Hauptunterschied – HFR vs. F+ Stämme
Bakterielle Konjugation ist eine Methode der sexuellen Fortpflanzung bei Bakterien und gilt als eine Art des horizontalen Gentransfers bei Bakterien. Es ist möglich zwischen zwei Bakterien, in denen ein Bakterium Fertilitätsfaktor oder F-Plasmid besitzt und dem zweiten Bakterium F-Plasmid fehlt. Während der bakteriellen Konjugation werden F-Plasmide im Allgemeinen auf das Empfängerbakterium übertragen, nicht auf das gesamte Chromosom. Bakterien, die die F-Plasmide besitzen, sind als F+-Stämme oder Donoren bekannt. Sie sind in der Lage, Geschlechtspili zu bilden und Plasmide in andere Bakterien zu übertragen, die sie aufnehmen. F-Plasmid ist im Zytoplasma frei. Manchmal integriert sich das F-Plasmid in das bakterielle Chromosom und produziert rekombinante DNA. Bakterien, die ein in ihre Chromosomen integriertes F-Plasmid besitzen, sind als hochfrequente rekombinante Stämme oder Hfr-Stämme bekannt. Der Hauptunterschied zwischen F+-Stämmen und Hfr besteht darin, dass F+-Stämme F-Plasmide frei im Zytoplasma haben, ohne sich in Bakterienchromosomen zu integrieren, während Hfr-Stämme F-Plasmide in ihre Chromosomen integriert haben.
Was sind F+ Stämme?
Einige Bakterienstämme besitzen zusätzlich zu ihren Chromosomen F-Plasmide. Diese Stämme sind als F+-Stämme bekannt. Sie fungieren als Spenderzellen oder Männchen in bakterieller Konjugation. Bakterielle Konjugation ist ein von Bakterien gezeigter sexueller Reproduktionsmechanismus, der den horizontalen Gentransfer zwischen Bakterien erleichtert. F-Plasmide können sich unabhängig replizieren und enth alten Fertilitätsfaktor-kodierende Gene. Daher werden diese extrachromosomalen DNA (Plasmide) aufgrund des F-Faktors oder Fertilitätsfaktors als F-Plasmide bezeichnet. Für den Fruchtbarkeitsfaktor kodierende Gene sind für den Transfer oder die Konjugation essentiell. Bakterienstämme, die F-Plasmide von F+-Stämmen erh alten, sind als F--Stämme oder Empfängerstämme oder Weibchen bekannt. F+ Stämme können ihr genetisches Material oder extrachromosomale DNA an ein anderes Bakterium spenden.
Bakterielle Konjugation beginnt mit der Produktion von Sex-Pili durch F+-Stämme, um mit F-Bakterien in Kontakt zu kommen. Sex Pilus erleichtert die Kommunikation und den Kontakt von Zelle zu Zelle, indem es eine Konjugationsröhre bildet. Diese Bildung wird durch die vom F+-Stamm getragenen Fertilitätsfaktor-Gene gesteuert. F+ repliziert sein F-Plasmid und erstellt eine Kopie davon, um es in den F-Stamm zu übertragen. Das kopierte F-Plasmid wird über ein Konjugationsröhrchen auf den F-Stamm übertragen. Sobald es übertragen wird, dissoziiert das Konjugationsrohr. Der Empfängerstamm wird zu F+. Während der bakteriellen Konjugation wird nur das F-Plasmid vom F+-Stamm auf den F-Stamm übertragen; das bakterielle Chromosom wird nicht übertragen.
Abbildung 01: F+ Strain und F- Strain
Was sind HFR-Stämme?
Bakterienstämme, bei denen das F-Plasmid in die Chromosomen integriert ist, werden Hochfrequenz-Rekombinationsstämme oder Hfr-Stämme genannt. In Hfr-Stämmen existiert das F-Plasmid nicht frei im Zytoplasma. Das F-Plasmid verbindet sich mit dem Bakterienchromosom und existiert als eine Einheit. Diese rekombinierte DNA ist als Hochfrequenz-DNA oder Hfr-DNA bekannt. Mit anderen Worten, es handelt sich um einen Bakterienstamm, der als Hfr-Stamm Hfr-DNA besitzt. Da der Hfr-Stamm F-Plasmid oder Fruchtbarkeitsfaktor hat, kann er als Spender oder männliches Bakterium in der bakteriellen Konjugation wirken. Diese Hfr-Stämme versuchen, die gesamte DNA oder einen großen Teil der DNA über eine Paarungsbrücke auf das Empfängerbakterium zu übertragen. Einige Teile des Bakterienchromosoms oder das gesamte Chromosom können auch kopiert und auf das Empfängerbakterium übertragen werden, wenn der Hfr-Stamm an der Konjugation beteiligt ist. Solche Hfr-Stämme sind beim Studium der Genverknüpfung und -rekombination sehr nützlich. Daher verwenden Molekularbiologen und Genetiker den Hfr-Bakterienstamm (häufig E. coli), um die genetische Verknüpfung zu untersuchen und das Chromosom zu kartieren.
Hochfrequenzrekombination tritt auf, wenn ein Empfängerbakterium nach der Paarung mit dem Hfr-Stamm durch bakterielle Konjugation drei Arten von DNA erhält. Diese drei Typen sind seine eigene chromosomale DNA, F-Plasmid-DNA und einige Teile der chromosomalen DNA des Spenders. Aus diesem Grund werden solche Bakterien als Hfr-Stämme bezeichnet. HFr-Stämme können auch als Abkömmlinge von F+-Stämmen definiert werden.
F-Plasmide können sich in bakterielle Chromosomen integrieren und sich wieder vom Wirtschromosom lösen. Während des Zerfalls kann das F-Plasmid einige Gene in seiner Nähe aus dem Wirtschromosom auswählen. Hfr-Bakterienstämme, die mit einigen Wirtsgenen neben den F-Plasmid-Integrationsstellen zerfallen, sind als F’-Stämme bekannt.
Abbildung 02: Hfr-Stamm
Was ist der Unterschied zwischen HFR- und F+-Stämmen?
HFR vs. F+ Stämme |
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| HFr-Stämme sind Bakterienstämme mit Hfr-DNA oder F-Plasmid-DNA, die in Bakterienchromosomen integriert sind. | Bakterienstämme, die F-Plasmide enth alten, werden als F+-Stämme bezeichnet. F-Plasmide enth alten für Fruchtbarkeitsfaktoren kodierende Gene. |
| Fruchtbarkeitsfaktor | |
| Das Fruchtbarkeitsplasmid wird in Hfr-Zellen in die chromosomale DNA der Wirtszelle integriert. | Fruchtbarkeitsplasmid ist in F+-Zellen chromosomenunabhängig |
| Effizienz | |
| Hfr sind sehr effiziente Spender. | F+-Zellen sind im Vergleich zu Hfr-Stämmen weniger effizient. |
Zusammenfassung – Hfr vs. F+ Stämme
Bakterienstämme mit F-Plasmiden werden als F+-Stämme bezeichnet. F-Plasmide enth alten einen Fertilitätsfaktor oder F-Faktor, der für die bakterielle Konjugation essentiell ist. Diese Bakterien sind in der Lage, ihr F-Plasmid in Bakterien zu übertragen, denen F-Plasmide fehlen. Sobald diese F-Plasmide in das Empfängerbakterium eindringen, können sie unabhängig voneinander existieren oder sich in das Bakterienchromosom integrieren. Integrierte F-Plasmid-DNA und chromosomale DNA ist als Hfr-DNA bekannt. Bakterienstämme, die in Bakterienchromosomen integrierte Hfr-DNA oder F-Plasmid-DNA tragen, sind als HFr-Stämme bekannt. Dies ist der Hauptunterschied zwischen F+- und Hfr-Stämmen.
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