meghatározás: mik a plazmidok?
lényegében a plazmidok kicsi, kör alakú DNS-molekulák, amelyek képesek önállóan replikálni. Mint ilyen, nem támaszkodnak a szervezet kromoszómális DNS-ére a replikációhoz. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően extra kromoszómális DNS-nek is nevezik őket.,
bár a molekulát először az Enterobacteriacae egyik tagjában fedezték fel, a vizsgálatok kimutatták, hogy a plazmidok természetesen előfordulnak sokféle mikroorganizmusban szerte a világon.,
* bár viták merültek fel arról, hogy a plazmidok mikroorganizmusoknak tekinthetők-e, legalábbis a javasolt vírusdefiníció használatával, érdemes megjegyezni, hogy a “plazmid” kifejezést nagyrészt a kromoszómán kívül létező genetikai elemekre (a DNS-ben) használják, és képesek önállóan replikálni.,
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., A plazmidok kör alakú szerkezetét a kettős szálak két vége teszi lehetővé, amelyeket kovalens kötések kötnek össze. A molekulák szintén kis méretűek, különösen, ha összehasonlítjuk az organizmusok DNS-ével, és néhány kilobázis és több száz kilobázis között mérjük őket.
bár jó számú plazmid kovalensen zárt kör alakú szerkezetű, néhány plazmid lineáris szerkezetű, és nem képez kör alakú.,
általában a plazmidok három fő összetevőből állnak, amelyek magukban foglalják:
A replikáció eredete (replikáció) – A replikáció eredete (ori) a szálon meghatározott helyére utal melyik replikáció kezdődik. A plazmidok esetében ez a hely nagyrészt A-T alappárokból áll, amelyeket a replikáció során könnyebb elválasztani.,
az organizmusok DNS-éhez képest, amely a replikáció sok eredetéből áll, a plazmidok a replikáció néhány eredetének egyike, mivel kisebb méretűek. A replikáció eredeténél a plazmidok számos szabályozó elemet is tartalmaznak, amelyek hozzájárulnak a folyamathoz (pl. Rep fehérjék)
Polylinker (többszörös klónozási helyek) – plazmidban a polilinker (MCS) a molekula egyik legfontosabb része. Ez azért van, mert lehetővé teszi a diákok számára, hogy többet megtudjanak a klónozásról., Alapvetően a polilinker egy rövid DNS-szekvencia, amely néhány helyről áll a restrikciós enzimekkel történő hasításhoz.
mint ilyen, az MCS lehetővé teszi a DNS könnyű beillesztését ligálás vagy restrikciós enzim emésztés útján. A hasítás helyén különböző polilinkers vághatja le a szálat. Ezért az egyik restrikciós enzim levághatja a plazmidot a felség adott pontjain, hogy lehetővé tegye a DNS behelyezését.
antibiotikum rezisztencia gén – az antibiotikum rezisztencia gén a plazmidok egyik fő összetevője., Ezek a gének fontos szerepet játszanak a gyógyszerrezisztenciában (egy vagy több antibiotikummal szemben), így egyes betegségek kezelése nagyobb kihívást jelent.
a plazmidok ma ismertek arról, hogy képesek átvinni az egyik baktériumfajból a másikba konjugációként ismert folyamaton keresztül (a sejtek közötti érintkezés, amelyet a DNS-tartalom átadása követ). A folyamat során képesek antibiotikum-rezisztencia tulajdonságait más baktériumfajokra ruházni.,
* míg a plazmid replikáció további előnyt jelent a baktériumok számára (bizonyos antibiotikumokkal szembeni rezisztencia), a baktériumok sejtosztódását is befolyásolja a további replikációs terhek miatt. Ennek eredményeként a plazmidokkal rendelkező baktériumok hajlamosak arra, hogy a csökkent sejtosztódás miatt plazmidok nélkül éljenek.,
a plazmidok egyéb komponensei a következők:
promoter régió – ez a plazmidok összetevője, amely részt vesz a transzkripciós gépek toborzásában.
Primer kötőhely – ez egy rövid DNS-szekvencia egyetlen szálon, amelyet általában PCR-erősítés vagy DNS-szekvenálás céljára használnak.,
bár a plazmidok különböző általános jellemzőkkel rendelkeznek, különböző típusok léteznek.
Típusai, Funkciói Plazmidok
Is említett, mint az antibiotikum-rezisztencia plazmidok, ellenállás plazmidok egy típusú plazmidok hordozó gének fontos szerepet játszanak az antibiotikum-rezisztencia. Ők is nagy szerepet játszanak a bakteriális konjugációban azáltal, hogy Pili konjugációt termelnek, amely az R plazmidot egyik baktériumból a másikba továbbítja.,
a rezisztencia plazmidokat két fő csoportra osztják, amelyek a következők:
keskeny gazdaszervezeti csoport-gyakran egyetlen fajon belül replikálódnak.
széles gazdaszervezeti csoport-könnyen átvihető a baktériumfajok között. A rezisztencia plazmidok ezen csoportjáról kimutatták, hogy számos antibiotikum-rezisztencia gént hordoz., Az antibiotikum-rezisztencia géneknek a gyógyszerérzékeny baktériumokra történő átvitelét követően ez a baktériumok rezisztenciát okozhatnak számos gyógyszerrel szemben.
Degradatív plazmidok
más típusú plazmidokhoz képest a degradatív plazmidok lehetővé teszik a gazdaszervezet számára a xenobiotikus vegyületek lebontását/lebontását., Az idegengyűlölő anyagoknak is nevezik, a xenobiotikus vegyületek közé tartoznak az emberi tevékenységek eredményeként a környezetbe felszabaduló vegyületek, ezért nem természetes vagy általános jellegűek.
a lebomló plazmidok gazdái az IncP-1, IncP-7 és IncP-9 csoportokban találhatók, és többek között az Ochrobacrum anthropi, Rhizobium sp, Burkholderia hospita, Escherichia coli és Pseudomonas fluorescens fajokat is magukban foglalják.,
a gazdaszervezet xenobiotikus vegyületek lebontására való képessége miatt a kutatók megpróbálták a plazmidokat a környezet különböző szennyező anyagainak lebontására használni. Tekintettel azonban arra, hogy ez nem bizonyult hatékonynak, továbbra is kutatási vizsgálatokat végeznek annak meghatározására, hogyan lehet különféle őshonos baktériumokat (lebomló plazmidok gazdaszervezeteként) használni az ilyen vegyületek lebomlásához.,
míg a lebomló plazmidok hozzájárulnak a xenobiotikus vegyületek lebomlásához, viselkedésük számos tényezőtől függ, például a replikáció és a stabilitás képességétől. Például az IncP-1 csoportban található plazmidok nemcsak széles gazdatartományt mutatnak, hanem magas átviteli frekvenciát is.
a különböző lebomló plazmidok viselkedésében mutatkozó különbségek tehát azt mutatták, hogy eltérő viselkedést eredményeznek közöttük és azok gazdaszervezetei között.,
* a biológiai lebontó mikroorganizmusok használata a xenobiotikus vegyületek szennyezett környezetekből történő eltávolítása céljából Bioaugmentációnak nevezik.
Az IncP-9-nek is van egy közbenső gazdatartománya.,
Fertility Plasmids
Like many other plasmids, fertility plasmids (F plasmid) have a circular structure and measures about 100 kb.,>
Néhány fő részei a F plazmid a következők:
- Transposable elem (IS2, 1S3, valamint Tn1000)
- Replikációs oldalak (RepFIA, RepFIB, valamint RepFIC)
- Eredete conjugative átutalás (oirT)
- Replikációs eredetű régiók
F plazmid fontos szerepet játszik a reprodukciós adott tartalmaznak gének a termelés szex pilus, valamint enzimek szükséges ragozás., Az F plazmid olyan géneket is tartalmaz, amelyek részt vesznek a saját átvitelükben. Ezért a konjugáció során fokozzák saját átvitelüket az egyik sejtből a másikba.
míg az F plazmidokat feldolgozó sejteket donoroknak nevezik, azok, amelyeknek hiányzik ez a tényező, a címzettek. Másrészt a plazmidok, amelyek fokozzák a gazdasejt azon képességét, hogy donorként viselkedjenek, átviteli tényezőként ismertek.,
A konjugáció során a donorsejt (baktériumok) a pili nemmel (1-3 nem pili) kötődik egy specifikus fehérjéhez a recipiens külső membránján, ezáltal megindítva a párzási folyamatot.
A kezdeti kötés után a pili visszahúzódik, így lehetővé teszi a két sejt összekapcsolását. Ezt követi a DNS átadása a donorról a recipiensre, következésképpen az F plazmid átadása. Ennek eredményeként a recipiens megszerzi az F faktort, és megszerzi a konjugációban részt vevő nemi pilus előállításának képességét.,
* A konjugáció során csak a DNS kerül átadásra a donortól a recipiensig. Ezért a citoplazma és más sejtanyagok nem kerülnek át.
* Szexuális pili apró rúd -, mint a struktúrák, amelyek lehetővé teszik, hogy az F-pozitív (sejtek, amelyek a F faktor) bakteriális sejtek csatolni, hogy az F-negatív (sejtek hiányzik a pili) nő, hogy támogassák conjugative átadása.,
Col Plasmids
Col plasmids a baktériumoknak a kolicinek néven ismert toxikus fehérjék előállítására való képességét adja. Az ilyen baktériumok, mint az E. coli, a Shigella és a Salmonella, ezeket a toxinokat más baktériumok elpusztítására használják, így a saját környezetükben fejlődnek.
különböző típusú Col plazmidok léteznek, amelyek különböző típusú kolicineket/kolicineket termelnek. Néhány példa a Col plazmidokra: Col B, Col E2 és E3., Különbségeiket a hatásmechanizmusuk különbségei is jellemzik.
például, míg a B Col károsítja más baktériumok sejtmembránját (hiányzik a plazmid) Col E3 kimutatták, hogy a célsejtek nukleinsavainak lebomlását indukálja.
mint a termékenységi plazmidok, néhány Col plazmidról kimutatták, hogy olyan elemeket hordoz, amelyek fokozzák az egyik cellából a másikba történő átvitelüket., Ezért konjugáció vagy párzási folyamat révén, különösen az F faktorral rendelkező sejtek (termékenységi plazmidok) esetében, a Col plazmidok átvihetők az egyik sejtből (donorból) a másikba (recipiens).
ennek eredményeként a recipiens megszerzi a képességét olyan toxinok előállítására, amelyek elpusztítják vagy gátolják a plazmid nélküli célbaktériumok növekedését.
* A Kolicinek/kolicinek a bakteriocinek néven ismert toxinok csoportjába tartoznak.,
virulencia plazmidok
összehasonlítva más ártalmatlan baktériumokkal, a természetben patogén baktériumok olyan géneket hordoznak, amelyek lehetővé teszik számukra a gazdaszervezetek behatolását és megfertőzését.,
néhány ilyen baktérium esetében a virulencia tényezők az organizmusok saját genetikai anyagának eredménye. Mások számára azonban ez az extra kromoszómális DNS genetikai elemeinek eredménye. Bár az ilyen elemek más forrásai is vannak, például transzpozonok, a plazmidok a leggyakoribb mobil genetikai elemek.
a patogenitás tekintetében a virulencia plazmidok fontos szerepet játszanak, mivel segíthetnek a baktériumoknak hatékonyan alkalmazkodni a saját környezetükhöz., Ennek oka az, hogy a virulencia plazmid lehetővé teszi a szervezet számára, hogy kifejezze a virulenciához kapcsolódó funkciók egy sorát, így kedvezőbb tulajdonságokkal látja el a szervezetet a környezetükben.
mint más típusú plazmidok, virulencia plazmidok is átvihetők egyik baktériumból a másikba. A virulencia génen kívül a plazmidok más fontos elemeket is hordoznak, amelyek fokozzák a transzmissziót és a karbantartást.
ezért nagyobb méretűek, de alacsony számúak., Ez biztosítja, hogy ne okozzanak további terhet a szervezetnek a sejtosztódás során.
jellemzően a sejtosztódás és a sejtfenntartás energiafelhasználást igényel. Mivel kevés virulenciás plazmid van, a sejtek jelentős anyagcsere-terhet takarítanak meg, ami számos plazmid fenntartásához és genomjának megkettőzéséhez szükséges.,baktériumok alkalmazásában tanulmányok
Plazmid Vektor
Egy vektor utal, hogy minden darab molekula, amely tartalmazza a genetikai anyag, amely lehet reprodukálni fejezte ki, amikor átviszi egy másik cellába., E meghatározás alapján megállapítható, hogy a “vektor” és a “plazmidok” szavak néha miért cserélődnek. Ez azonban nem azt jelenti, hogy minden plazmid vektor.
a plazmidvektorok egyik elsődleges jellemzője, hogy kis méretűek. Méretük mellett a replikáció eredete, a szelektív marker, valamint a többszörös klónozási helyek jellemzik őket.
az ideális plazmid Vektorok magas másolási számmal rendelkeznek a cellában. Mint ilyen, biztosítja a célgén nagy számát klónozás céljából., Ez azt is biztosítja, hogy az érdeklődő gén növekedjen a genomikus felosztás során. Ezenkívül a plazmidnak van egy marker génje, mint vizuális marker, amely segít meghatározni, hogy a klónozás sikeres volt-e.
többszörös klónozási helyük miatt a plazmidokról kimutatták, hogy a klónozás legjobb vektorai. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően lehetséges, hogy a restrikciós enzimek a plazmid különböző régióit klónozzák.,
az évek során ezeknek a vektoroknak a felhasználásával lehetővé vált a rekombináns DNS bejuttatása a gazdasejtekbe vizsgálati célokra. Például az ilyen típusú klónozás révén lehetővé vált a kutatók számára, hogy egy sor faj genomját szekvenciálják, tanulmányozzák a gének expresszióját, sőt megfigyeljék a különböző sejtmechanizmusokat.
* míg a kisebb plazmidok képesek hosszú DNS-szegmensek hordozására, a csökkentett méret segíthet eltávolítani a klónozáshoz nem szükséges nem alapvető géneket is.,
plazmid izolálás
az olyan eljárásokhoz, mint a klónozás, PCR és transzfekció, tisztított plazmid DNS-t kell előállítani, plazmid izolációt kell végezni. A folyamat során számos technikát alkalmaznak a plazmid DNS-nek a gazdasejtekből történő megszerzésére annak érdekében, hogy azt molekuláris biológiában használják.,
a plazmid izolálása a következő lépéseket foglalja magában:
sejtnövekedés (baktériumsejtek növekedése) – ez magában foglalja a plazmidot tartalmazó baktériumok növekedését egy adott Megrázott kultúrában. Itt antibiotikumokat lehet alkalmazni más nem kívánt baktériumok növekedésének megakadályozására.
, Miután a felülúszó eltávolításra került, akkor megkezdődhet a plazmidok izolálása.
az izolálás egyik leggyakoribb technikája a klasszikus módszer, amelyet néha lúgos lízisnek neveznek.,ded egy izotóniás oldat (etilén-diamin tetraacetate) amely megakadályozza, hogy nuclease tevékenység
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.