. Rogers, Kara și Robert J. Kadner. "Bacterii." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 22 februarie 2018, disponibil aici.

Datorită fotografiei:

1. "Bacteroides hypermegas bacteria" de către CDC / Dr. V. R. Dowell, Jr. (Domeniul Public) prin Biblioteca de Imagine a Sănătății Publice
2. "Conjugarea" de adenozină - munca proprie (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons