Conjugación bacteriana: proceso, estructura y factores
La conjugación bacteriana es la transferencia en una sola dirección de material genético de una bacteria donante a otra receptora, mediante contacto físico entre ambas células. Este tipo de proceso puede ocurrir tanto en bacterias que reaccionan, como en las que no reaccionan a la tinción de Gram, y también en estreptomicetos.
La conjugación puede ocurrir entre bacterias de una misma especie, o de especies distintas. Incluso puede ocurrir entre procariotas e integrantes de otros reinos (plantas, hongos, animales).
Para que ocurra el proceso de conjugación, una de las bacterias involucradas, la donadora, debe poseer el material genético que pueda movilizarse, el cual generalmente está representado por plásmidos o transposones.
La otra célula, la receptora, debe carecer de dichos elementos. La mayoría de los plásmidos pueden detectar las células receptoras potenciales que carecen de plásmidos similares.
Índice del artículo
- 1 Conjugación y reproducción sexual
- 2 Estructuras y factores que intervienen en el proceso
- 3 Proceso
- 4 Aplicaciones
- 5 Referencias
Las bacterias no presentan una organización del material genético similar a la de los eucariotas. Estos organismos no presentan reproducción sexual pues no presentan división reduccional (meiosis) para formar gametos en ningún momento de su vida.
Para lograr la recombinación de su material genético (esencia de la sexualidad), las bacterias poseen tres mecanismos: trasformación, conjugación y transducción.
La conjugación bacteriana no es, entonces, un proceso de reproducción sexual. En el último de los casos, puede ser considerada como una versión bacteriana de este tipo de reproducción, debido a que involucra algo de intercambio genético.
También denominados pili F, son estructuras filamentosas, mucho más cortas y delgadas que un flagelo, formadas por subunidades proteicas entrelazadas entre sí, alrededor de un centro hueco. Su función es mantener dos células en contacto durante la conjugación.
También es posible que el elemento conjugativo sea transferido a la célula receptora por medio del agujero central de los pili sexuales.
Es el material genético que va a ser transferido durante el proceso de conjugación bacteriana. Puede ser de distinta naturaleza, entre ellos se encuentran:
Partículas de ADN extracromosomales(Factor F)
Estas partículas son episomas, es decir, plásmidos que pueden integrarse al cromosoma bacterial mediante un proceso denominado recombinación homóloga. Se caracterizan por tener una longitud de aproximadamente 100 kb, así como por tener su propio origen de replicación y de transferencia.
Las células que poseen el factor F se denominan células masculinas o células F+, mientras que las células femeninas (F-) carecen de dicho factor. Una vez realizada la conjugación, las bacterias F- se convierten en F+ y pueden actuar como tales.
Hebras de Cromosomas
Cuando ocurre la recombinación homóloga, el factor F se une al cromosoma bacterial; en tales casos es denominado factor F’ y las células que poseen el ADN recombinado se denominan Hfr, por las siglas en inglés de alta frecuencia de recombinación.
Durante la conjugación entre una bacteria Hfr y una bacteria F-, la primera transfiere a la segunda una hebra de su ADN recombinado con el factor F. En este caso, la célula receptora se convierte a su vez en una célula Hfr.
Solo puede haber un factor F en una bacteria, ya sea en forma extracromosomal (F) o recombinado al cromosoma bacterial (F’).
Plásmidos
Algunos autores consideran juntos a los plásmidos y a los factores F, y otros autores los tratan por separado. Ambos son partículas genéticas extracromosómicas, pero a diferencia del factor F, los plásmidos no se integran a los cromosomas. Son los elementos genéticos que mayormente se transmiten durante el proceso de conjugación.
Los plásmidos están compuestos de dos partes;, un factor de transferencia de resistencia, el cual se encarga de la transferencia del plásmido y otra parte formada por múltiples genes que poseen la información que codifica la resistencia ante distintas sustancias.
Algunos de estos genes pueden migrar de un plásmido a otro de la misma célula, o de un plásmido al cromosoma bacterial. Estas estructuras son denominadas transposones.
Algunos autores sostienen que los plásmidos beneficiosos para las bacterias son realmente endosimbiontes, mientras que otros pueden, por el contrario, ser endoparásitos bacterianos.
Las células donadoras producen los pili sexuales. Las partículas F o los plásmidos presentes solo en estas bacterias, contienen la información genética que codifica la producción de las proteínas que forman los pili. Debido a esto, solo las células F+ van a presentar estas estructuras.
Los pili sexuales permiten, en primer lugar, que las células donadoras se fijen a las células receptoras y luego que se mantengan juntas.
Para poder iniciar la transferencia, deben separarse las dos hebras de la cadena de ADN. En primer lugar, ocurre un corte en la región conocida como origen de transferencia (oriT) de una de las hebras. Una enzima relaxasa realiza este corte para que luego una enzima helicasa comience el proceso de separar ambas cadenas.
La enzima puede actuar sola o también formando un complejo con varias proteínas distintas. Este complejo se conoce con el nombre de relaxosoma.
Inmediatamente iniciada la separación de las cadenas va a comenzar la transferencia de una de las hebras, la cual solo concluirá cuando la hebra completa haya pasado a la célula receptora, o cuando se separen las dos bacterias.
Para finalizar el proceso de transferencia, ambas células, receptora y donadora, sintetizan la hebra complementaria, y la cadena se hace nuevamente circular. Como producto final, ambas bacterias son ahora F+ y pueden actuar como donadoras con bacterias F-.
Los plásmidos son los elementos genéticos que con mayor frecuencia se transmiten de esta forma. La capacidad de conjugación depende de la presencia en la bacteria de plásmidos conjugativos que contienen la información genética requerida para tal proceso.
La conjugación ha sido empleada en ingeniería genética como una herramienta para transferir material genético a diferentes destinos. Ha servido para transferir material genético desde bacterias hasta distintas células eucariotas y procariotas receptoras, e incluso hasta mitocondrias aisladas de mamíferos.
Uno de los géneros de bacterias que ha sido empleado de manera más exitosa para lograr este tipo de transferencia es Agrobacterium, la cual ha sido empleada sola, o en conjunto con el virus del mosaico del tabaco.
Entre las especies trasformadas genéticamente por Agrobacterium están levaduras, hongos, otras bacterias, algas y células animales.
- E.W. Nester, C.E. Roberts, N.N. Pearsall & B.J. McCarthy (1978). Microbiology. 2nd edition. Holt, Rinehart and Winston.
- C.Lira. Agrobacterium. En lifeder. Recuperado de lifeder.com.
- Bacterial conjugation. En Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.
- R. Carpa (2010). Genetic recombination in bacteria: horizon of the beginnings of sexuality in living organisms. Elba Bioflux.
- Conjugación procariota. En Wikipedia. Recuperado de es.wikipedia.org.
- L.S. Frost & G. Koraimann (2010). Regulation of bacterial conjugation: balancing opportunity with adversity. Future Microbiology.
- E.Hogg (2005). Essential Microbiology. John Wiley & Sons Ltd.