Bakterier: genetikk og mekanismer for overføring av genetisk informasjon

Utviklingen av den menneskelige arten garanteres av kimcellenes meiose og deres påfølgende forening (befruktning). På denne måten arver de nye generasjonene halvparten av det genetiske arv fra faren og halvparten fra moren.

Siden bakterier reproduserer aseksuelt, ved enkel binær fisjon, er deres utvikling garantert av to hovedmekanismer: mutasjoner og rekombinasjoner.

MUTASJONER: tilfeldig hendelse som manifesterer seg med endringer og substitusjoner på nivået av nukleotidsekvensene som utgjør bakteriegenomet.

KOMBINASJONER: stammer fra genoverføringsmekanismer: en donorbakterie overfører mucleotidsekvenser til mottakerbakterien, som integrerer dem i genomet i henhold til en HOMOLOGISK rekombinasjonsmekanisme. Alt dette fører til tilegnelse av nye egenskaper, for eksempel kapsel, evne til å produsere bestemte toksiner, faktorer for resistens mot antibiotika, etc.

I bakterien er genomet inneholdt i det enkelte kromosom og noen ganger også i ekstrakromosomale miljøer, kalt PLASMIDS, som har samme superspiraliserte struktur, men en mindre diameter. Plasmidene er utstyrt med autonom replikasjon og kan kode for eksempel for toksiner, pili, adhesiner, bakteriociner eller resistensfaktorer; noen plasmider kan også integreres i bakteriegenomet og deretter bli uavhengige; i disse tilfellene kalles de EPISOMS. Generelt finner vi derfor i plasmidene den genetiske informasjonen om hjelpetegn, ikke essensiell for å overleve bakterien.

Noen plasmider har et smalt spekter av potensielle verter, mens andre har et bredere spekter (som betyr at de kan overføres til forskjellige bakterier).

For å overføre det genetiske materialet, deretter plasmider eller genomiske sekvenser, har bakteriene utarbeidet tre forskjellige mekanismer, kalt: transformasjon, konjugering og transduksjon. Til disse kan en fjerde legges til, kalt TRANSPOSITION, gjennom hvilket genetisk materiale overføres fra ett område av kromosomet til et annet, eller fra plasmidet til kromosomet, i selve bakterien.

Passasje av frie DNA -fragmenter, som stammer fra bakteriell lysis, til en mottakerbakterie.

Genoverføring gjennom fysisk kontakt mellom to bakterier, hvorav donoren kalles F + (positiv fruktbarhet) og har en konjugeringsledning, mens mottakeren F-.

Overføringen medieres av et bakterielt virus kalt bakteriofag.

TRANSFORMASJON: transformasjonsprosessen kan deles inn i forskjellige stadier:

1) kobling mellom DNA og celle

2) innføring av DNA i cellen

3) rekombinasjon av fritt DNA som kommer inn i mottakerbakterien

4) fenotypisk uttrykk

Et DNA som skal transformeres må være:

1) dobbel helix

2) med molekylvekt høyere enn 106 Dalton

3) har en "høy analogi med DNA fra mottakercellen

Reseptorcellen må på sin side være i en fysiologisk tilstand som kalles kompetanse. En celle er kompetent når den er på slutten av sin eksponensielle eller logaritmiske vekst; i denne fasen er faktisk proteinsyntese maksimal og faktorer av kompetanse ( proteiner som lar DNA komme inn).

KONJUGASJON: består i direkte overføring av genetisk materiale gjennom fysisk kontakt mellom to bakterieceller.

Noen bakterier inneholder et plasmid, kalt faktor F, som koder for proteiner som danner konjugeringshaugen. Dette plasmidet, utstyrt med autonom replikasjon, har gener som lar det replikere og overføre fra en F + bakterie til en annen (F-).

Konjugeringsstadier: En F + bakterie møter en F- bakterie og en bindingsbro dannes. På dette tidspunktet begynner plasmidet å replikere seg selv med en mekanisme som kalles rullende sirkel (i 5 "- 3" -retningen), hvor en av de to hemielikerne passerer gjennom pilus. På slutten av replikering og overføring har vi to F +, siden den første beholder kopien av plasmidet, mens F- mottar den andre hemielen, som deretter dupliserer og danner plasmidet.

Noen ganger (sjelden) i en F + celle kan plasmidet integreres i kromosomet. De nye cellene der plasmidet er integrert kalles HFR (høy rekombinasjonsfrekvens). I disse cellene overfører det integrerte plasmidet sine egenskaper til kromosomet, slik som overføring fra en bakterie A til en bakterie B; derfor kan genene til førstnevnte kombineres med sistnevnte.

Hvis vi setter en HFR-bakterie i kontakt med en F- dannes konjugeringsbroen, som sender et genoverføringssignal som en nuklease kutter en "spiral for, kromosomet begynner å replikere med en rullende sirkelmekanisme, og kopien den passerer inn i celle F fra kuttpunktet.

Passasjen til "hele kromosomet tar omtrent 90", men konjugeringsbroen er skjør og går ofte i stykker før overføringen er fullført, så bare plasmidets hode og noen gener i nærheten av det passerer; terminaldelen derimot, som inneholder faktoren F, passerer ikke. Følgelig blir ikke F-cellen HFR og heller ikke F +, men får bare noen av egenskapene til donorbakterien.

Donor -DNA kan rekombinere med kromosomet i den mottakende cellen og gi bakterien nye genetiske karakterer. Andre ganger kan DNA brytes ned, og det er ingen endring.

I tillegg til F-faktorene er det også de såkalte R-faktorene (som fører til antibiotikaresistens); de er alltid plasmider som inneholder sekvensene av F -faktorer, som andre er assosiert med for resistens mot antibiotika. Så er det COL -faktorer, som koder for proteiner som kalles koliciner eller bakteriociner, det vil si stoffer med bakteriedrepende virkning, som bakterien forsvarer seg med og angriper de andre cellene for å okkupere koloniseringsstedene.

Det er også ENT -faktorer, som koder for enterotoksiner og som er typiske for noen Escherichia Coli -stilker (normalt tilstede i organismen), som er i stand til å produsere aktive enterotoksiner på slimhinnen i tynntarmen.

Seksuell pili er typisk og unik for GRAMs - men konjugering forekommer også i GRAM +, som har plasmider som syntetiserer bestemte proteiner, som - utskilt eksternt - fører til aggregering mellom F + og andre F -bakterier (uten å ty til al pilo che non c Bøyning er imidlertid en sjelden hendelse.

Andre artikler om "Bakterier: Overføring av" genetisk informasjon "

1. bakterielle toksiner
2. bakterie
3. karakteristiske bakterier
4. bakteriecelle
5. tilbehørsstrukturer for bakterier
6. Bakterier: overføring av genetisk informasjon
7. Antibiotika
8. Kategorier av antibiotika
9. Antibiotikaresistens