CONJUGAÇÃO BACTERIANA: PROCESSO, ESTRUTURA E FATORES - BIOLOGIA - 2025

A conjugação bacteriana consiste em transferir em uma direção o material genético de uma bactéria doadora para outra receptora, pelo contato físico entre as duas células. Esse tipo de processo pode ocorrer tanto em bactérias que reagem, como naquelas que não reagem à coloração de Gram, e também em estreptomicetos.

A conjugação pode ocorrer entre bactérias da mesma espécie ou de espécies diferentes. Pode até ocorrer entre procariontes e membros de outros reinos (plantas, fungos, animais).

Conjugação bacteriana. A imagem mostra, de cima para baixo, duas bactérias antes, durante e após a conjugação. Tirado e editado do usuário Magnus Manske em en.wikipedia.

Para que o processo de conjugação ocorra, uma das bactérias envolvidas, a doadora, deve possuir o material genético passível de mobilização, geralmente representado por plasmídeos ou transposons.

A outra célula, a receptora, deve carecer desses elementos. A maioria dos plasmídeos pode detectar células receptoras potenciais que não possuem plasmídeos semelhantes.

Conjugação e reprodução sexual

As bactérias não possuem uma organização de material genético semelhante à dos eucariotos. Esses organismos não apresentam reprodução sexuada, pois não apresentam divisão redutora (meiose) para formar gametas em qualquer momento de sua vida.

Para conseguir a recombinação de seu material genético (essência da sexualidade), as bactérias possuem três mecanismos: transformação, conjugação e transdução.

A conjugação bacteriana não é, portanto, um processo de reprodução sexuada. Neste último caso, pode ser considerada uma versão bacteriana desse tipo de reprodução, por envolver alguma troca genética.

Estruturas e fatores envolvidos no processo

Pili sexual

Também chamados de pili F, são estruturas filamentosas, muito mais curtas e finas do que um flagelo, compostas de subunidades de proteínas entrelaçadas em torno de um centro oco. Sua função é manter duas células em contato durante a conjugação.

Também é possível que o elemento conjugativo seja transferido para a célula receptora através do forame central do pili sexual.

Elementos Conjugativos

É o material genético que será transferido durante o processo de conjugação bacteriana. Pode ser de natureza diversa, entre elas:

Partículas extracromossômicas de DNA

Essas partículas são epissomas, ou seja, plasmídeos que podem ser integrados ao cromossomo bacteriano por meio de um processo denominado recombinação homóloga. Caracterizam-se por apresentarem comprimento aproximado de 100 kb, além de possuírem origem própria de replicação e transferência.

As células que possuem fator F são chamadas de células masculinas ou células F +, enquanto as células femininas (F-) não possuem este fator. Após a conjugação, a bactéria F- torna-se F + e pode atuar como tal.

Fios de cromossomo

Quando ocorre recombinação homóloga, o fator F liga-se ao cromossomo bacteriano; nesses casos é denominado fator F 'e as células que possuem o DNA recombinante são denominadas Hfr, para recombinação de alta frequência.

Durante a conjugação entre uma bactéria Hfr e uma bactéria F, a primeira transfere para a última uma fita de seu DNA recombinado com o fator F. Nesse caso, a própria célula receptora torna-se uma célula Hfr.

Só pode haver um fator F em uma bactéria, seja na forma extracromossômica (F) ou recombinado ao cromossomo bacteriano (F ').

Plasmídeos

Alguns autores consideram plasmídeos e fatores F juntos, e outros autores os tratam separadamente. Ambos são partículas genéticas extracromossômicas, mas ao contrário do fator F, os plasmídeos não se integram aos cromossomos. Eles são os elementos genéticos que são transmitidos principalmente durante o processo de conjugação.

Os plasmídeos são compostos por duas partes: um fator de transferência de resistência, que é responsável pela transferência do plasmídeo, e outra parte composta por múltiplos genes que possuem as informações que codificam a resistência a diferentes substâncias.

Alguns desses genes podem migrar de um plasmídeo para outro na mesma célula, ou de um plasmídeo para o cromossomo bacteriano. Essas estruturas são chamadas de transposons.

Alguns autores argumentam que os plasmídeos benéficos às bactérias são na verdade endossimbiontes, enquanto outros podem, ao contrário, ser endoparasitas bacterianos.

Processo

As células do doador produzem os pili sexuais. As partículas F ou plasmídeos presentes apenas nessas bactérias, contêm a informação genética que codifica a produção das proteínas que formam os pili. Por conta disso, apenas as células F + apresentarão essas estruturas.

Os pili sexuais permitem que as células do doador se liguem às células receptoras primeiro e depois se juntem.

Para iniciar a transferência, as duas fitas da fita de DNA devem ser separadas. Primeiro, ocorre um corte na região conhecida como origem de transferência (oriT) de um dos fios. Uma enzima relaxase faz esse corte para que mais tarde uma enzima helicase comece o processo de separação de ambas as cadeias.

A enzima pode atuar sozinha ou também formando um complexo com várias proteínas diferentes. Este complexo é conhecido pelo nome de relaxossomo.

Imediatamente iniciando a separação das cadeias, terá início a transferência de uma das fitas, que só terminará quando a fita completa passar para a célula receptora, ou quando as duas bactérias se separarem.

Para completar o processo de transferência, ambas as células, receptoras e doadoras, sintetizam a fita complementar, e a cadeia é feita para circular novamente. Como produto final, ambas as bactérias são agora F + e podem atuar como doadoras com bactérias F-.

Os plasmídeos são os elementos genéticos transmitidos com mais frequência dessa forma. A capacidade de conjugação depende da presença na bactéria de plasmídeos conjugativos que contêm a informação genética necessária para tal processo.

Formulários

A conjugação tem sido usada na engenharia genética como uma ferramenta para transferir material genético para diferentes destinos. Tem servido para transferir material genético de bactérias para diferentes receptores de células eucarióticas e procarióticas, e até mesmo para mitocôndrias isoladas de mamíferos.

Um dos gêneros de bactérias que tem sido usado com mais sucesso para atingir esse tipo de transferência é Agrobacterium, que tem sido usado sozinho ou em conjunto com o vírus do mosaico do tabaco.

Entre as espécies geneticamente transformadas por Agrobacterium estão leveduras, fungos, outras bactérias, algas e células animais.

Transformação por Agrobacterium tumefaciens em uma célula vegetal. Tirado e editado de: J LEVIN W.

Referências

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7. E.Hogg (2005). Microbiologia essencial. John Wiley & Sons Ltd.