3 tipos de reproducción sexual que se producen en las bacterias (1869 palabras)

Los tipos de reproducción sexual que se producen en las bacterias son los siguientes:

Las observaciones citológicas y los estudios genéticos indican algo así como la reproducción sexual, que involucra la fusión de dos células diferentes y una transferencia de factores hereditarios que ocurre en las bacterias, aunque con poca frecuencia. La recombinación genética ocurre en aquellas bacterias que han sido cuidadosamente estudiadas y probablemente también en otras especies.

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Una de las especies de bacterias estudiadas más intensivamente, Escherichia coli, ha demostrado tener relaciones sexuales, algunas actúan como machos y transfieren información genética por contacto directo con las hembras. Esta capacidad de transferir genes está regulada por un factor de fertilidad F + que puede transferirse a una hembra, convirtiéndola así en un macho.

Las células bacterianas vegetativas habituales son haploides y en la reproducción sexual parte o la totalidad del cromosoma pasa de la célula masculina a la célula femenina, produciendo una célula, es decir, parcial o completamente diploide. Luego, el cruce se produce entre el cromosoma femenino y el cromosoma o fragmento masculino, seguido de un proceso de segregación que produce células de progenie haploide.

1. Transformación bacteriana:

La transferencia genética en bacterias también ocurre por transformación, en la cual la molécula de ADN de la célula donante, cuando se libera por su desintegración, es captada por otra célula receptora y sus descendientes heredan algunos caracteres de la célula donante. Cuando se encuentran diferentes cepas de bacterias en un estado mixto, ya sea en la cultura o en la naturaleza, algunas de las crías resultantes poseen una combinación de caracteres de las cepas parentales. Este fenómeno se conoce como recombinación.

El fenómeno de la transformación fue registrado por primera vez por Griffith (1928). Avery, Macleod y McCarty (1944) demostraron que el principio transformador es el ADN en la secuencia de eventos en la transformación bacteriana.

Las líneas de investigación que llevaron a una comprensión de la naturaleza química del material genético surgieron de un estudio del organismo pestilente Diplococcus pneumoniae. Esta bacteria causa neumonía en los hombres. En 1928, Frederick Griffith descubrió que hay dos cepas de D. pneumoniae, una que forma colonias lisas protegidas por una cápsula y la otra que formaba colonias irregulares o ásperas sin una cápsula cuando se cultivan en un medio adecuado en placas de Petri.

Cuando se inyectó en ratones (A), solo las células lisas capsuladas (virulentas) produjeron la enfermedad, pero no las células rugosas no virulentas (B). Por otro lado, cuando las células lisas (virulentas) encapsuladas y muertas por calor se mezclaron con células rugosas no virulentas (D) y luego se inyectaron en los ratones, se produjo la enfermedad. Esto muestra que algunos factores de las células lisas capsuladas muertas, convirtieron las células ásperas no virulentas vivas en células vivas capsuladas lisas (virulentas), (ver fig. 2.16).

En 1944, Avery, McCarty y Macleod apoyaron el experimento de Griffith mediante una explicación molecular. Descubrieron que el ADN aislado del calor mataba a las células lisas, cuando se agregaban a las células ásperas cambiaban su carácter de superficie de áspera a lisa, y también las hacían virulentas.

Mediante este experimento, se demostró que el ADN era el material genético responsable de inducir el carácter suave de las células y su propiedad de virulencia en ratones. Su experimento demostró que la transformación bacteriana implica la transferencia de una parte del ADN de la bacteria muerta (es decir, el donante) a la bacteria viva (es decir, el receptor), que expresa el carácter de célula muerta, por lo que se conoce como un recombinante.

El agente infeccioso viral es el ADN:

Un bacteriófago (virus T 2 ) infecta la bacteria Escherichia coli. Después de la infección, el virus se multiplica y los fagos T 2 se liberan con la lisis de las células bacterianas. Como sabemos, el fago T 2 contiene tanto ADN como proteínas. Ahora surge la pregunta, cuál de los dos componentes tiene la información para programar la multiplicación de más partículas virales.

Para resolver este problema, Hershey y Chase (1952) idearon un experimento con dos preparaciones diferentes de fagos T 2 . En una preparación, hicieron una parte proteica radiactiva y en la otra preparación, el ADN se hizo radiactivo. Después de esto, un cultivo de E. coli se infectó con estas dos preparaciones de fagos. Inmediatamente después de la infección y antes de la lisis de las bacterias, las células de E. coli se agitaron suavemente en un mezclador para que las partículas de fago adheridas se aflojaran y luego se centrifugara el cultivo. Con el resultado, los sedimentos más pesados ​​de células bacterianas infectadas se asentaron en el fondo del tubo. Las partículas virales más ligeras y las partículas que no entraron en las células bacterianas se encontraron en el sobrenadante. Se encontró que cuando el fago T 2 con ADN radiactivo se usaba para infectar E. coli en el experimento, el sedimento bacteriano más pesado también era radioactivo. Por otro lado, cuando se usó el fago T 2 con proteína radiactiva, el sedimento bacteriano tenía muy poca radioactividad y la mayor parte de la radioactividad se encontró en el sobrenadante. Esta

que es el ADN viral y no la proteína la que contiene información para la producción de más partículas de fago T2, por lo que el ADN es material genético. Sin embargo, en algunos virus (p. Ej., TMV, virus de la influenza y virus de la polio), el ARN sirve como material genético (ver fig. 2.17).

Hershey y Chase realizaron dos experimentos. En un experimento, se administró E. coli en un medio que contenía el radioisótopo S 35 y en el otro experimento se cultivó E. coli en un medio que contenía el radio-istope P 32 . En estos experimentos, las células de E. coli se infectaron con el fago T 2 liberado de las células de E. coli cultivadas en medio S35, tienen S35 en su cápside proteica y las del medio P 32 tenían P 32 en su ADN.

Cuando estos fagos se usaron para infectar nuevas células de E. coli en un medio normal, las células bacterianas que tenían infección por los fagos marcados con S35 mostraron la radioactividad en su pared celular y no en el citoplasma. Mientras que las bacterias infectadas con fagos marcados con P32 habían mostrado la condición inversa.

Por lo tanto, se puede decir que cuando el fago T 2 infecta la célula bacteriana, su cápside proteica permanece fuera de la célula bacteriana pero su ADN ingresa en el citoplasma de la bacteria. Cuando las células infectadas de las bacterias se lisan, se forman nuevas partículas virales completas (fagos T 2 ). Esto demuestra que el ADN viral lleva la información para la síntesis de más copias de cápsides de ADN y proteínas. Esto muestra que el ADN es material genético, (ver fig. 2.19).

2. Transducción bacteriana:

La transferencia genética en bacterias se logra mediante un proceso conocido como transducción. El experimento de Lederberg y Zinder (1952) en tubo en U Salmonella typhimurium indicó que los virus o fagos bacterianos son responsables de la transferencia de material genético de uno a otro lisogénico y

Fagos líticos. De esta forma el huésped adquiere un nuevo genotipo. La transducción se ha demostrado en muchas bacterias.

En este proceso, la molécula de ADN que porta los caracteres hereditarios de la bacteria donante se transfiere a la célula receptora a través de la agencia de la partícula del fago. En este proceso, muy pocos caracteres estrechamente vinculados pueden ser transferidos por cada partícula. Así, el bacteriófago provoca cambios genéticos en aquellas bacterias que sobreviven al ataque de fagos.

Cuando una célula bacteriana se infecta con un virus templado, comienza el ciclo lítico o la lisogenia. A partir de entonces, el ADN del huésped se descompone en pequeños fragmentos junto con la multiplicación del virus. Algunos de estos fragmentos de ADN se incorporan con las partículas del virus que se convierten en transductor. Cuando las bacterias lisan estas partículas junto con las partículas normales de virus se liberan

cuando esta mezcla de partículas de virus transducidas y normales puede infectar la población de las células receptoras, la mayoría de las bacterias se infectan con partículas de virus normales y, como resultado, se produce nuevamente lisogenia o ciclo lítico. Algunas bacterias se infectan con partículas transductoras, la transducción se lleva a cabo y el ADN de las partículas víricas experimenta recombinaciones genéticas con el ADN bacteriano. (Ver figs. 2.20 y 2.21).

3. Conjugación bacteriana:

Wollman y Jacob (1956) han descrito la conjugación en la que dos bacterias se encuentran una al lado de la otra durante media hora. Durante este período de tiempo, una parte del material genético pasa lentamente de una bacteria que se designa como un hombre a un receptor designado como una mujer. Se estableció que el material masculino ingresó a la hembra en una serie lineal.

La recombinación genética entre las células del donante y el receptor se lleva a cabo de la siguiente manera: el ADN de Hfr, después de dejar una parte en el fragmento de la célula receptora, se reforma nuevamente de manera circular. En la cepa F, la recombinación genética tiene lugar entre el fragmento del donante y el ADN del receptor. La transferencia de genes es un proceso secuencial y una determinada cepa Hfr siempre dona genes en un orden específico. Un ADN donante de una sola hebra (factor F) se integra en el cromosoma huésped con la ayuda de la enzima nucleasa (ver figs. 2.21 y 2.22).

En la conjugación bacteriana, la transferencia de material genético (ADN) tiene lugar por contacto célula a célula de las células del donante y del receptor. Durante el proceso de conjugación, se transfiere una gran parte del genoma, mientras que en la transformación y la transducción solo se transfiere un fragmento pequeño de ADN. El proceso de conjugación fue descubierto por Lederberg y Tatum (1944) en una sola cepa de Escherichia coli. La conjugación también se ha demostrado en Salmonella, Pseudomonas y Vibrio.

En la conjugación de una manera, la transferencia de material genético tiene lugar desde la cepa del donante al receptor. Las cepas donante y receptora siempre están determinadas genéticamente. La cepa receptora se designa como F, mientras que las cepas donadoras son de dos tipos y se designan como F + y H fr (alta frecuencia de recombinación). Si la cepa dona solo una pequeña parte de su genoma, se llama F +, y si dona una gran cantidad de genoma, se llama H fr. Estos factores F + y H fr se denominan episomas.

Las cepas F + y Hfr se caracterizan por la presencia de estructuras específicas parecidas a flagelo, llamadas pilus de sexo. El sexo pilus está ausente en las cepas F + y es responsable del apareamiento bacteriano. Los pili sexuales de F + y H fr tocan el tipo de células de apareamiento opuesto específicamente para transferir el material genético.

Sexpus tiene un orificio de 2.5 µm de diámetro que es lo suficientemente grande como para que una molécula de ADN pase a través de él a lo largo. En el momento del emparejamiento, el ADN de la cepa H fr (donante) se transfiere a la cepa F (receptor) inmediatamente. El ADN circular de las células H fr se abre y se replica, pero durante la transferencia, una hebra de ADN se sintetiza nuevamente, mientras que la otra hebra se deriva de una hebra preexistente de la cepa H fr. Después de la transferencia de ADN, ambas células se separan entre sí.

El ADN de H fr después de dejar de lado su fragmento a la célula receptora nuevamente se reforma de manera circular. En la cepa F , la recombinación genética tiene lugar entre el fragmento del donante y el ADN del receptor. La transferencia de genes es un proceso secuencial en el que una determinada cepa H fr siempre dona genes en un orden específico. Si se permite que las cepas F y H fr se mezclen en una suspensión, diferentes genes en una secuencia de tiempo se transfieren del genoma de la cepa H fr a la cepa F. Los genes que ingresan temprano, siempre aparecen en un porcentaje mayor de las recombinaciones que los genes que ingresan tarde (vea las figuras 2.22, 2.23 y 2.24).

La conjugación da como resultado varios recombinantes en una suspensión de células F + y H fr. Estos recombinantes son variables en su constitución genotípica y también en su expresión fenotípica. Estos recombinantes son completamente nuevos y diferentes de sus padres.