Definition: Hvad er plasmider?
i det væsentlige er plasmider små, cirkulære molekyler af DNA, der er i stand til at replikere uafhængigt. Som sådan er de ikke afhængige af kromosomalt DNA fra organismen til replikation. På grund af denne egenskab kaldes de også ekstra-kromosomalt DNA.,
selvom molekylet først blev opdaget i et medlem af Enterobacteriacae, har undersøgelser vist, at plasmider naturligt forekommer i mange typer mikroorganismer rundt om i verden.,
* Selv om der har været debat om, hvorvidt plasmider kan opfattes som mikroorganismer, mindst ved hjælp af de foreslåede virus definition, det er værd at bemærke, at udtrykket “plasmid” er i vid udstrækning anvendes til at henvise til genetiske elementer, der eksisterer uden for kromosom (i DNA af organismen), og er i stand til at replikere uafhængigt af hinanden.,
Plasmids can be found in:
- Bacteria
- Archaea
- Various eukaryotes (yeast and plants)
Structure
With regards to structure, plasmids are made up of circular double chains of DNA., Plasmidernes cirkulære struktur muliggøres ved, at de to ender af de dobbelte tråde er forbundet med kovalente bindinger. Molekylerne er også små i størrelse, især sammenlignet med organismernes DNA, og måler mellem et par kilobaser og flere hundrede kilobaser.
selvom et stort antal plasmider har en kovalent lukket cirkulær struktur, har nogle plasmider en lineær struktur og danner ikke en cirkulær form.,
Generelt, plasmider er sammensat af tre hovedkomponenter, der omfatter:
Dannelse af replikation (replicon) – oprindelsen af replikation (ori) henviser til en bestemt placering i den strand, hvor replikation begynder. For plasmider er denne placering stort set sammensat af A-T-basepar, der er lettere at adskille under replikation.,
sammenlignet med organismernes DNA, der består af mange oprindelser af replikation, har plasmider en af nogle få oprindelser af replikation, fordi de er mindre i størrelse. På baggrund af replikation, plasmider også indeholde en række regulerende elementer, der bidrager til processen (fx Rep proteiner)
Polylinker (flere kloning steder) – I plasmid, den polylinker (MCS) er en af de vigtigste dele af molekylet. Dette skyldes, at det giver eleverne mulighed for at lære mere om kloning., Grundlæggende er en polylinker en kort sekvens af DNA, der består af et par steder til spaltning ved restriktionsen .ymer.
som sådan muliggør MCS let indsættelse af DNA gennem ligering eller restriktionsen .ymfordøjelse. På spaltningsstedet kan forskellige polylinkere skære strengen. Derfor kan et af restriktionsen .ymerne skære plasmidet på givne punkter af sire for at muliggøre DNA-indsættelse.
antibiotikaresistensgen – antibiotikaresistensgenet er en af hovedkomponenterne i plasmider., Disse gener spiller en vigtig rolle i lægemiddelresistens (mod et eller flere antibiotika), hvilket gør behandlingen af nogle sygdomme mere udfordrende.
Plasmider er i dag kendt for deres evne til at overføre fra én art af bakterier til den anden gennem en proces, der kaldes konjugation (kontakt mellem celler, der er fulgt ved overførsel af DNA-indhold). I processen er de i stand til at give antibiotikaresistensegenskaber til andre bakteriearter.,
* Mens plasmid replikering giver en ekstra fordel, at bakterier (resistens over for visse antibiotika), påvirker det også celledeling af bakterier på grund af yderligere replikation byrde. Som et resultat har bakterier med plasmider en tendens til at være befolket af dem uden plasmider på grund af reduceret celledeling.,
Nogle af de andre komponenter af plasmider kan nævnes:
En promotor region – Dette er den del af plasmider, der er involveret i rekruttering af transkriptionel maskiner.
Primer bindende websted – Dette er en kort sekvens af DNA på en enkelt streng, der er typisk anvendt i forbindelse med PCR-amplifikation eller DNA-sekventering.,
selvom plasmider deler forskellige generelle egenskaber, findes der forskellige typer.
Typer og Funktioner af Plasmider
Også kaldet antimikrobiel resistens plasmider, modstand plasmider er en type af plasmider, der bærer gener, der spiller en vigtig rolle i antibiotikaresistens. De er også stærkt involveret i bakteriel konjugering ved at producere konjugation pili, som overfører R plasmidet fra en bakterie til en anden.,
Modstand plasmider er opdelt i to primære grupper, der omfatter:
Smal-host-række gruppe – Ofte gentaget inden for en enkelt art.
bred værtsgruppe-let overført mellem bakteriearter. Denne gruppe af resistensplasmider har vist sig at bære en række antibiotikaresistensgener., Efter overførsel af antibiotikaresistensgener til medikamentfølsomme bakterier kan dette få bakterierne til at udvikle resistens over for en række forskellige medikamenter.
Degradative Plasmider
i Forhold til andre typer af plasmider, degradative plasmider aktivere den værtsorganisme, at nedbrydes/nedbryde miljøfremmede stoffer., Også kaldet genstridige stoffer, omfatter miljøfremmede stoffer en række stoffer, der frigives til miljøet som følge af menneskelige handlinger og er derfor ikke naturligt forekommende eller almindelige i naturen.
Værter for degradative plasmider er fundet i grupper IncP-1, IncP-7, og IncP-9 og omfatter arter som Ochrobactrum anthropi, Rhizobium sp, Burkholderia hospita, Escherichia coli, og Pseudomonas fluorescens blandt mange andre.,
på Grund af den evne til værten til at nedbryde miljøfremmede stoffer, forskerne har forsøgt at bruge den plasmider til at forringe forskellige forurenende stoffer i miljøet. I betragtning af at dette ikke har vist sig effektivt, fortsætter forskningsundersøgelser med at bestemme, hvordan man bruger forskellige oprindelige bakterier (som værter af nedbrydelige plasmider) til nedbrydning af sådanne forbindelser.,
mens nedbrydelige plasmider bidrager til nedbrydningen af xenenobiotiske forbindelser, varierer deres opførsel afhængigt af en række faktorer, såsom kapaciteten til replikation og stabilitet. For eksempel har plasmider fundet i IncP-1-gruppen ikke kun vist sig at have et bredt værtsområde, men også høj overførselsfrekvens.
forskellene i adfærd af forskellige nedbrydelige plasmider har derfor vist sig at resultere i forskellige adfærd mellem dem og deres respektive værter.,
* anvendelse af bionedbrydelige mikroorganismer til fjernelse af miljøfremmede stoffer fra forurenede miljøer kaldes Bioaugmentering.
* Henviser til, at IncP-1 plasmider har en bred vifte af værter, IncP-7 har vist sig at have en smal værtsspektrum. INCP-9 har også et mellemliggende værtsområde.,
Fertility Plasmids
Like many other plasmids, fertility plasmids (F plasmid) have a circular structure and measures about 100 kb.,>
Nogle af de vigtigste dele af F-plasmidet er:
- Transposoner element (IS2, 1S3, og Tn1000)
- Replikation steder (RepFIA, RepFIB, og RepFIC)
- Dannelse af conjugative overførsel (oirT)
- Replikation oprindelse regioner
F plasmid spiller en vigtig rolle i reproduktion i betragtning af, at de indeholder gener, som koder for produktion af sex-pilus samt enzymer, der kræves for konjugation., F plasmid indeholder også gener, der er involveret i deres egen overførsel. Derfor forbedrer de under konjugation deres egen overførsel fra en celle til en anden.
mens cellerne, der behandler f-plasmiderne, benævnes donorer, er de, der mangler denne faktor, modtagerne. På den anden side er plasmiderne, der forbedrer værtscellens evne til at opføre sig som en donor, kendt som overførselsfaktoren.,
under konjugering binder donorcellen (bakterier) med se .pili (1-3 se .pili) til et specifikt protein på modtagerens ydre membran og indleder således parringsprocessen.
efter den indledende binding trækkes pili tilbage, hvilket gør det muligt for de to celler at binde sammen. Dette efterfølges af overførslen af DNA fra donoren til modtageren og følgelig overførslen af f-plasmidet. Som følge heraf erhverver modtageren f-faktoren og får evnen til at producere se.pilus involveret i konjugation.,
* under konjugation overføres kun DNA fra donoren til modtageren. Derfor overføres cytoplasma og andet cellemateriale ikke.
* Seksuel pili er lille stang-lignende strukturer, der giver F-positive celler, der har F-faktor), bakterielle celler til at vedhæfte til F-negative (celler, der mangler pili) kvinde til at fremme conjugative overførsel.,
Col Plasmider
Col plasmider giver bakterier, evnen til at producere giftige proteiner kendt som colicines. Sådanne bakterier som E. coli, Shigella og Salmonella bruger disse toksiner til at dræbe andre bakterier og trives således i deres respektive miljøer.
der findes forskellige typer Col-plasmider, der producerer forskellige typer koliciner/koliciner. Et par eksempler på Col plasmider omfatter Col B, Col E2 og E3., Deres forskelle er også præget af forskelle i deres virkemåde.
For eksempel, der henviser til, at Col B forårsager skade på cellemembranen af andre bakterier (mangler plasmid) Col E3 har vist sig at fremkalde nedbrydning af nukleinsyre i target-cellerne.
Som fertilitet plasmider, nogle af Col plasmider har vist sig at bære elementer, der forbedrer deres transmission fra en celle til en anden., Derfor kan Col-plasmiderne overføres fra en celle (donor) til en anden (modtager) gennem konjugation eller parringsprocessen, især for celler med f-faktoren (fertilitetsplasmider).
som et resultat erhverver modtageren evnen til at producere toksiner, der dræber eller hæmmer væksten af målbakterierne, der mangler plasmidet.
* Koliciner / koliciner tilhører en gruppe toksiner kendt som bakteriociner.,
* Disse toksiner påvirke målet bakterier, som påvirker disse processer som replikation af DNA, oversættelse og energi stofskifte blandt andre.
Virulens-Plasmider
i Forhold til andre harmløse bakterier, bakterier, der har tendens til at være sygdomsfremkaldende i naturen bære gener for virulens faktorer, der giver dem mulighed for at invadere og inficere deres respektive værter.,
for nogle af disse bakterier er virulensfaktorerne resultatet af organismernes eget genetiske materiale. Men for andre er dette som følge af genetiske elementer fra ekstra-kromosomalt DNA. Transposoner, er plasmider nogle af de mest almindelige mobile genetiske elementer.
med hensyn til patogenicitet spiller virulens plasmider en vigtig rolle, da de kan hjælpe bakterier effektivt med at tilpasse sig deres respektive miljøer., Dette skyldes, at virulens plasmid kan gøre det muligt for organismen at udtrykke en række virulens-associerede funktioner, hvilket giver organismen mere fordelagtige egenskaber til at trives i deres miljø.
som andre typer plasmider kan virulens plasmider også overføres fra en bakterie til en anden. Bortset fra virulensgenet har plasmider også vist sig at bære andre vigtige elementer, der forbedrer transmission og vedligeholdelse.
af denne grund er de større i størrelse, men lave i antal., Dette sikrer, at de ikke forårsager ekstra byrde for organismen under celledeling.
typisk kræver celledeling og cellevedligeholdelse brug af energi. Ved at have et lavt antal virulens plasmider, cellerne Skånes betydelig metabolisk byrde, der ville være nødvendig for vedligeholdelse og genom duplikering af adskillige plasmider.,bakterier med henblik på studier
Plasmid Vektor
En vektor, der refererer til et stykke molekyle, der indeholder genetisk materiale, som kan gentages og til udtryk, når der overføres til en anden celle., Baseret på denne definition er det muligt at se, hvorfor ordene “vektor” og “plasmider” undertiden udskiftes. Dette er imidlertid ikke at sige, at alle plasmider er vektorer.
et af de primære egenskaber ved plasmidvektorer er, at de er små i størrelse. Bortset fra deres størrelse er de kendetegnet ved en replikations Oprindelse, en selektiv markør såvel som flere kloningssteder.
de ideelle plasmidvektorer har høje kopieringsnumre inde i cellen. Som sådan sikrer det et stort antal af målgenet til kloningsformål., Dette sikrer også, at genet af interesse øges under genomisk opdeling. Derudover kan plasmidet have et markørgen som den visuelle markør for at hjælpe med at bestemme, om kloning var vellykket.
på grund af deres mange kloningssteder har plasmider vist sig at være nogle af de bedste vektorer til kloning. På grund af denne egenskab er det muligt for restriktionsen .ymer at spalte forskellige regioner af plasmidet til kloning.,
i årenes løb har brug af disse vektorer gjort det muligt at indføre rekombinant DNA i værtsceller til studieformål. For eksempel er det gennem denne type kloning blevet muligt for forskere at sekvensere genomet til en række arter, studere ekspressionen af gener og endda observere forskellige cellulære mekanismer.
* mens mindre plasmider er i stand til at bære lange DNA-segmenter, kan Reduceret størrelse også hjælpe med at fjerne ikke-essentielle gener, der ikke kræves til kloning.,
Plasmid Isolation
for at få oprenset plasmid DNA for sådanne procedurer, som kloning, PCR og transfektion, plasmid-isolering udføres. Processen involverer anvendelse af en række teknikker til opnåelse af plasmid-DNA fra værtsceller for at anvende det i Molekylærbiologi.,
Plasmid-isolation indebærer følgende trin:
Celle vækst (væksten af bakterielle celler) – Dette indebærer voksende bakterier, der indeholder plasmid i en bestemt rystet kultur. Her, givet antibiotika kan anvendes til at forhindre væksten af andre uønskede bakterier.
centrifugering – bakterievækst efterfølges af centrifugering for at pellet cellerne., Når supernatanten er fjernet, kan isolering af plasmider begynde.
En af de mest almindelige teknikker til isolering er den klassiske metode, der er undertiden benævnt alkaline lysis.,ded i en isotonisk opløsning (ethylen diamin tetraacetate) som forhindrer nuclease aktivitet
Learning about Chromosomes and Recombinant DNA Technology
Return to learning about Cell Division
More on DNA under the Microscope
Return from learning about Plasmids to MicroscopeMaster Home
Biljana Miljkovic-Selimovic et al., (2007). Bacterial Plasmids. Naoto Ogawa, Ananda M.
Chakrabarty and Olga Zaborina. (2004). Chapter 16 : Degradative Plasmids.
Luis A. Actis, Marcelo E. Tolmasky, and Jorge H. Crosa. (1999). Bacterial Plasmids: Replication of Extrachromosomal Genetic Elements Encoding Resistance to Antimicrobial Compounds.