Conjugação bacteriana: processo, estrutura e fatores

A conjugação bacteriana é a transferência numa direcção de material genético a partir de um dador para outro bactéria destinatário por contacto físico entre as duas células. Esse tipo de processo pode ocorrer tanto nas bactérias que reagem como nas que não reagem à coloração de Gram , e também nos estreptomicetos.

A conjugação pode ocorrer entre bactérias da mesma espécie ou de espécies diferentes. Pode até ocorrer entre procariontes e membros de outros reinos (plantas, fungos, animais).

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Conjugação bacteriana A imagem mostra, de cima para baixo, duas bactérias antes, durante e após a conjugação. Tirada e editada pelo usuário Magnus Manske em en.wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)].

Para que o processo de conjugação ocorra, uma das bactérias envolvidas, o doador, deve possuir o material genético que pode ser mobilizado, geralmente representado por plasmídeos ou transposons.

A outra célula, o destinatário, deve ter esses elementos. A maioria dos plasmídeos pode detectar células receptoras em potencial que não possuem plasmídeos semelhantes.

Conjugação e reprodução sexual

As bactérias não possuem uma organização de material genético semelhante ao dos eucariotos . Esses organismos não têm reprodução sexual porque não possuem divisão de redução (meiose) para formar gametas a qualquer momento da vida.

Para alcançar a recombinação de seu material genético (essência da sexualidade), as bactérias têm três mecanismos: transformação, conjugação e transdução.

A conjugação bacteriana não é, portanto, um processo de reprodução sexual . Neste último caso, pode ser considerada uma versão bacteriana desse tipo de reprodução, pois envolve alguma troca genética.

Estruturas e fatores envolvidos no processo

Sex pili

Também chamadas de pili F, são estruturas filamentosas, muito mais curtas e finas que um flagelo, formadas por subunidades de proteínas entre unidades, em torno de um centro oco. Sua função é manter duas células em contato durante a conjugação.

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Também é possível que o elemento conjugador seja transferido para a célula receptora através do orifício central do pili sexual.

Elementos conjugativos

É o material genético que será transferido durante o processo de conjugação bacteriana. Pode ser de natureza diferente, entre elas estão:

Partículas extracromossômicas de DNA (fator F)

Essas partículas são epissomas, isto é, plasmídeos que podem ser integrados ao cromossomo bacteriano por um processo chamado recombinação homóloga. Eles são caracterizados por ter um comprimento de aproximadamente 100 kb, além de ter sua própria origem de replicação e transferência.

As células que possuem o fator F são chamadas células masculinas ou células F +, enquanto as células femininas (F-) não possuem esse fator. Uma vez realizada a conjugação, as bactérias F- tornam-se F + e podem agir como tais.

Cordões cromossômicos

Quando ocorre recombinação homóloga, o fator F se liga ao cromossomo bacteriano; nesses casos, é chamado fator F ‘e as células que possuem o DNA recombinado são denominadas Hfr, pela sigla em inglês de alta frequência de recombinação.

Durante a conjugação entre uma bactéria Hfr e uma bactéria F, a primeira transfere uma cadeia de seu DNA recombinado com o fator F. para o segundo.Neste caso, a célula receptora, por sua vez, se torna uma célula Hfr.

Só pode haver um fator F em uma bactéria, extracromossômica (F) ou recombinada ao cromossomo bacteriano (F ‘).

Plasmídeos

Alguns autores consideram plasmídeos e fatores F juntos, e outros autores os tratam separadamente. Ambos são partículas genéticas extracromossômicas, mas, diferentemente do fator F, os plasmídeos não se integram nos cromossomos. Eles são os elementos genéticos que são transmitidos principalmente durante o processo de conjugação.

Os plasmídeos são compostos de duas partes: um fator de transferência de resistência, responsável pela transferência do plasmídeo e outra parte composta por múltiplos genes que possuem as informações que codificam a resistência a diferentes substâncias.

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Alguns desses genes podem migrar de um plasmídeo para outro na mesma célula ou de um plasmídeo para o cromossomo bacteriano. Essas estruturas são chamadas de transposons.

Alguns autores argumentam que os plasmídeos benéficos para bactérias são realmente endossimbiontes, enquanto outros podem, pelo contrário, ser endoparasitas bacterianos.

Processo

As células doadoras produzem pili sexual. As partículas F ou plasmídeos presentes apenas nessas bactérias contêm a informação genética que codifica a produção das proteínas que formam o pili. Por esse motivo, apenas as células F + apresentarão essas estruturas.

O pili sexual permite, primeiro, que as células doadoras sejam fixadas às células receptoras e depois mantidas juntas.

Para iniciar a transferência, as duas cadeias da cadeia de DNA devem ser separadas. Primeiro, ocorre um corte na região conhecida como origem de transferência (oriT) de um dos fios. Uma enzima relaxase faz esse corte para que uma enzima helicase inicie o processo de separação das duas cadeias.

A enzima pode atuar sozinha ou também formar um complexo com várias proteínas diferentes. Este complexo é conhecido como relaxossomo.

Imediatamente começando a separação das cadeias, a transferência de uma das cadeias começará, o que só será concluído quando a cadeia completa tiver passado para a célula receptora ou quando as duas bactérias se separarem.

Para finalizar o processo de transferência, ambas as células, destinatário e doador, sintetizam a cadeia complementar e a cadeia é novamente circulada. Como produto final, ambas as bactérias agora são F + e podem atuar como doadoras de bactérias F-.

Os plasmídeos são os elementos genéticos que são mais frequentemente transmitidos dessa maneira. A capacidade de conjugação depende da presença na bactéria de plasmídeos conjugativos que contêm as informações genéticas necessárias para esse processo.

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Aplicações

A conjugação tem sido usada na engenharia genética como uma ferramenta para transferir material genético para diferentes destinos. Serviu para transferir material genético de bactérias para diferentes células eucarióticas e receptores procarióticos, e até para mitocôndrias isoladas de mamíferos .

Um dos gêneros de bactérias mais utilizados com sucesso para obter esse tipo de transferência é o Agrobacterium , que foi utilizado isoladamente ou em conjunto com o vírus do mosaico do tabaco.

Entre as espécies geneticamente transformadas por Agrobacterium estão leveduras, fungos, outras bactérias, algas e células animais .

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Transformação de Agrobacterium tumefaciens em uma célula vegetal. Retirado e editado de: J LEVIN W [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Referências

  1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall e BJ McCarthy (1978). Microbiologia 2ª edição. Holt, Rinehart e Winston.
  2. C. Lira. Agrobacterium Em lifeder. Recuperado de lifeder.com.
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  4. R. Carpa (2010). Recombinação genética em bactérias: horizonte do início da sexualidade em organismos vivos. Elba Bioflux.
  5. Conjugação procariótica Na Wikipedia Recuperado de es.wikipedia.org.
  6. LS Frost e G. Koraimann (2010). Regulação da conjugação bacteriana: equilibrando oportunidade com adversidade. Microbiologia do Futuro
  7. E.Hogg (2005). Microbiologia Essencial John Wiley & Sons Ltd.

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