Definición de conjugación bacteriana
La conjugación bacteriana es una forma por la cual una célula bacteriana transfiere material genético a otra célula bacteriana. El material genético que se transfiere a través de la conjugación bacteriana es un pequeño plásmido, conocido como plásmido F (F de factor de fertilidad), que lleva información genética diferente de la que ya está presente en los cromosomas de la célula bacteriana. De hecho, el plásmido F puede replicarse en el citoplasma de forma independiente al cromosoma bacteriano.
Una célula que ya tiene una copia del plásmido F se denomina célula F-positiva, F-plus o F+, y se considera una célula donante, mientras que una célula que no tiene una copia del plásmido F se denomina célula F-negativa, F-minus o F-, y se considera una célula receptora. La transferencia del plásmido F tiene lugar a través de una conexión horizontal por la que la célula donante y la receptora entran en contacto directamente o forman un puente entre ambas a través del cual se transfiere el material genético. En los casos en los que el plásmido F de una célula donante se ha integrado en el genoma de la célula (es decir, en el cromosoma), una parte del ADN cromosómico también puede transferirse a la célula receptora junto con el plásmido F.
Pasos de la conjugación bacteriana
Paso 1
La célula F+ (donante) produce el pilus, que es una estructura que se proyecta fuera de la célula y comienza el contacto con una célula F- (receptora).
Paso 2
El pilus permite el contacto directo entre la célula donante y la receptora.
Paso 3
Debido a que el plásmido F consiste en una molécula de ADN de doble cadena que forma una estructura circular, es decir, está unido por ambos extremos, una enzima (relaxasa, o relaxosoma cuando forma un complejo con otras proteínas) pica una de las dos cadenas de ADN del plásmido F y esta cadena (también llamada cadena T) se transfiere a la célula receptora.
Paso 4
En el último paso, la célula donante y la célula receptora, ambas con ADN monocatenario, replican este ADN y acaban formando un plásmido F de doble cadena idéntico al plásmido F original. Dado que el plásmido F contiene información para sintetizar pili y otras proteínas (véase más adelante), la antigua célula receptora es ahora una célula donante con el plásmido F y la capacidad de formar pili, al igual que la célula donante original. Ahora ambas células son donantes o F+.
Los cuatro pasos mencionados anteriormente pueden verse en esta figura:
Transferencia de ADN
Para evitar la transferencia del plásmido F a una célula F+, el plásmido F suele contener información que permite a la célula donante detectar (y evitar) las células que ya lo tienen. Además, el plásmido F contiene dos loci principales (tra y trb), un origen de replicación (OriV) y un origen de transferencia (OriT). El locus tra contiene la información genética que permite a la célula donante unirse a una célula receptora: los genes del locus tra codifican proteínas para formar los pili (gen de la pilina) con el fin de iniciar el contacto célula-célula, y otras proteínas para unirse a la célula F e iniciar la transferencia del plásmido F. El locus trb contiene ADN que codifica para otras proteínas, como algunas que participan en la creación de un canal a través del cual el ADN se transfiere de la célula F+ a la F-. El OriV es el sitio en el que se produce la replicación del ADN y el OriT es el sitio en el que la enzima relaxasa (o el complejo proteico relaxosoma) pica la hebra de ADN del plásmido F (véase el paso 3 anterior).
Aunque el ADN que se transfiere en la conjugación bacteriana es el presente en el plásmido F, cuando la célula donante ha integrado el plásmido F en su propio ADN cromosómico, la conjugación bacteriana puede dar lugar a la transferencia del plásmido F y del ADN cromosómico. Cuando este es el caso, un contacto más prolongado entre las células donantes y las receptoras da como resultado una mayor cantidad de ADN cromosómico transferido.
Las ventajas de la conjugación bacteriana hacen de este método de transferencia de genes una técnica muy utilizada en bioingeniería. Algunas de las ventajas son la capacidad de transferir secuencias relativamente grandes de ADN y no dañar la envoltura celular del huésped. Además, la conjugación se ha logrado en los laboratorios no sólo entre bacterias, sino también entre bacterias y tipos de células como las células vegetales, las células de mamíferos y las levaduras.
Cuestionario
A. ADN cromosómico.
B. ADN no cromosómico con genes reguladores.
C. ADN que codifica proteínas para producir pili.
D. B y C.
E. Todas las anteriores.
2. ¿Cómo se transfiere el ADN del plásmido F desde la célula donante (F+) a la receptora (F-)?
A. Una de las cadenas de ADN del plásmido F es primero mellada, luego transferida y finalmente replicada.
B. Ambas cadenas de ADN del plásmido F son primero melladas, luego transferidas y finalmente replicadas.
C. Ambas cadenas de ADN del plásmido F se replican primero, luego se mellan y finalmente se transfieren.