konjugasi bakteri adalah untuk mentransfer dalam satu arah dari materi genetik dari bakteri donor ke penerima lain, dengan kontak fisik antara yang dua sel. Jenis proses ini dapat terjadi baik pada bakteri yang bereaksi, seperti pada bakteri yang tidak bereaksi terhadap pewarnaan Gram , dan juga pada streptomycetes.
Konjugasi dapat terjadi antara bakteri dari spesies yang sama, atau spesies yang berbeda. Bahkan dapat terjadi antara prokariota dan anggota kingdom lain ( tumbuhan , jamur, hewan).
Konjugasi bakteri. Gambar menunjukkan, dari atas ke bawah, dua bakteri sebelum, selama dan setelah konjugasi. Diambil dan diedit dari Pengguna Magnus Manske di en.wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)].
Agar proses konjugasi terjadi, salah satu bakteri yang terlibat, donor, harus memiliki materi genetik yang dapat dimobilisasi, yang umumnya diwakili oleh plasmid atau transposon.
Sel lain, penerima, harus kekurangan unsur ini. Kebanyakan plasmid dapat mendeteksi sel penerima potensial yang kekurangan plasmid serupa.
Indeks artikel
Konjugasi dan reproduksi seksual
Bakteri tidak memiliki organisasi materi genetik yang mirip dengan eukariota . Organisme ini tidak menyajikan reproduksi seksual karena mereka tidak menyajikan pembelahan reduksi (meiosis) untuk membentuk gamet setiap saat dalam hidup mereka.
Untuk mencapai rekombinasi materi genetik mereka (esensi seksualitas), bakteri memiliki tiga mekanisme: transformasi, konjugasi dan transduksi.
Oleh karena itu, konjugasi bakteri bukanlah proses reproduksi seksual . Dalam kasus terakhir, ini dapat dianggap sebagai versi bakteri dari jenis reproduksi ini, karena melibatkan beberapa pertukaran genetik.
Struktur dan faktor yang terlibat dalam proses
pili seksual
Juga disebut pili F, mereka adalah struktur filamen, jauh lebih pendek dan lebih tipis daripada flagel, dibentuk oleh subunit protein yang terjalin satu sama lain, di sekitar pusat berongga. Fungsinya adalah untuk menjaga dua sel dalam kontak selama konjugasi.
Ada juga kemungkinan bahwa unsur konjugatif ditransfer ke sel penerima melalui foramen sentral pili seks.
Unsur konjugatif
Ini adalah materi genetik yang akan ditransfer selama proses konjugasi bakteri. Sifatnya bisa berbeda, di antaranya adalah:
Partikel DNA ekstrakromosomal (Faktor F)
Partikel-partikel ini adalah episom, yaitu plasmid yang dapat diintegrasikan ke dalam kromosom bakteri melalui proses yang disebut rekombinasi homolog. Mereka dicirikan dengan memiliki panjang sekitar 100 kb, serta memiliki asal replikasi dan transfer mereka sendiri.
Sel yang memiliki faktor F disebut sel jantan atau sel F+, sedangkan sel betina (F-) tidak memiliki faktor ini. Setelah konjugasi, bakteri F- menjadi F + dan dapat bertindak seperti itu.
Untaian Kromosom
Ketika rekombinasi homolog terjadi, faktor F berikatan dengan kromosom bakteri; dalam kasus seperti itu disebut faktor F ‘dan sel-sel yang memiliki DNA rekombinan disebut Hfr, untuk rekombinasi frekuensi tinggi.
Selama konjugasi antara bakteri Hfr dan bakteri F, yang pertama mentransfer untaian DNA rekombinasinya dengan faktor F ke yang terakhir. Dalam hal ini, sel penerima itu sendiri menjadi sel Hfr.
Hanya ada satu faktor F dalam bakteri, baik dalam bentuk ekstrakromosomal (F) atau digabungkan kembali ke kromosom bakteri (F’).
Plasmid
Beberapa penulis menganggap plasmid dan faktor F bersama-sama, dan penulis lain memperlakukannya secara terpisah. Keduanya adalah partikel genetik ekstrakromosom, tetapi tidak seperti faktor F, plasmid tidak berintegrasi ke dalam kromosom. Mereka adalah unsur genetik yang sebagian besar ditransmisikan selama proses konjugasi.
Plasmid terdiri dari dua bagian; faktor transfer resistensi, yang bertanggung jawab untuk transfer plasmid, dan bagian lain yang terdiri dari beberapa gen yang memiliki informasi yang mengkode resistensi terhadap zat yang berbeda.
Beberapa gen ini dapat bermigrasi dari satu plasmid ke yang lain dalam sel yang sama, atau dari plasmid ke kromosom bakteri. Struktur ini disebut transposon.
Beberapa penulis berpendapat bahwa plasmid yang bermanfaat bagi bakteri sebenarnya adalah endosimbion, sementara yang lain mungkin, sebaliknya, menjadi endoparasit bakteri.
Proses
Sel donor menghasilkan pili seks. Partikel F atau plasmid yang hanya ada pada bakteri ini, mengandung informasi genetik yang mengkode produksi protein yang membentuk pili. Karena itu, hanya sel F + yang akan menampilkan struktur ini.
Pili seks memungkinkan sel donor untuk menempel pada sel penerima terlebih dahulu dan kemudian saling menempel.
Untuk memulai transfer, dua untai untai DNA harus dipisahkan. Pertama, pemotongan terjadi di daerah yang dikenal sebagai origin of transfer (oriT) dari salah satu untai. Enzim relaksase membuat potongan ini sehingga kemudian enzim helikase memulai proses pemisahan kedua rantai tersebut.
Enzim dapat bekerja sendiri atau juga dengan membentuk kompleks dengan beberapa protein yang berbeda. Kompleks ini dikenal sebagai relaksosom.
Segera memulai pemisahan rantai, transfer salah satu untaian akan dimulai, yang hanya akan berakhir ketika untaian lengkap telah berpindah ke sel penerima, atau ketika dua bakteri terpisah.
Untuk menyelesaikan proses transfer, baik sel, penerima dan donor, mensintesis untai komplementer, dan rantai dibuat untuk berperedaran lagi. Sebagai produk akhir, kedua bakteri tersebut sekarang menjadi F+ dan dapat bertindak sebagai donor dengan bakteri F-.
Plasmid adalah unsur genetik yang paling sering ditransmisikan dengan cara ini. Kapasitas konjugasi tergantung pada keberadaan plasmid konjugatif dalam bakteri yang mengandung informasi genetik yang diperlukan untuk proses ini.
Kegunaan
Konjugasi telah digunakan dalam rekayasa genetika sebagai alat untuk mentransfer materi genetik ke tujuan yang berbeda. Ini telah berfungsi untuk mentransfer materi genetik dari bakteri ke sel eukariotik dan prokariotik reseptor yang berbeda, dan bahkan ke mitokondria mamalia yang terisolasi .
Salah satu genera bakteri yang paling berhasil digunakan untuk mencapai jenis transfer ini adalah Agrobacterium , yang telah digunakan sendiri, atau bersama dengan virus mosaik tembakau.
Di antara spesies yang diubah secara genetik oleh Agrobacterium adalah ragi, jamur, bakteri lain, ganggang dan sel hewan .
Transformasi oleh Agrobacterium tumefaciens menjadi sel tumbuhan. Diambil dan diedit dari: J LEVIN W [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].
Referensi
- EW Nester, CE Roberts, NN Pearsall & BJ McCarthy (1978). Mikrobiologi. edisi ke-2. Holt, Rinehart dan Winston.
- C. kecapi. Agrobakteri. Dalam kehidupan. Dipulihkan dari lifeder.com.
- Konjugasi bakteri. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
- R.Carpa (2010). Rekombinasi genetik pada bakteri: cakrawala awal seksualitas pada organisme hidup. Elba Biofluks.
- Konjugasi prokariotik. Di Wikipedia. Dipulihkan dari es.wikipedia.org.
- LS Frost & G. Koraimann (2010). Regulasi konjugasi bakteri: menyeimbangkan peluang dengan kesulitan. Mikrobiologi Masa Depan.
- E.Hogg (2005). Mikrobiologi Esensial. John Wiley & Sons Ltd.
