Procariotele sunt unul dintre cele două tipuri de celule de pe Pământ. Celălalt este eucariote. Procariote sunt cele mai mici dintre cele două, lipsite de organite legate de membrană și un nucleu definit. Procariotele, care sunt bacterii și archaea, sunt în mare parte organisme unicelulare.
Eucariotele se reproduc sexual. Spre deosebire de eucariote, procariotele pe care le reproduc asexual, copiindu-se într-un proces numit fisiune binară. Un dezavantaj pentru reproducere asexuată este lipsa varianței genetice de la o generație la alta.
Reproducerea sexuală crește varianța genetică, care oferă protecție speciei împotriva schimbărilor de mediu, cum ar fi fluctuațiile în resurse sau populații de prădători, precum și alți factori, cum ar fi o mutație aleatorie care are potențialul de a elimina cea mai mare parte a populației. Daca exista diversitate în rezerva genetică, specia este mai robustă și poate rezista la multe greutăți neprevăzute.
Procariotele nu au avantajul reproducerii sexuale, dar au totuși capacitatea de a crește diversitatea genetică prin mai multe tipuri de transfer de gene. Una dintre cele mai importante modalități prin care procariotele (în special bacteriile) se angajează în transferul de gene se numește transducție și se bazează pe ajutorul virușilor.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Procariotele sunt în mare parte organisme unicelulare. Se reproduc asexual printr-un proces numit fisiune binară. Există trei tipuri de transfer de gene în procariote care le cresc diversitatea genetică. Sunt transformare, conjugare și transducție.
Transducția este importantă datorită implicațiilor sale pentru cercetarea științifică și rezistența la antibiotice bacteriene. Transducția se întâmplă atunci când un virus folosește o celulă bacteriană pentru a se replica prin deturnarea acesteia.
Uneori virusul împachetează accidental o parte din ADN-ul bacteriei într-un fag (component al celulei virale) în loc de ADN-ul propriu. Dacă se întâmplă acest lucru, fagul va merge la o altă bacterie pentru a-l infecta, dar fagul va injecta doar ADN-ul primei bacterii în bacteria receptor, unde ADN-ul va fi încorporat.
Ce este Transducția în Procariote?
Transferul genetic între arhee și în special bacteriile este uneori denumit transfer de gene „orizontal” sau „lateral”. Asta pentru ca material genetic nu este transmis de la celulele bacteriene părinte la celulele descendente, ci între celulele bacteriene din aceeași generație. Informațiile genetice se mișcă orizontal pe arborele genealogic, în loc de vertical.
Transducția a fost descoperită în anii 1950 de microbiologii Norman Zinder și Joshua Lederberg în timp ce studiau salmonella. Este unul dintre cele mai importante tipuri de transfer de gene, permițând ADN-ului bacterian să se deplaseze între celule.
Virușii care infectează bacteriile, numiți bacteriofagi, fac posibilă transducția. Întrucât se deplasează de la o celulă bacteriană la alta ca agenți infecțioși, uneori iau în mod accidental bucăți de ADN bacterian dintr-o celulă gazdă și îl depun în celula următoare la care se leagă.
•••Știința
•••Știința
Procesul transducției bacteriene
Virușii nu se pot reproduce singuri. În schimb, trebuie să folosească biologia celulelor reproductive mai avansate a bacteriilor pentru a face copii de la sine. Pentru a face acest lucru, bacteriofagii deturnă celulele gazdă.
Când un bacteriofag întâlnește o celulă bacteriană, se leagă de celulă și injectează ADN-ul fagic prin membrana plasmatică în celulă. Acolo, el preia controlul asupra comportamentului reproductiv al celulei. În loc să-și reproducă propriul material genetic, bacteria începe să reproducă noi particule de fagi - componentele celulelor virale.
Genele bacteriene sunt degradate de fagi în timpul acestui proces. Ceea ce a rămas din bacterie este o mașină de replicare a virusului.
Virusul folosește celula bacteriană pentru a sintetiza schela de proteine de care are nevoie pentru componentele sale. Uneori, ambalează accidental ADN bacterian rătăcit în unii dintre fagi împreună cu ADN-ul viral replicat.
Odată ce totul este gata, virusul lizele celula bacteriană. Celula bacteriană se deschide, eliberând fagii pentru a se lega și a infecta alte celule bacteriene. Odată legați, unii dintre fagi vor injecta materialul genetic bacterian pe care îl transportă în loc de ADN viral în noua bacterie.
Deoarece unii dintre fagi transportă doar bucăți de ADN bacterian, nu pot infecta sau liza noua celulă receptoră. Dacă ADN-ul bacterian donator se încadrează în noul cromozom bacterian, celula va exprima genele ca și când ar fi fost întotdeauna acolo.
De ce este importantă transducția?
Transducția poate schimba rapid structura genetică a populațiilor bacteriene, chiar dacă acestea se reproduc asexual. Acest tip de transfer genic are potențialul de a avea efecte profunde asupra bacteriilor și asupra habitatelor pe care le afectează.
De exemplu, se știe că multe tulpini de bacterii infectează și provoacă boli la om și la alte organisme. Antibioticele sunt un tratament care este de obicei eficient pentru a contracara infecțiile bacteriene potențial periculoase sau chiar fatale. Unele tulpini bacteriene sunt deosebit de greu de eradicat și necesită antibiotice foarte specifice.
Prin urmare, este foarte îngrijorător atunci când bacteriile dezvoltă rezistență la antibiotice - fără utilizarea antibioticelor, acest lucru ar putea duce la infecții care se răspândesc în organism fără control.
Transducția joacă un rol în rezistența la antibiotice. Unele celule bacteriene au o rezistență naturală la antibiotice pe membranele lor celulare, ceea ce face dificilă legarea antibioticului acolo. Acest lucru s-ar putea datora unui mutație aleatorie și nu ar afecta eficacitatea generală a antibioticului.
Cu toate acestea, dacă un bacteriofag infectează o celulă bacteriană rezistentă la antibiotice și apoi transferă acea genă mutantă către alte celule bacteriene prin transducție, mai multe celule vor fi rezistente la antibiotice și, pe măsură ce se reproduc prin fisiune binară, numărul de celule bacteriene rezistente la antibiotice ar putea crește exponențial.
Folosirea transducției în medicină
Cu toate acestea, transducția are implicații pozitive pentru oameni și alte forme de viață superioare. Cercetările științifice s-au concentrat asupra tehnicilor și rezultatelor transducției controlate cu multe aplicații potențiale.
Unii oameni de știință sunt interesați să creeze noi medicamente sau să livreze mai bine medicamente. Alții sunt interesați să creeze celule modificate genetic pentru a înțelege în continuare științific genetică, sau pentru noi domenii de tratamente medicale. Ei fac chiar experimente pentru a observa transducția în celulele non-bacteriene.
Alte forme de transfer ADN
Transducția nu este singurul tip de transfer de gene la procariote. Există încă două tipuri proeminente:
- Conjugare
- Transformare
Conjugarea este similară cu transducția, deoarece ADN-ul este mutat direct de la o celulă bacteriană la alta. Cu toate acestea, există câteva diferențe importante; în special, conjugarea nu se bazează pe un virus pentru a facilita transferul de gene.
Bacteriile au gene în afara structurii cromozomului bacterian. Aceste gene se numesc plasmide și sunt formate de obicei în inele formate din spirale duble. În timpul conjugării, o plasmidă din celula donatoare crește o proiecție care iese din membrană plasmatică și alăturați celula la o celulă destinatară. Odată alăturat, transferă o copie a noului său ADN destinatarului înainte de a se detașa.
Transformarea este o metodă de transfer genetic care a fost descoperită la mijlocul secolului al XX-lea; această descoperire a jucat un rol în descoperirea faptului că ADN-ul este informația trăsăturilor moștenite pentru toată viața de pe Pământ. În timpul transformării, bacteriile preiau ADN-ul din mediul în afara celulei. Dacă se încadrează în bacteriile lor cromozom, devine parte a materialului genetic permanent al acestora.