Määrittely: Mitä ovat Plasmidit?
Pohjimmiltaan, plasmidit ovat pieniä, pyöreä DNA molekyylejä, jotka pystyvät toistamaan riippumattomasti. Sellaisenaan ne eivät ole riippuvaisia organismin kromosomi-DNA: sta replikoituakseen. Tämän ominaisuuden vuoksi niistä käytetään myös nimitystä ekstra-kromosomaalinen DNA.,
Vaikka molekyyli löydettiin vuonna jäsen Enterobacteriacae, tutkimukset ovat osoittaneet, että plasmidit ovat luonnollisesti esiintyviä monenlaisia mikro-organismeja ympäri maailmaa.,
* Vaikka on ollut keskustelua siitä, onko plasmideja voidaan pitää mikro-organismeja, vähintään käyttäen ehdotettu virus määritelmä, se on syytä huomata, että termi ”plasmidi” on pitkälti käytetty viittaamaan geneettisiä elementtejä, jotka ovat olemassa ulkopuolella kromosomi (DNA-organismin) ja pystyvät toistamaan riippumattomasti.,
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., Pyöreä rakenne plasmideja on mahdollista, että molemmat päät kaksinkertainen osa on liittynyt kovalenttisten joukkovelkakirjojen. Molekyylit ovat myös kooltaan pieniä, varsinkin verrattuna organismien DNA: ta, ja toimenpiteen välillä muutaman kilobases ja useita satoja kilobases.
Vaikka hyvä määrä plasmidit ovat kovalenttisesti suljettu pyöreä rakenne, jotkut plasmidit ovat lineaarinen rakenne, ja eivät muodosta pyöreä muoto.,
Yleensä, plasmidit ovat koostuu kolme pääkomponenttia, jotka ovat:
Alkuperä replikointi (replicon) – alkuperä replikointi (orit) viittaa tiettyyn sijainti strand, jossa replikointi alkaa. Plasmideille tämä paikka koostuu pitkälti A-T-emäspareista, jotka on helpompi erottaa replikaation aikana.,
Verrattuna organismien DNA: ta, joka koostuu monista alkuperä replikointi, plasmideja on yksi harvoista alkuperä replikointi, koska ne ovat pienempiä. Alkuperä replikointi, plasmidit sisältävät myös useita sääntelyn elementit että osallistuvat prosessiin (esim. Rep proteiineja)
Polylinker (useita kloonaus sivustot) – Vuonna plasmidi, että polylinker (MCS) on yksi tärkeimmistä osista molekyylin. Tämä johtuu siitä, että sen avulla opiskelijat voivat oppia lisää kloonauksesta., Pohjimmiltaan, polylinker on lyhyt sekvenssi DNA koostuu muutamia sivustoja by pilkkominen restriktioentsyymien.
sinänsä, MCS mahdollistaa helpon lisäämisen DNA: n kautta sitomiseen tai restriction entsyymi ruoansulatusta. Katkaisukohdassa eri polylinkerit voivat leikata juosteen. Siksi yksi rajoitusentsyymeistä voi leikata plasmidin annetuissa sireenipisteissä DNA-insertion mahdollistamiseksi.
antibioottiresistenssin geeni – antibioottiresistenssin geeni on yksi tärkeimmistä osista plasmideja., Näillä geeneillä on tärkeä rooli lääkeresistenssissä (yhdelle tai useammalle antibiootille), mikä tekee joidenkin sairauksien hoidosta haastavampaa.
Plasmidit ovat tänään tunnettuja niiden kyky siirtää yhdestä bakteereita toiseen, läpi prosessia kutsutaan konjugaatio (yhteystiedot solujen välillä, joka seuraa siirron DNA-pitoisuus). Samalla ne pystyvät antamaan antibioottiresistenssiominaisuuksia muille bakteerilajeille.,
* Kun plasmidin replikaation tarjoaa lisäetu bakteerit (vastustuskyvyn tiettyjä antibiootteja), se vaikuttaa myös solujen jakautumista bakteereja, koska tiedostojen replikointi taakka. Tämän seurauksena bakteerien plasmidien taipumus olla asuttu ilman plasmidit koska se vähentää solujen jakautumista.,
Joitakin muita osia plasmidit ovat:
promoottori alueella – Tämä on osa plasmideja, joka on mukana rekrytoinnissa transkription koneet.
Alukkeen sitoutumiskohta – Tämä on lyhyt sekvenssi DNA: n yhden lohkon, joka on tyypillisesti käytetään PCR-monistus tai DNA-sekvensoinnilla.,
Vaikka plasmidit jakaa eri yleiset ominaisuudet, on olemassa erilaisia olemassa.
Tyypit ja Toiminnot Plasmidit
Myös nimitystä mikrobilääkeresistenssin plasmideja, vastus plasmidit ovat tyyppiä plasmideja, jotka kantavat geenejä, jotka on tärkeä rooli antibioottiresistenssiä. Ne ovat myös hyvin mukana bakteerien konjugaatio tuottamalla konjugaatio pili, joka siirtää R-plasmidia yhden bakteerin toiseen.,
Vastus plasmidit ovat jaettu kahteen pääryhmään, jotka ovat:
Kapea-host-alue ryhmä – Usein toistettu yhden lajin.
Laaja-host-alue ryhmä – Helposti siirtää välillä bakteerilajeja. Tällä resistenssiplasmidien ryhmällä on osoitettu olevan useita antibioottiresistenssigeenejä., Seuraava siirto antibioottiresistenssi-geenit lääkkeen herkkiä bakteereita, tämä voi aiheuttaa sen, että bakteerit voivat kehittää resistenssin kohti erilaisia huumeita.
Degradative Plasmidit
Verrattuna muihin plasmideja, degradative plasmidit mahdollistavat isäntä organismin hajottaa/rikkoa alas xenobiotic yhdisteitä., Myös nimitystä vastahakoinen aineita, xenobiotic yhdisteitä sisältävät erilaisia yhdisteitä vapautuu ympäristöön seurauksena ihmisen toimista, ja siksi ei luonnollisesti esiintyvä tai yleinen luonnossa.
Isännät degradative plasmidit ovat ryhmissä, IncP-1, IncP-7, ja IncP-9 ja ovat sellaiset lajit kuten Ochrobactrum anthropi, Rhizobium sp, Burkholderia hospita, Escherichia coli ja Pseudomonas fluorescens muiden joukossa.,
Koska kyky isäntä hajota xenobiotic yhdisteitä, tutkijat ovat yrittäneet käyttää plasmideja hajota eri saastuttavia aineita ympäristöön. Koska tämä ei kuitenkaan ole osoittautunut tehokkaaksi, tutkimuksia tehdään edelleen sen määrittämiseksi, miten erilaisia kotoperäisiä bakteereja (hajoavien plasmidien isäntinä) käytetään tällaisten yhdisteiden hajoamiseen.,
Kun degradative plasmidit edistää hajoamista xenobiotic yhdisteitä, niiden käyttäytyminen vaihtelee riippuen monista tekijöistä, kuten kyky replikointi ja vakautta. Esimerkiksi plasmideja löytyy IncP-1 ryhmä ei ole vain osoitettu laaja isäntäkirjo, mutta myös korkea siirto-taajuudella.
erot käyttäytymisessä eri degradative plasmideja on siis osoitettu, että tämä johtaa eri käyttäytymismalleja, niiden välillä ja niiden isännät.,
* käyttö biodegradative mikro-organismeja varten poistamalla xenobiotic yhdisteiden saastuneet ympäristöt tunnetaan Bioaugmentation.
* Katsoo IncP-1 plasmidit on laaja valikoima isännät, IncP-7 on osoitettu kapea isäntä alue. Myös IncP-9: ssä on väli-isäntäalue.,
Fertility Plasmids
Like many other plasmids, fertility plasmids (F plasmid) have a circular structure and measures about 100 kb.,>
Joitakin tärkeimmistä osista F-plasmidi sisältää:
- Olentojen elementti (IS2, 1S3, ja Tn1000)
- Replikointi sivustoja (RepFIA, RepFIB, ja RepFIC)
- Alkuperä conjugative siirto (oirT)
- Replikointi alkuperä alueilla
F-plasmidi on tärkeä rooli lisääntymisessä, koska ne sisältävät geenit että koodi tuotantoon sukupuoli pilus sekä entsyymejä, joita tarvitaan konjugaatio., F plasmid sisältää myös geenejä, jotka osallistuvat omaan siirtoonsa. Siksi konjugaation aikana ne tehostavat omaa siirtymistään solusta toiseen.
kun taas F-plasmideja käsitteleviä soluja kutsutaan luovuttajiksi, niitä, joilla tätä tekijää ei ole, ovat vastaanottajat. Toisaalta siirtotekijäksi kutsutaan plasmideja, jotka parantavat isäntäsolun kykyä käyttäytyä luovuttajan tavoin.,
Aikana konjugaatio, luovuttajan solujen (bakteerit) kanssa seksiä pili (1-3 sukupuoli pili) sitoutuu tiettyyn proteiiniin ulompi kalvo vastaanottajan siten aloittaa pariutumisen prosessi.
alkuperäisen sitoutumisen jälkeen pili vetäytyy siten, että nämä kaksi solua sitoutuvat toisiinsa. Tämän jälkeen siirrytään DNA: n luovuttajalta vastaanottajalle ja sitä kautta F-plasmidin siirtoon. Seurauksena, vastaanottaja hankkii F-tekijä ja voitot kyky tuottaa sukupuolta pilus mukana konjugaatio.,
* konjugaation aikana luovuttajalta siirtyy vain DNA: ta vastaanottajalle. Siksi sytoplasmaa ja muuta solumateriaalia ei siirretä.
* Seksuaalinen pili ovat pieniä sauvamaisia rakenteita, jotka mahdollistavat F-positiivinen (solut, jotka ovat F-tekijä) bakteeri-soluja liittää F-negatiivinen (soluja puuttuu pili) naisten edistää conjugative siirtää.,
Kol Plasmidit
Kol plasmidit antaa bakteerien kyky tuottaa myrkyllisiä proteiineja tunnetaan colicines. Esimerkiksi E. coli -, Shigella-ja salmonellabakteerit käyttävät näitä myrkkyjä tappaakseen muita bakteereja ja menestyvät siten omissa ympäristöissään.
On olemassa erilaisia Kol plasmidit olemassaolo, joka tuottaa erilaisia colicines/colicins. Muutamia esimerkkejä Col-plasmideista ovat Col B, Col E2 ja E3., Niiden eroille on ominaista myös niiden vaikutustavan erot.
esimerkiksi, kun taas Kol B vaurioittaa solun kalvo muita bakteereja (puuttuu plasmidi) Kol E3 on osoitettu indusoivan hajoamista nukleiinihapot target-soluja.
Kuten hedelmällisyyttä plasmideja, jotkut Kol plasmideja on osoitettu kuljettaa elementtejä, jotka parantavat niiden siirto yhdestä solusta toiseen., Siksi, konjugoitumalla tai pariutumisen prosessi, erityisesti solujen kanssa F-tekijä (hedelmällisyys plasmidit) Col plasmideja voidaan siirtää yhdestä solusta (luovuttaja) toiseen (vastaanottaja).
seurauksena, vastaanottaja hankkii kyky tuottaa toksiineja, jotka tappavat tai inhiboivat kasvua kohde-bakteerit puuttuu plasmidi.
* Colicins/colicines kuuluvat ryhmään myrkkyjä tunnetaan bacteriocins.,
* Nämä myrkyt vaikuttavat kohde-bakteerit vaikuttavat näihin prosesseihin, kuten DNA-replikaation -, käännös-ja energia-aineenvaihduntaa mm.
Virulenssi Plasmidit
Verrattuna muihin harmittomia bakteereja, bakteerit, jotka ovat yleensä patogeenisen luonnossa kuljettaa geenejä virulenssiin liittyviä tekijöitä, joiden avulla ne voivat hyökätä ja tartuttaa niiden isännät.,
joillekin näistä bakteereista virulenssitekijät ovat seurausta eliöiden omasta geneettisestä aineksesta. Toisille tämä on kuitenkin seurausta kromosomien ulkopuolisen DNA: n geneettisistä elementeistä. Vaikka tällaisista alkuaineista on olemassa muitakin lähteitä, esimerkiksi transposoneja, plasmidit ovat yleisimpiä liikkuvia geneettisiä alkuaineita.
suhteen patogeenisuus, virulenssi plasmideja on tärkeä rooli, koska he voivat auttaa bakteerit tehokkaasti sopeutua ympäristössään., Tämä johtuu siitä, että virulenssi plasmidi voi mahdollistaa organismin ilmaista erilaisia virulenssiin liittyviä toimintoja, mikä tarjoaa organismin kanssa edullisempaa ominaisuudet menestyä ympäristössään.
Kuten muita plasmideja, virulenssi plasmideja voidaan lähettää myös yhden bakteerin toiseen. Lisäksi virulenssi geeni, plasmideja on myös osoitettu kuljettaa muita tärkeitä elementtejä, jotka parantavat siirto ja ylläpito.
tästä syystä, ne ovat suurempia kooltaan, mutta vähän numeroita., Näin varmistetaan, että ne eivät aiheuta ylimääräistä rasitusta organismille solujen jakautumisen aikana.
tyypillisesti solujen jakautuminen ja solujen ylläpito vaativat energian käyttöä. Ottaa alhainen määrä virulenssi plasmideja, solut säästyvät merkittävä metabolinen taakka, että olisi vaadittu huolto-ja genomin päällekkäisyyttä eri plasmideja.,bakteerit opiskelua
plasmidivektoriin
vektori viittaa tahansa molekyyli, joka sisältää geneettistä materiaalia, joka voidaan monistaa ja ilmaisi, kun ne siirretään toiseen soluun., Tämän määritelmän perusteella on mahdollista nähdä, miksi sanat ”vektori” ja ”plasmidit” ovat joskus keskenään. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että kaikki plasmidit olisivat vektoreita.
Yksi tärkeimmistä ominaisuuksista plasmidi vektorit on, että ne ovat kooltaan pieniä. Kokonsa lisäksi niille on ominaista replikaation alkuperä, valikoiva merkki sekä useita kloonauskohteita.
ihanteellinen plasmidi vektorit ovat korkea kopioida numeroita solun sisällä. Sellaisenaan se takaa suuren määrän kohdegeeniä kloonaustarkoituksiin., Näin varmistetaan myös kiinnostuksen geenin lisääntyminen genomijaon aikana. Lisäksi plasmidissa voi olla merkki geeni visuaalinen merkki, joka auttaa määrittämään, onko kloonaus onnistui.
Koska niiden useita kloonaus sivustoja, plasmidit ovat osoittautuneet joitakin parhaista vektorit kloonausta. Tämän ominaisuuden vuoksi on mahdollista, että rajoitusentsyymit halkovat plasmidin eri alueita kloonausta varten.,
viime vuosina, käyttäen näitä vektoreita on sallittu yhdistelmä-DNA-voidaan ottaa käyttöön palvelimen solujen opiskelua varten. Esimerkiksi, läpi tämän tyyppinen kloonaus, se on tullut mahdollista tutkijoiden järjestyksessä genomin eri lajeihin, tutkia geenien ilmentymistä ja jopa tarkkailla eri solumekanismeja.
* Kun pienempi plasmidit pystyvät kuljettaa pitkiä DNA-segmentit, pienentää kokoa voi myös auttaa poistaa ei-välttämättömiä geenejä, joita ei tarvita kloonaus.,
Plasmidi Eristäminen
saadakseen puhdistettu plasmidi-DNA tällaisia menettelyjä kuten kloonaus, PCR-ja transfektion, plasmidin eristys on suoritettava. Prosessissa käytetään useita tekniikoita plasmidin DNA: n saamiseksi isäntäsoluista, jotta sitä voidaan käyttää molekyylibiologiassa.,
Plasmidi eristäminen sisältää seuraavat vaiheet:
Solujen kasvua (kasvu bakteeri-solut) – Tämä liittyy kasvaa bakteereja, jotka sisältävät plasmidin tietyn ravistaa kulttuuria. Tässä, annetaan antibiootteja voidaan käyttää estämään kasvua muiden ei-toivottuja bakteereja.
Sentrifugointi – Bakteerien kasvu on seurannut sentrifugoimalla jotta pelletti solut., Kun supernatantti on poistettu, plasmidien eristäminen voi alkaa.
Yksi yleisimmistä tekniikoita eristäminen on klassinen menetelmä, joka on joskus kutsutaan emäksinen hajoaminen.,ded vuonna isotonisella liuoksella (ethylene diamine tetraacetate) joka estää nuclease toimintaa
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.