Die Evolution der menschlichen Spezies wird durch die Meiose der Keimzellen und deren anschließende Vereinigung (Befruchtung) gewährleistet, so dass die neuen Generationen das genetische Erbe zur Hälfte vom Vater und zur Hälfte von der Mutter erben.
Da sich Bakterien durch einfache binäre Spaltung ungeschlechtlich vermehren, wird ihre Evolution durch zwei Hauptmechanismen garantiert: Mutationen und Rekombinationen.
MUTATIONEN: zufälliges Ereignis, das sich durch Veränderungen und Substitutionen auf der Ebene der Nukleotidsequenzen manifestiert, aus denen das bakterielle Genom besteht.
REKOMBINATIONEN: stammen von Gentransfermechanismen ab: Ein Spenderbakterium überträgt Mucleotidsequenzen auf das Empfängerbakterium, das sie nach einem HOMOLOGEN REKOMBINATIONS-Mechanismus in sein Genom integriert. All dies führt zum Erwerb neuer Eigenschaften wie der Kapsel, der Fähigkeit, bestimmte Toxine zu produzieren, Faktoren der Antibiotikaresistenz usw. ..
Im Bakterium ist das Genom in den einzelnen Chromosomen und manchmal auch in extrachromosomalen Umgebungen, sogenannten PLASMIDS, enthalten, die die gleiche superspiralisierte Struktur haben, aber einen kleineren Durchmesser.Die Plasmide sind mit einer autonomen Replikation ausgestattet und können zum Beispiel für Toxine, pili , Adhäsine, Bakteriocine oder Resistenzfaktoren; einige Plasmide können sich auch in das Bakteriengenom integrieren und später unabhängig werden; in diesen Fällen werden sie EPISOMS genannt. Im Allgemeinen finden wir in den Plasmiden daher die genetische Information von Hilfsmerkmalen, nicht essentiell für das Überleben des Bakteriums.
Einige Plasmide haben ein schmales Spektrum potenzieller Wirte, während andere ein breiteres Spektrum aufweisen (d. h. sie können auf verschiedene Bakterien übertragen werden).
Um das genetische Material, dann Plasmide oder genomische Sequenzen zu übertragen, haben die Bakterien drei verschiedene Mechanismen ausgearbeitet, genannt: Transformation, Konjugation und Transduktion. Zu diesen kann eine vierte hinzugefügt werden, die TRANSPOSITION genannt wird, durch die genetisches Material von einem Bereich des Chromosoms auf einen anderen oder vom Plasmid auf das Chromosom innerhalb des Bakteriums selbst übertragen wird.
Passage freier DNA-Fragmente, die aus der bakteriellen Lyse stammen, zu einem Empfängerbakterium.
Gentransfer durch physischen Kontakt zwischen zwei Bakterien, von denen der Spender F+ (positive Fertilität) genannt wird und eine Konjugation führt, während der Empfänger F-.
Die Übertragung wird durch ein bakterielles Virus namens Bakteriophage vermittelt.
TRANSFORMATION: Der Transformationsprozess kann in verschiedene Phasen unterteilt werden:
1) Verbindung zwischen DNA und Zelle
2) Eintritt von DNA in die Zelle
3) Rekombination von freier DNA, die in das Empfängerbakterium eindringt
4) phänotypischer Ausdruck
Eine zu transformierende DNA muss sein:
1) Doppelhelix
2) mit einem Molekulargewicht von mehr als 106 Dalton
3) haben eine "hohe Analogie mit der DNA der Empfängerzelle"
Die Rezeptorzelle ihrerseits muss sich in einem physiologischen Zustand befinden, der Kompetenz genannt wird. Eine Zelle ist kompetent, wenn sie am Ende ihres exponentiellen oder logarithmischen Wachstums ist, in dieser Phase ist die Proteinsynthese tatsächlich maximal und Kompetenzfaktoren ( Proteine, die das Eindringen von DNA ermöglichen).
KONJUGATION: besteht in der direkten Übertragung von genetischem Material durch physischen Kontakt zwischen zwei Bakterienzellen.
Einige Bakterien enthalten ein Plasmid namens Faktor F, das für Proteine kodiert, die den Konjugationshaufen bilden. Dieses mit autonomer Replikation ausgestattete Plasmid besitzt Gene, die es ihm ermöglichen, sich zu replizieren und von einem F + -Bakterium auf ein anderes (F-) zu übertragen.
Konjugationsstadien: Ein F+-Bakterium trifft auf ein F-Bakterium und es entsteht eine Bindungsbrücke. An diesem Punkt beginnt das Plasmid sich selbst zu replizieren, mit einem Mechanismus namens Rolling Circle (in der Richtung 5 "-3"), bei dem eine der beiden Hemilics den Pilus passiert. Am Ende der Replikation und des Transfers haben wir zwei F +, da das erste die Kopie des Plasmids behält, während das F- das zweite Hemiel erhält, das dann dupliziert und das Plasmid bildet.
Manchmal (selten) kann sich das Plasmid in einer F + -Zelle in das Chromosom integrieren. Die neuen Zellen, in die das Plasmid integriert wird, werden HFR (High Frequency of Rekombination) genannt. In diesen Zellen überträgt das integrierte Plasmid seine Eigenschaften auf das Chromosom, wie die Übertragung von einem Bakterium A auf ein Bakterium B; daher können sich die Gene der ersteren mit denen der letzteren verbinden.
Bringen wir ein HFR-Bakterium mit einem F- in Kontakt, so entsteht die Konjugationsbrücke, die ein Gentransfersignal sendet, bei dem eine Nuklease eine "Helix" schneidet, das Chromosom beginnt sich mit einem Rolling-Circle-Mechanismus zu replizieren, und die Kopie geht in es über Zelle F ausgehend vom Schnittpunkt.
Die Passage des "ganzen Chromosoms dauert etwa 90", aber die Konjugationsbrücke ist zerbrechlich und bricht oft, bevor die Übertragung abgeschlossen ist, so dass nur der Kopf des Plasmids und einige Gene in der Nähe passieren; der Endteil hingegen, der den Faktor F enthält, besteht nicht. Folglich wird die F-Zelle nicht zu HFR und auch nicht zu F +, sondern erwirbt nur einige der Eigenschaften des Spenderbakteriums.
Die Spender-DNA kann mit dem Chromosom der Empfängerzelle rekombinieren, was dem Bakterium neue genetische Eigenschaften verleiht. Zu anderen Zeiten kann die DNA abgebaut werden und es gibt keine Veränderung.
Neben den F-Faktoren gibt es auch die sogenannten R-Faktoren (die zu Antibiotikaresistenzen führen); es sind immer Plasmide, die die Sequenzen von F-Faktoren enthalten, mit denen andere für Antibiotikaresistenz assoziiert werden. Dann gibt es COL-Faktoren, die für Proteine kodieren, die Colicine oder Bacteriocine genannt werden, also Substanzen mit bakterizider Wirkung, mit denen sich das Bakterium wehrt und die anderen Zellen angreift, um die Besiedelungsstellen zu besetzen.
Es gibt auch HNO-Faktoren, die für Enterotoxine kodieren und typisch für einige (normalerweise im Organismus vorkommende) Escherichia coli-Stämme sind, die in der Lage sind, auf der Schleimhaut des Dünndarms aktive Enterotoxine zu produzieren.
Sexuelle Pili sind typisch und einzigartig für GRAMs - aber Konjugation kommt auch in GRAM + vor, die Plasmide besitzen, die bestimmte Proteine synthetisieren, die - extern sezerniert - zur Aggregation zwischen F + und anderen F- Bakterien führen (ohne auf al pilo che non c . zurückzugreifen) "è). Konjugation ist jedoch ein seltenes Ereignis.
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