Konjugasi bakteri
Konjugasi bakteri adalah transfer materi genetik di antara sel bakteri melalui kontak langsung sel-ke-sel atau dengan koneksi seperti jembatan di antara dua sel.
Konjugasi adalah mekanisme transfer gen horizontal, seperti halnya transformasi dan transduksi, meskipun kedua mekanisme lain ini tidak melibatkan kontak sel-ke-sel.
Konjugasi bakteri ditemukan oleh pemenang Hadiah Nobel Joshua Lederberg dan Edward Tatum. Mereka menunjukkan bahwa bakteri Escherichia coli memasuki fase seksual di mana bakteri ini dapat berbagi informasi genetik.
Konjugasi bakteri sering salah dianggap setara dengan reproduksi seksual, karena melibatkan pertukaran materi genetik. Selama konjugasi, sel donor menyediakan elemen genetik konjugatif atau yang dapat dimobilisasi, yang paling sering berupa plasmid atau transposon. Sebagian besar plasmid konjugatif memiliki sistem yang memastikan bahwa sel penerima belum mengandung elemen serupa.
Informasi genetik yang ditransfer sering kali bermanfaat bagi penerima. Manfaatnya dapat mencakup resistensi antibiotik, toleransi xenobiotik atau kemampuan untuk menggunakan metabolit baru. Plasmid yang menguntungkan tersebut dapat dianggap sebagai endosimbion bakteri. Unsur-unsur lain, bagaimanapun, dapat dipandang sebagai parasit bakteri dan konjugasi sebagai mekanisme yang berevolusi oleh mereka untuk memungkinkan penyebarannya.
Mekanisme
Plasmid konjugatif dasar adalah F-plasmid, atau faktor-F. F-plasmid adalah episome (plasmid yang dapat mengintegrasikan dirinya ke dalam kromosom bakteri) dengan panjang sekitar 100.000 pasang basa.
Hanya ada satu salinan F-plasmid dalam bakteri tertentu, baik yang bebas atau terintegrasi, dan bakteri yang memiliki salinan disebut F-positif atau F-plus (dilambangkan F+ ). Sel-sel yang tidak memiliki plasmid F disebut F-negatif atau F-minus (F- ) dan dapat berfungsi sebagai sel penerima.
Gambar skematik konjugasi bakteri. Diagram konjugasi 1- Sel donor menghasilkan pilus. 2- Pilus menempel pada sel penerima dan menyatukan kedua sel. 3- Plasmid seluler disobek dan satu untai DNA kemudian ditransfer ke sel penerima. 4- Kedua sel mensintesis untai komplementer untuk menghasilkan plasmid sirkuler untai ganda dan juga mereproduksi pili; kedua sel sekarang menjadi donor yang layak.
Transfer antar-kingdom
Rhizobia pengikat nitrogen adalah kasus menarik dari konjugasi antar-kingdom.
Misalnya, plasmid penginduksi tumor (Ti) dari Agrobacterium dan plasmid penginduksi tumor akar (Ri) dari A. rhizogenes mengandung gen-gen yang mampu berpindah ke sel tanaman. Gen-gen ini mengubah sel tanaman menjadi pabrik yang memproduksi bahan kimia yang digunakan oleh bakteri untuk nitrogen dan energi. Sel-sel yang terinfeksi masing-masing membentuk galls mahkota atau tumor akar. Plasmid Ti dan Ri dengan demikian merupakan endosimbion bakteri, yang pada gilirannya merupakan endosimbion (atau parasit) dari tanaman yang terinfeksi.
Rekayasa genetika
Konjugasi adalah cara yang mudah untuk mentransfer materi genetik ke berbagai target. Di laboratorium, transfer yang berhasil telah dilaporkan dari bakteri ke ragi, tanaman, sel mamalia, dan mitokondria mamalia yang terisolasi.
Konjugasi memiliki keunggulan dibandingkan bentuk transfer genetik lainnya. Dalam rekayasa tanaman, konjugasi seperti Agrobacterium melengkapi kendaraan standar lainnya seperti virus mosaik tembakau (TMV). Sementara TMV mampu menginfeksi banyak keluarga tanaman, ini terutama dikotil herba. Konjugasi seperti Agrobacterium juga terutama digunakan untuk dikotil, tetapi penerima monokotil tidak jarang.
Pertanyaan dan Jawaban
T: Apa yang dimaksud dengan konjugasi bakteri?
J: Konjugasi bakteri adalah transfer materi genetik antara sel bakteri melalui kontak langsung antar sel atau melalui koneksi seperti jembatan antara dua sel.
T: Apa saja mekanisme lain dari transfer gen horizontal?
J: Mekanisme lain dari transfer gen horizontal adalah transformasi dan transduksi, meskipun kedua mekanisme lain ini tidak melibatkan kontak sel-ke-sel.
T: Siapa yang menemukan konjugasi bakteri?
J: Konjugasi bakteri ditemukan oleh pemenang Hadiah Nobel, Joshua Lederberg dan Edward Tatum.
T: Apa yang ditunjukkan oleh Lederberg dan Tatum tentang Escherichia coli selama konjugasi?
J: Lederberg dan Tatum menunjukkan bahwa bakteri Escherichia coli memasuki fase seksual yang memungkinkannya untuk berbagi informasi genetik.
T: Apa yang diberikan oleh sel donor selama konjugasi?
J: Selama konjugasi, sel donor menyediakan elemen genetik konjugatif atau yang dapat dimobilisasi yang paling sering berupa plasmid atau transposon.
T: Apa manfaat dari informasi genetik yang ditransfer selama konjugasi?
J: Informasi genetik yang ditransfer selama konjugasi sering kali bermanfaat bagi penerima. Manfaatnya dapat berupa resistensi antibiotik, toleransi terhadap xenobiotik, atau kemampuan untuk menggunakan metabolit baru.
T: Bagaimana beberapa elemen yang ditransfer selama konjugasi dapat dilihat?
J: Unsur-unsur lain yang ditransfer selama konjugasi dapat dipandang sebagai parasit bakteri dan konjugasi sebagai mekanisme yang berevolusi oleh mereka untuk memungkinkan penyebarannya.
