Definisjon: Hva er Plasmider?
i Hovedsak, plasmider er små, sirkulære DNA-molekyler av som er i stand til å replikere uavhengig av hverandre. Som sådan, de gjør ikke stole på kromosomale DNA av organismen for replikering. På grunn av denne egenskapen, de er også referert til som ekstra-kromosomale DNA.,
Selv om molekylet ble først oppdaget i en medlem av Enterobacteriacae, studier har vist at plasmidene er naturlig forekommende i mange typer mikroorganismer rundt om i verden.,
* Selv om det har vært debatter om plasmider kan betraktes som mikroorganismer, i hvert fall bruke de foreslåtte virus definisjon, det er verdt å merke seg at begrepet «plasmider» er i stor grad brukes for å referere til genetiske elementer som eksisterer utenfor kromosomet (i DNA-et i organismen) og er i stand til å replikere uavhengig av hverandre.,
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., Den sirkulære struktur av plasmider er gjort mulig ved de to endene av den doble tråder å være sammen med covalent obligasjoner. Molekylene er også liten i størrelse, spesielt i forhold til den organismer’ DNA, og måler mellom et par kilobases og flere hundre kilobases.
Selv om en god del av plasmidene har en covalently lukket sirkulær struktur, noen plasmider har en lineær struktur og ikke inngår som en sirkulær form.,
Generelt, plasmider er sammensatt av tre store komponenter som inkluderer:
Origin of replication (replicon) – The origin of replication (ori) refererer til et bestemt sted i strand på som replikering begynner. For plasmider, er denne beliggenheten er i stor grad består av På base-par som er lettere å skille under replikasjon.,
i Forhold til organismer’ DNA som består av mange opprinnelse av replikering, plasmider har et av de få grunnene til replikering fordi de er mindre i størrelse. På opprinnelsen av replikering, plasmidene inneholder også et antall av regulatoriske elementer som bidrar til prosessen (f.eks. Rep proteiner)
Polylinker (flere kloning områder) – I plasmider, den polylinker (MCS) er en av de viktigste delene av molekylet. Dette er fordi det tillater elevene å lære mer om kloning., I utgangspunktet, en polylinker er en kort sekvens av DNA som består av noen få nettsteder for spalting av begrensning enzymer.
Som sådan, MCS gir mulighet for enkel innsetting av DNA gjennom ligation eller restriction enzym fordøyelsen. Ved siden av cleavage, ulike polylinkers kan kutte strand. Derfor er en av de begrensninger som enzymer kan kutte plasmider på gitt poeng av sire for å tillate for DNA-innsetting.
Antibiotika resistens genet – antibiotika resistens genet er en av de viktigste komponentene i plasmider., Disse genene spiller en viktig rolle i resistens (til én eller flere antibiotika) og dermed gjør behandling av enkelte sykdommer er mer utfordrende.
Plasmider er i dag kjent for sin evne til å overføre fra ett arter av bakterier til en annen gjennom en prosess som kalles konjugasjon (kontakt mellom celler som er fulgt ved overføring av DNA-innhold). I prosessen, er de i stand til å snakke antibiotikum motstand egenskaper til andre arter av bakterier.,
* Mens plasmider replikering gir en ekstra fordel for bakterier (motstand mot visse antibiotika), er det også påvirker celledeling av bakterier på grunn av ekstra replikering byrde. Som et resultat, bakterier med plasmider har en tendens til å være ute befolket av de uten plasmider på grunn av redusert celledeling.,
Noen av de andre delene av plasmider inkluderer:
promoter-regionen – Dette er den delen av plasmider som er involvert i rekruttering av transcriptional maskiner.
Primer bindende nettstedet – Dette er en kort sekvens av DNA på en eneste strand som vanligvis brukes for det formål av PCR-amplifikasjon eller DNA-sekvensering.,
Selv om plasmider dele ulike generelle egenskaper, det er forskjellige typer i eksistens.
– Typer og Funksjoner av Plasmider
Også referert til som antimikrobiell resistens plasmider, motstand plasmider er en type plasmider som bærer gener som spiller en viktig rolle i antibiotikum motstand. De er også svært involvert i bakteriell konjugasjon ved å produsere tre pili som overføring R-plasmider fra en bakterie til en annen.,
Motstand plasmider er delt inn i to hovedgrupper som er:
Smal-vert-området gruppe – Ofte replikert i en enkelt art.
Bred-vert-området gruppe – Lett overføres mellom bakterier arter. Denne gruppen av motstand plasmider har vist seg å bære en rekke antibiotika resistens gener., Etter overføringen av antibiotika resistens gener å bedøve-følsomme bakterier, dette kan føre til at bakterier utvikler resistens mot en rekke medikamenter.
Degradative Plasmider
i Forhold til andre typer av plasmider, degradative plasmider aktivere vert organismen til å forringe/bryte ned xenobiotic forbindelser., Også referert til som gjenstridige stoffer, xenobiotic forbindelser inkluderer en rekke forbindelser som er sluppet ut i miljøet som et resultat av menneskelige handlinger, og er derfor ikke naturlig forekommende eller vanlige i naturen.
Vertene av degradative plasmider er funnet i grupper IncP-1, IncP-7, og IncP-9 og inkluderer slike arter som Ochrobactrum anthropi, Rhizobium sp, Burkholderia hospita, Escherichia coli og Pseudomonas fluorescens blant mange andre.,
på Grunn av evnen til verten for å forringe xenobiotic forbindelser, forskere har forsøkt å bruke plasmider til å forringe ulike forurensende stoffer i miljøet. Men gitt at dette har ikke vist seg effektive, forskning, studier fortsetter å bli utført for å finne ut hvordan å bruke ulike urfolk bakterier (som verter for degradative plasmider) for nedbrytning av slike forbindelser.,
Mens degradative plasmider bidra til nedbrytning av xenobiotic forbindelser, deres atferd varierer avhengig av en rekke faktorer, for eksempel kapasitet for replikering og stabilitet. For eksempel, plasmider funnet i IncP-1-gruppen har ikke bare vist seg å ha en bred vert serien, men også høy overføring frekvens.
forskjellene i atferd forskjellige degradative plasmider har derfor vist seg å resultere i forskjellige atferd mellom dem og deres respektive verter.,
* bruk av biodegradative mikroorganismer for å fjerne xenobiotic forbindelser fra forurensede miljøer er kjent som Bioaugmentation.
* Mens IncP-1 plasmider har et bredt spekter av verter, IncP-7 har vist seg å ha en smal vert utvalg. Så vel, IncP-9 har en middels vert utvalg.,
Fertility Plasmids
Like many other plasmids, fertility plasmids (F plasmid) have a circular structure and measures about 100 kb.,>
Noen av de viktigste delene av F-plasmider er:
- Transposable element (IS2, 1S3, og Tn1000)
- Replikering nettsteder (RepFIA, RepFIB, og RepFIC)
- Opprinnelsen til conjugative overføring (oirT)
- Replikering opprinnelse områder
F-plasmider spiller en viktig rolle i reproduksjon gitt at de inneholder gener som kode for produksjon av sex pilus samt enzymer som kreves for konjugasjon., F-plasmider også inneholder gener som er involvert i sin egen transport. Derfor, under konjugasjon, de kan forbedre sine egne overføring fra en celle til en annen.
Mens celler som prosess F-plasmider er referert til som givere, de som mangler denne faktoren er mottakere. På den annen side, plasmidene som forbedrer evnen til verts-cellen til å oppføre seg som donor er kjent som den transfer factor.,
Under konjugasjon, donor-celle (bakterier) med sex pili (1-3 sex pili) binder seg til en bestemt protein på den ytre membran av mottakeren og dermed initiere paring prosessen.
Etter den første bindende, pili tilbake slik at de to cellene til å binde sammen. Dette blir så etterfulgt av overføring av DNA fra donor til mottaker og dermed overføring av F-plasmider. Som et resultat, mottaker og kjøper F-faktor og får muligheten til å produsere sex pilus involvert i tre.,
* Ved konjugasjon, bare DNA er gått fra giver til mottaker. Derfor, cytoplasma og andre celle materiale er ikke overført.
* Seksuell pili er liten stang-lignende strukturer som gjør at F-positive (celler som har F-faktor) bakteriell celler til å feste til F-negative (celler som mangler pili) kvinne til å fremme conjugative overføring.,
Col Plasmider
Col plasmider overdra til bakterier evnen til å produsere giftige proteiner kjent som colicines. Slike bakterier som E. coli, Shigella og Salmonella bruke disse giftstoffer å drepe andre bakterier og derfor trives i sine respektive miljøer.
Det finnes forskjellige typer av Col plasmider i eksistens som produserer forskjellige typer colicines/colicins. Et par eksempler på Col plasmider inkluderer Col B, Col E2 og E3., Forskjellene er også preget av forskjeller i modusen for handling.
For eksempel, mens Col B som fører til skade på cellen membran av andre bakterier (mangler plasmider) Col E3 har vist seg å forårsake nedbrytning av nukleinsyrer i målet celler.
fruktbarhet Som plasmider, som er noen av Col plasmider har vist seg å bære elementer som forsterker deres overføring fra en celle til en annen., Derfor, gjennom tre eller paring prosessen, spesielt for celler med F-faktor (fruktbarhet plasmider) Col plasmider kan overføres fra en celle (donor) til en annen (mottaker).
Som et resultat, mottaker og kjøper evne til å produsere giftstoffer som dreper eller hemmer veksten av målet bakterier mangler plasmider.
* Colicins/colicines tilhører en gruppe av giftstoffer kjent som bacteriocins.,
* Disse giftstoffer påvirke målet bakterier ved å påvirke slike prosesser som replikasjon av DNA, oversettelse og energi metabolisme blant andre.
Virulence Plasmider
i Forhold til andre ufarlige bakterier, bakterier som har en tendens til å være patogene i naturen bærer gener for virulence faktorer som gir dem mulighet til å invadere og infisere sine respektive verter.,
For noen av disse bakteriene, de virulence factors er et resultat av organismer’ egen genetisk materiale. Men for andre, dette er som et resultat av genetiske elementer fra ekstra-kromosomale DNA. Selv om det er andre kilder til slike elementer, f.eks. transposons, plasmider er noen av de mest vanlige mobile genetiske elementer.
Med hensyn til pathogenicity, virulence plasmider spille en viktig rolle for gitt at de kan hjelpe bakterier effektivt tilpasse seg til sine respektive miljøer., Dette er fordi virulence plasmider kan aktivere organismen til å gi uttrykk for en rekke virulence-tilknyttede funksjoner og dermed gi organismen med mer fordelaktige egenskaper å trives i sitt miljø.
Som andre typer av plasmider, virulence plasmider kan også overføres fra en bakterie til en annen. Bortsett fra virulence genet, plasmider har også vist seg å bære andre viktige elementer som forsterker overføring og vedlikehold.
på grunn av dette, de er større i størrelse, men lave tall., Dette sikrer at de ikke medføre ytterligere belastning for organismen under celledeling.
Vanligvis, celledeling og celle vedlikehold krever bruk av energi. Ved å ha lave tall for virulence plasmider, cellene er spart betydelig metabolske byrde som vil være nødvendig for vedlikehold og genom duplisering av mange plasmider.,bakterier for formålene i studier
Plasmider Vector
En vektor refererer til hvilken som helst del av molekylet som inneholder genetisk materiale som kan replikeres og uttrykk når de overføres til en annen celle., Basert på denne definisjonen, er det mulig å se hvorfor ordene «vector» og «plasmider» er noen ganger interchanged. Imidlertid, dette er ikke å si at alle plasmider er vektorer.
En av de viktigste kjennetegn av vektorer er plasmider at de er små i størrelse. Bortsett fra sin størrelse, de er preget av en opprinnelse av replikering, en selektiv markør samt flere kloning nettsteder.
Den ideelle plasmider vektorer har høy kopiere numre inne i cellen. Som sådan, det sikrer et høyt antall mål-genet for kloning formål., Dette sikrer også at gen av interesse er økt i løpet av genomisk divisjon. I tillegg plasmider kan ha en markør genet som visuell markør for å avgjøre om kloning var vellykket.
på Grunn av deres flere kloning nettsteder, plasmider har vist seg å være noen av de beste vektorer for kloning. På grunn av denne egenskapen, det er mulig for begrensning enzymer for å holde seg ulike regioner av plasmider for kloning.,
gjennom årene, ved hjelp av disse vektorene har tillatt for rekombinant DNA for å bli introdusert i vert celler for å studere formål. For eksempel, gjennom denne type kloning, har det blitt mulig for forskere å sekvens genom av en rekke arter, studere uttrykk av gener og selv observere ulike cellulære mekanismer.
* Mens mindre plasmider er i stand til å frakte lange DNA-segmenter, redusert størrelse kan også bidra til å fjerne ikke-essensielle gener som ikke er nødvendige for kloning.,
Plasmider Isolasjon
for å få renset plasmider DNA for slike prosedyrer som kloning, PCR og transfection, plasmider isolasjon kan bli utført. Prosessen involverer bruk av en rekke teknikker for å få plasmider DNA fra vert celler for å kunne bruke det i molekylær biologi.,
Plasmider isolasjon innebærer følgende fremgangsmåte:
Celle vekst (vekst av bakterielle celler) – Dette innebærer vokser det bakterier som inneholder plasmider i en bestemt rystet kultur. Her, gitt antibiotika kan brukes for å hindre vekst av andre uønskede bakterier.
Sentrifugering – Bakteriell vekst er etterfulgt av sentrifugering for å pellet cellene., Når supernatanten har blitt fjernet, så isolasjon av plasmider kan begynne.
En av de mest vanlige teknikkene for isolasjon er den klassiske metoden som er noen ganger referert til som alkaliske lyse.,ded i en isotonisk oppløsning (etylen diamine tetraacetate) som hindrer 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.