Definición: ¿Qué son los plásmidos?
esencialmente, los plásmidos son pequeñas moléculas circulares de ADN que son capaces de replicarse de forma independiente. Como tales, no dependen del ADN cromosómico del organismo para su replicación. Debido a esta característica, también se les conoce como ADN extra-cromosómico.,
aunque la molécula se descubrió por primera vez en un miembro de las enterobacterias, los estudios han demostrado que los plásmidos se producen naturalmente en muchos tipos de microorganismos en todo el mundo.,
* aunque ha habido debates sobre si los plásmidos pueden considerarse microorganismos, al menos utilizando la definición de virus propuesta, vale la pena señalar que el término» plásmido » se utiliza en gran medida para referirse a elementos genéticos que existen fuera del cromosoma (en el ADN del organismo) y son capaces de replicarse de forma independiente.,
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., La estructura circular de los plásmidos es posible gracias a que los dos extremos de las hebras dobles están unidos por enlaces covalentes. Las moléculas también son pequeñas en tamaño, especialmente cuando se comparan con el ADN de los organismos, y miden entre unos pocos kilobases y varios cientos de kilobases.
aunque un buen número de plásmidos tienen una estructura circular covalentemente cerrada, algunos plásmidos tienen una estructura lineal y no forman una forma circular.,
generalmente, los plásmidos se componen de tres componentes principales que incluyen:
Origin of replication (replicon) – el origen de la replicación (ori) se refiere a una ubicación específica en la cadena en la que la replicación comienza. Para los plásmidos, esta ubicación se compone en gran medida de pares de Bases A-T que son más fáciles de separar durante la replicación.,
en comparación con el ADN de los organismos que consiste en muchos orígenes de replicación, los plásmidos tienen uno de los pocos orígenes de replicación porque son más pequeños en tamaño. En el origen de la replicación, los plásmidos también contienen una serie de elementos reguladores que contribuyen al proceso (por ejemplo, proteínas Rep)
Polilinker (sitios de clonación múltiple): en el plásmido, el polilinker (MCS) es una de las partes más importantes de la molécula. Esto se debe a que permite a los estudiantes aprender más sobre la clonación., Básicamente, un polilinker es una secuencia corta de ADN que consiste en unos pocos sitios para la escisión por enzimas de restricción.
como tal, MCS permite la inserción fácil de ADN a través de la digestión de enzimas de ligadura o restricción. En el sitio de la escisión, diferentes polilinkers pueden cortar la hebra. Por lo tanto, una de las enzimas de restricción puede cortar el plásmido en puntos dados del Padre para permitir la inserción de ADN.
gen de resistencia a los antibióticos: el gen de resistencia a los antibióticos es uno de los principales componentes de los plásmidos., Estos genes juegan un papel importante en la resistencia a los medicamentos (a uno o más antibióticos), lo que hace que el tratamiento de algunas enfermedades sea más difícil.
los plásmidos son conocidos hoy en día por su capacidad para transferir de una especie de bacteria a otra a través de un proceso conocido como conjugación (contacto entre células que es seguido por la transferencia de contenido de ADN). En el proceso, son capaces de conferir propiedades de resistencia a los antibióticos a otras especies de bacterias.,
* si bien la replicación de plásmidos proporciona una ventaja adicional a las bacterias (resistencia a ciertos antibióticos), también afecta la división celular de las bacterias debido a la carga de replicación adicional. Como resultado, las bacterias con plásmidos tienden a ser pobladas por aquellas sin plásmidos debido a la división celular reducida.,
Algunos de los otros componentes de los plásmidos son:
Una región del promotor – Este es el componente de los plásmidos que está implicado en el reclutamiento de la maquinaria transcripcional.
Cebador sitio de unión – Esta es una secuencia corta de ADN de una sola hebra que se utiliza normalmente para los fines de la PCR de amplificación o secuenciación de ADN.,
aunque los plásmidos comparten varias características generales, existen diferentes tipos.
tipos y funciones de los plásmidos
también conocidos como plásmidos de resistencia antimicrobiana, los plásmidos de resistencia son un tipo de plásmidos que un papel importante en la resistencia a los antibióticos. También están muy involucrados en la conjugación bacteriana mediante la producción de conjugación pili que transfieren el plásmido R de una bacteria a otra.,
los plásmidos de resistencia se dividen en dos grupos principales que incluyen:
grupo de amplio rango de huéspedes-fácilmente transferido entre especies de bacterias. Se ha demostrado que este grupo de plásmidos de resistencia portan una variedad de genes de resistencia a los antibióticos., Después de la transferencia de genes de resistencia a los antibióticos a bacterias sensibles a los medicamentos, esto puede hacer que las bacterias desarrollen resistencia a una variedad de medicamentos.
plásmidos Degradativos
en comparación con otros tipos de plásmidos, los plásmidos degradativos permiten al organismo huésped degradar / descomponer compuestos xenobióticos., También conocidas como sustancias recalcitrantes, los compuestos xenobióticos incluyen una gama de compuestos liberados en el medio ambiente como resultado de las acciones humanas y, por lo tanto, no son naturales o comunes en la naturaleza.
los huéspedes de plásmidos degradativos se encuentran en los grupos IncP-1, IncP-7 y IncP-9 e incluyen especies como Ochrobactrum anthropi, Rhizobium sp, Burkholderia hospita, Escherichia coli y Pseudomonas fluorescens entre muchas otras.,
debido a la capacidad del huésped para degradar compuestos xenobióticos, los investigadores han intentado utilizar los plásmidos para degradar varias sustancias contaminantes en el medio ambiente. Sin embargo, dado que esto no ha demostrado ser efectivo, se siguen realizando estudios de investigación para determinar cómo usar varias bacterias indígenas (como huéspedes de plásmidos degradativos) para la degradación de dichos compuestos.,
mientras que los plásmidos degradativos contribuyen a la degradación de compuestos xenobióticos, su comportamiento varía dependiendo de una serie de factores tales como la capacidad de replicación y estabilidad. Por ejemplo, los plásmidos encontrados en el grupo IncP – 1 no solo han demostrado tener un amplio rango de huéspedes, sino también una alta frecuencia de transferencia.
las diferencias en el comportamiento de diferentes plásmidos degradativos han resultado en diferentes comportamientos entre ellos y sus respectivos huéspedes.,
* el uso de microorganismos biodegradables para eliminar compuestos xenobióticos de ambientes contaminados se conoce como Bioaumentación.
* mientras que los plásmidos IncP-1 tienen una amplia gama de hosts, se ha demostrado que IncP-7 tiene un rango estrecho de hosts. Además, la IncP-9 tiene un rango intermedio de hospedadores.,
Fertility Plasmids
Like many other plasmids, fertility plasmids (F plasmid) have a circular structure and measures about 100 kb.,>
algunas de las partes principales del plásmido F incluyen:
- elemento Transponible (IS2, 1S3 y Tn1000)
- sitios de replicación (repfia, repfib y repfic)
- origen de la transferencia conjugativa (OIRT)
- regiones de origen de replicación
el plásmido f juega un papel importante en la reproducción dado que contiene genes que codifican para la producción de sexo pilus, así como enzimas necesarias para la conjugación., El plásmido F también contiene genes que están involucrados en su propia transferencia. Por lo tanto, durante la conjugación, mejoran su propia transferencia de una célula a otra.
mientras que las células que procesan los plásmidos F Se conocen como donantes, las que carecen de este factor son los receptores. Por otro lado, los plásmidos que mejoran la capacidad de la célula huésped para comportarse como un donante se conocen como el factor de transferencia.,
durante la conjugación, la célula donante (bacteria) con sexo pili (1-3 sexo pili) se une a una proteína específica en la membrana externa del receptor iniciando así el proceso de apareamiento.
después de la Unión inicial, el pili se retrae permitiendo así que las dos celdas se unan. Esto es seguido por la transferencia de ADN del donante al receptor y, en consecuencia, la transferencia del plásmido F. Como resultado, el receptor adquiere el factor F y gana la capacidad de producir sexo pilus involucrado en la conjugación.,
* durante la conjugación, solo se pasa ADN del donante al receptor. Por lo tanto, el citoplasma y otros materiales celulares no se transfieren.
* los pili sexuales son estructuras diminutas en forma de varilla que permiten que las células bacterianas F-positivas (células que tienen el factor F) se adhieran a las f-negativas (células que carecen de pili) femeninas para promover la transferencia conjugativa.,
plásmidos Col
plásmidos Col confieren a las bacterias la capacidad de producir proteínas tóxicas conocidas como colicina. Bacterias como E. coli, Shigella y Salmonella utilizan estas toxinas para matar a otras bacterias y así prosperar en sus respectivos entornos.
existen diferentes tipos de plásmidos Col que producen diferentes tipos de colicines/colicins. Algunos ejemplos de plásmidos Col incluyen Col B, Col E2 Y E3., Sus diferencias también se caracterizan por diferencias en su modo de acción.
por ejemplo, mientras que Col B causa daño a la membrana celular de otras bacterias (que carecen del plásmido) se ha demostrado que Col E3 induce la degradación de los ácidos nucleicos de las células diana.
al igual que los plásmidos de fertilidad, algunos de los plásmidos Col han demostrado llevar elementos que mejoran su transmisión de una célula a otra., Por lo tanto, a través de la conjugación o el proceso de apareamiento, particularmente para las células con el factor F (plásmidos de fertilidad), los plásmidos Col pueden transferirse de una célula (donante) a otra (receptor).
como resultado, el receptor adquiere la capacidad de producir toxinas que matan o inhiben el crecimiento de las bacterias objetivo que carecen del plásmido.
* los cólicos / colicinas pertenecen a un grupo de toxinas conocidas como bacteriocinas.,
* estas toxinas afectan a las bacterias objetivo al afectar procesos como la replicación del ADN, la traducción y el metabolismo energético, entre otros.
plásmidos de virulencia
en comparación con otras bacterias inofensivas, las bacterias que tienden a ser patógenas en la naturaleza portan genes de factores de virulencia que les permiten invadir e infectar a sus respectivos huéspedes.,
para algunas de estas bacterias, los factores de virulencia son el resultado del propio material genético de los organismos. Sin embargo, para otros, esto es como resultado de elementos genéticos del ADN extra-cromosómico. Aunque existen otras fuentes de tales elementos, por ejemplo transposones, los plásmidos son algunos de los elementos genéticos móviles más comunes.
en cuanto a la patogenicidad, los plásmidos de virulencia juegan un papel importante dado que pueden ayudar a las bacterias a adaptarse eficazmente a sus respectivos entornos., Esto se debe a que el plásmido de virulencia puede permitir que el organismo exprese una serie de funciones asociadas a la virulencia, proporcionando así al organismo características más ventajosas para prosperar en su entorno.
al igual que otros tipos de plásmidos, los plásmidos de virulencia también pueden transmitirse de una bacteria a otra. Aparte del gen de la virulencia, también se ha demostrado que los plásmidos llevan otros elementos importantes que mejoran la transmisión y el mantenimiento.
por esta razón, son más grandes en tamaño pero bajos en números., Esto asegura que no causen una carga adicional al organismo durante la división celular.
normalmente, la división celular y el mantenimiento celular requieren el uso de energía. Al tener un bajo número de plásmidos de virulencia, las células se ahorran una carga metabólica significativa que se requeriría para el mantenimiento y la duplicación del genoma de numerosos plásmidos.,bacterias para fines de estudios
vector de plásmidos
un vector se refiere a cualquier pieza de molécula que contiene material genético que se puede replicar y expresar cuando se transfiere a otra célula., Con base en esta definición, es posible ver por qué las palabras «vector» y «plásmidos» a veces se intercambian. Sin embargo, esto no quiere decir que todos los plásmidos sean vectores.
una de las características principales de los vectores de plásmidos es que son pequeños en tamaño. Aparte de su tamaño, se caracterizan por un origen de replicación, un marcador selectivo y múltiples sitios de clonación.
los vectores de plásmidos ideales tienen números de copia altos dentro de la celda. Como tal, asegura un alto número del gen objetivo para fines de clonación., Esto también asegura que el gen de interés se incrementa durante la división genómica. Además, el plásmido puede tener un gen marcador como marcador visual para ayudar a determinar si la clonación tuvo éxito.
debido a sus múltiples sitios de clonación, los plásmidos han demostrado ser algunos de los mejores vectores para la clonación. Debido a esta característica, es posible que las enzimas de restricción corten varias regiones del plásmido para la clonación.,
a lo largo de los años, el uso de estos vectores ha permitido introducir ADN recombinante en las células huésped con fines de estudio. Por ejemplo, a través de este tipo de clonación, se ha hecho posible que los investigadores secuencien el genoma de una serie de especies, estudien la expresión de genes e incluso observen diversos mecanismos celulares.
* mientras que los plásmidos más pequeños son capaces de transportar segmentos largos de ADN, el tamaño reducido también puede ayudar a eliminar genes no esenciales que no son necesarios para la clonación.,
aislamiento plásmido
para obtener ADN plásmido purificado para procedimientos como clonación, PCR y transfección, se debe realizar aislamiento plásmido. El proceso implica el uso de una serie de técnicas para obtener el ADN plásmido de las células huésped con el fin de utilizarlo en la biología molecular.,
el aislamiento de plásmidos implica los siguientes pasos:
crecimiento celular (crecimiento de células bacterianas) – esto implica el crecimiento de las bacterias que contienen plásmido en un cultivo sacudido específico. Aquí, los antibióticos dados se pueden utilizar para prevenir el crecimiento de otras bacterias indeseadas.
centrifugación – el crecimiento bacteriano es seguido por centrifugación para pelletear las células., Una vez que se ha eliminado el sobrenadante, puede comenzar el aislamiento de plásmidos.
Una de las técnicas más comunes para el aislamiento es el método clásico que se refiere a veces como la lisis alcalina.,ded en una solución isotónica (tetraacetato de etilendiamina) que previene la actividad nucleasa
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.