צמיד חיידקי: תהליך, מבנה וגורמים - ביולוגיה - 2025

קוניוגציה היא להעביר בכיוון אחד של חומר גנטי מחיידק תורם לנמען אחר, על ידי מגע פיסי בין שני התאים. תהליך מסוג זה יכול להתרחש הן בחיידקים המגיבים, כמו באלה שאינם מגיבים לכתם גרם, וגם בסטרפטומיציטים.

שיוך יכול להתרחש בין חיידקים מאותו המין, או של מינים שונים. זה יכול להופיע אפילו בין פרוקריוטות ובין בני ממלכות אחרות (צמחים, פטריות, בעלי חיים).

צמיד חיידקי. התמונה מציגה, מלמעלה למטה, שני חיידקים לפני, במהלך ואחרי הצטרפות. צולם ונערך מהמשתמש מגנוס מאנסקה ב- en.wikipedia.

כדי שתהליך ההתייחדות יתרחש, על אחד החיידקים המעורבים, התורם, להיות בעל החומר הגנטי שניתן לגייס, המיוצג בדרך כלל על ידי פלסמידים או טרנספוזונים.

על התא השני, המקבל, להיות חסרים אלמנטים אלה. רוב הפלסמידים יכולים לגלות תאים מקבלים פוטנציאליים אשר חסרים פלסמידים דומים.

בלידה ורבייה מינית

לחיידקים אין ארגון של חומר גנטי הדומה לזה של איקריוטים. אורגניזמים אלה אינם מציגים רבייה מינית מכיוון שהם אינם מציגים חלוקת צמצום (מיוזה) ליצירת גמטים בכל עת בחייהם.

כדי להשיג את השילוב מחדש של החומר הגנטי שלהם (תמצית המיניות), לחיידקים שלושה מנגנונים: טרנספורמציה, צירוף והתמרה.

מצפור חיידקי אינו אפוא תהליך של רבייה מינית. במקרה האחרון, זה יכול להיחשב כגרסה חיידקית של סוג זה של רבייה, מכיוון שהוא כרוך בחילופי גנטיים מסוימים.

מבנים וגורמים המעורבים בתהליך

פילי מיני

הם נקראים גם פילי F, והם מבנים חוטיים, קצרים ודקים בהרבה מסרטון, המורכבים מיחידות חלבון השזורות סביב מרכז חלול. תפקידו לשמור על שני תאים במגע במהלך ההתייחדות.

יתכן גם כי היסוד המצומד מועבר לתא הנמען דרך המעבדה המרכזית של נקבת המין.

אלמנטים מתחייבים

זהו החומר הגנטי שיועבר בתהליך הצטרפות החיידק. זה יכול להיות בעל אופי שונה, ביניהם:

חלקיקי DNA אקסטראכרוזומליים

חלקיקים אלה הם אפיזודות, כלומר פלסמידים הניתנים לשילוב בכרומוזום החיידקי באמצעות תהליך המכונה רקומבינציה הומולוגית. הם מאופיינים על ידי אורך של כ- 100 קילוגרם, כמו גם על ידי מקור משכפול והעברה משלהם.

תאים בעלי גורם F נקראים תאים זכריים או תאי F +, בעוד שתאים נשיים (F-) חסרים גורם זה. לאחר הצמדות, חיידקי ה- F הופכים ל- F + ויכולים לפעול ככאלה.

גדילי כרומוזום

כאשר מתרחשת רקומבינציה הומולוגית, גורם F נקשר לכרומוזום החיידקי; במקרים כאלה זה נקרא גורם F 'והתאים שיש להם DNA רקומביננטי נקראים Hfr, לשילוב חוזר בתדר גבוה.

במהלך ההתייחדות בין חיידק Hfr לחיידק F, הראשון מעביר לאחרון קווצה של ה- DNA המשולב מחדש שלו עם גורם F. במקרה זה, התא המקבל עצמו הופך לתא Hfr.

יכול להיות רק גורם F אחד בחיידק, או בצורה חוץ-כרומוזומלית (F) או שהוא משולב מחדש לכרומוזום החיידקי (F ').

פלסמידים

חלק מהמחברים רואים יחד פלסמידות וגורמי F, ומחברים אחרים מתייחסים אליהם בנפרד. שניהם חלקיקים גנטיים חוץ-כרומוזומליים, אך בניגוד לפקטור F, פלסמידים אינם משתלבים בכרומוזומים. הם האלמנטים הגנטיים המועברים לרוב בתהליך הצמדה.

פלסמידים מורכבים משני חלקים: גורם העברת התנגדות, האחראי להעברת הפלסמיד, וחלק אחר המורכב מגנים מרובים שיש בהם את המידע המקודד התנגדות לחומרים שונים.

חלק מהגנים הללו יכולים לנדוד מפלסמיד אחד למשנהו באותו תא, או מפלסמיד לכרומוזום החיידקי. מבנים אלה נקראים טרנספוזונים.

חלק מהכותבים טוענים כי פלסמידות המועילות לחיידקים הם למעשה אנדוסימביונטים, בעוד שאחרים עשויים להיפך, אנדופראזיטים חיידקיים.

תהליך

תאי התורם מייצרים את פילי המין. חלקיקי F או פלסמידות המצויים רק בחיידקים אלו, מכילים את המידע הגנטי המקודד את ייצור החלבונים היוצרים את הפילי. בגלל זה, רק תאי F + יציגו מבנים אלה.

פילי המין מאפשרים לתאי תורמים להתחבר לתאי הנמען תחילה ואז להיצמד זה לזה.

על מנת ליזום את ההעברה, יש להפריד בין שני גדילי גדיל ה- DNA. ראשית, חתך מתרחש באזור המכונה מקור ההעברה (oriT) של אחד הגדילים. אנזים relaxase הופך את החיתוך הזה כך שבהמשך אנזים מסוק מתחיל בתהליך ההפרדה בין שתי השרשראות.

האנזים יכול לפעול לבד או גם על ידי יצירת מתחם עם מספר חלבונים שונים. מתחם זה ידוע בשם relaxosome.

מייד בהתחלת הפרדת השרשראות, יתחיל העברת אחד הגדילים, אשר יסתיים רק כאשר הגדיל השלם עבר לתא הנמען, או כאשר שני החיידקים נפרדים.

להשלמת תהליך ההעברה, שני התאים, המקבל והתורם, מסנתזים את הגדיל המשלים והשרשרת מתפשטת שוב. כתוצר סופי, שני החיידקים הם כיום F + ויכולים לפעול כתורמים עם חיידקי F.

פלסמידים הם האלמנטים הגנטיים המועברים בתדירות הגבוהה ביותר בדרך זו. כושר ההצמדה תלוי בנוכחות החיידק של פלסמידים מצומדים המכילים את המידע הגנטי הנדרש לתהליך כזה.

יישומים

ההתייחסות שימשה בהנדסה גנטית ככלי להעברת חומר גנטי ליעדים שונים. זה שימש להעברת חומר גנטי מחיידקים לתאים אוקראוטיים ופרוקריוטיים שונים, ואפילו למיטוכונדריה של יונקים מבודדים.

אחת מסוגי החיידקים ששימשו בהצלחה ביותר להשגת סוג זה של העברה היא Agrobacterium, אשר שימשה לבדה, או בשילוב עם נגיף הפסיפס של הטבק.

בין המינים שהופנו גנטית על ידי Agrobacterium הם שמרים, פטריות, חיידקים אחרים, אצות ותאי בעלי חיים.

טרנספורמציה על ידי Agrobacterium tumefaciens לתא צמח. צולם ונערך מתוך: J LEVIN W.

הפניות

1. EW Nester, CE רוברטס, NN Pearsall & BJ McCarthy (1978). מִיקרוֹבִּיוֹלוֹגִיָה. מהדורה שנייה. הולט, ריינהרט ווינסטון.
2. ג. ליי. אגרובקטריום. במחלף. התאושש מ- lifeder.com.
3. צמיד חיידקי. בויקיפדיה. התאושש מ- en.wikipedia.org.
4. ר 'קרפה (2010). רקומבינציה גנטית בחיידקים: אופק ההתחלה של מיניות באורגניזמים חיים. אלבה ביופלוקס.
5. צמיד פרוקריוטי. בויקיפדיה. התאושש מ- es.wikipedia.org.
6. LS Frost & G. Koraimann (2010). ויסות התכווצות חיידקים: איזון הזדמנות עם מצוקה. מיקרוביולוגיה עתידית.
7. E.Hogg (2005). מיקרוביולוגיה חיונית. ג'ון וויילי ובניו בע"מ