definitie: Wat zijn plasmiden?
in wezen zijn plasmiden kleine, cirkelvormige DNA-moleculen die onafhankelijk kunnen repliceren. Als zodanig, baseren zij zich niet op chromosomaal DNA van het organisme voor replicatie. Wegens Dit kenmerk, worden zij ook bedoeld als extra-chromosomaal DNA.,
hoewel het molecuul voor het eerst werd ontdekt in een lid van de Enterobacteriacae, hebben studies aangetoond dat plasmiden van nature voorkomen in vele soorten micro-organismen over de hele wereld.,
* hoewel er discussies zijn geweest over de vraag of plasmiden als micro-organismen kunnen worden beschouwd, in ieder geval met behulp van de voorgestelde Virusdefinitie, is het vermeldenswaard dat de term” plasmide ” grotendeels wordt gebruikt om te verwijzen naar genetische elementen die buiten het chromosoom (in het DNA van het organisme) bestaan en onafhankelijk kunnen repliceren.,
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., De cirkelstructuur van plasmiden wordt mogelijk gemaakt door de twee uiteinden van de dubbele strengen die door covalente bindingen worden verbonden. De moleculen zijn ook klein van grootte, vooral in vergelijking met het DNA van de organismen, en meten tussen een paar kilobasen en enkele honderden kilobasen.
hoewel een groot aantal plasmiden een covalent gesloten cirkelstructuur hebben, hebben sommige plasmiden een lineaire structuur en vormen ze geen cirkelvorm.,
over het algemeen bestaan plasmiden uit drie belangrijke componenten, waaronder:
oorsprong van replicatie (replicon) – de oorsprong van replicatie (ori) verwijst naar een specifieke locatie in de streng waar de replicatie begint. Voor plasmiden, is deze plaats grotendeels samengesteld uit A-T basisparen die gemakkelijker zijn te scheiden tijdens replicatie.,
vergeleken met het DNA van organismen dat bestaat uit vele oorsprong van replicatie, hebben plasmiden een van enkele oorsprong van replicatie omdat ze kleiner zijn. Aan de oorsprong van de replicatie bevatten plasmiden ook een aantal regulerende elementen die bijdragen aan het proces (bijvoorbeeld Rep – eiwitten)
Polylinker (multiple cloning sites) – in plasmide is de polylinker (MCS) een van de belangrijkste delen van het molecuul. Dit komt omdat het studenten in staat stelt om meer te leren over klonen., Fundamenteel, is een polylinker een korte opeenvolging van DNA die uit een paar plaatsen voor splitsing door beperkingsenzymen bestaat.
als zodanig maakt MCS het mogelijk om DNA gemakkelijk in te brengen door middel van ligatie of restrictie-enzyme spijsvertering. Op de plaats van decolleté kunnen verschillende polylinkers de streng snijden. Daarom kan één van de beperkingsenzymen plasmide op bepaalde punten van de vader snijden om voor de toevoeging van DNA toe te staan.
Antibioticaresistentiegen – het antibioticaresistentiegen is een van de belangrijkste componenten van plasmiden., Deze genen spelen een belangrijke rol in geneesmiddelresistentie (tegen één of meer antibiotica) waardoor de behandeling van sommige ziekten moeilijker wordt.
plasmiden staan tegenwoordig bekend om hun vermogen om van de ene bacteriesoort naar de andere over te brengen via een proces dat conjugatie wordt genoemd (contact tussen cellen, gevolgd door overdracht van DNA-inhoud). In het proces zijn ze in staat om antibioticaresistentie-eigenschappen te verlenen aan andere soorten bacteriën.,
* hoewel plasmide-replicatie een extra voordeel biedt voor bacteriën (resistentie tegen bepaalde antibiotica), beïnvloedt het ook de celdeling van bacteriën door extra replicatie. Dientengevolge, neigen de bacteriën met plasmiden om uit door die zonder plasmiden worden bevolkt toe te schrijven aan verminderde celdeling.,
Sommige van de andere componenten van plasmiden zijn:
promotor regio – Dit is het onderdeel van plasmiden die betrokken is bij de werving van transcriptionele machines.
Primer binding site – Dit is een korte sequentie van DNA op een enkele streng die meestal wordt gebruikt voor PCR-amplificatie of DNA-sequencing.,
hoewel plasmiden verschillende algemene kenmerken hebben, bestaan er verschillende typen.
typen en functies van plasmiden
ook wel antimicrobiële resistentieplasmiden genoemd, zijn resistentieplasmiden een type plasmiden dat genen draagt die een belangrijke rol spelen bij antibioticaresistentie. Zij zijn ook hoogst betrokken bij bacteriële vervoeging door vervoegingspili te produceren die het plasmide van R van één bacterie aan een andere overbrengen.,
Resistentieplasmiden zijn verdeeld in twee hoofdgroepen, waaronder:
Narrow-host-range group – vaak gerepliceerd binnen een enkele soort.
breed-gastheer-bereik – Groep-gemakkelijk overgedragen tussen bacteriesoorten. Deze groep van resistentieplasmiden is getoond om een waaier van antibiotische resistentiegenen te dragen., Na de overdracht van antibiotische resistentiegenen aan drug-gevoelige bacteriën, kan dit de bacteriën veroorzaken om weerstand tegen een verscheidenheid van drugs te ontwikkelen.
Degradatieve plasmiden
vergeleken met andere typen plasmiden stellen degradatieve plasmiden het gastorganisme in staat xenobiotische verbindingen af te breken / af te breken., Xenobiotische verbindingen, ook wel recalcitrante stoffen genoemd, omvatten een reeks verbindingen die als gevolg van menselijke handelingen in het milieu worden vrijgegeven en zijn daarom niet van nature voorkomend of Gemeenschappelijk van aard.
gastheren van degradatieve plasmiden worden gevonden in de groepen IncP-1, IncP-7 en IncP-9 en omvatten onder andere soorten als Ochrobactrum anthropi, Rhizobium sp, Burkholderia hospita, Escherichia coli en Pseudomonas fluorescens.,
vanwege het vermogen van de gastheer om xenobiotische verbindingen af te breken, hebben onderzoekers geprobeerd de plasmiden te gebruiken om verschillende verontreinigende stoffen in het milieu af te breken. Aangezien dit echter niet effectief is gebleken, blijven de onderzoeken worden uitgevoerd om te bepalen hoe te om diverse inheemse bacteriën (als gastheren van degradatieve plasmiden) voor degradatie van dergelijke samenstellingen te gebruiken.,
hoewel degradatieve plasmiden bijdragen aan de afbraak van xenobiotische verbindingen, varieert hun gedrag afhankelijk van een aantal factoren, zoals de capaciteit voor replicatie en stabiliteit. Bijvoorbeeld, plasmiden gevonden in IncP – 1 groep zijn niet alleen getoond om een brede gastheerwaaier, maar ook hoge overdrachtfrequentie te hebben.
de verschillen in het gedrag van verschillende degradatieve plasmiden zijn daarom aangetoond dat ze leiden tot verschillend gedrag tussen hen en hun respectievelijke hosts.,
* het gebruik van biologisch afbreekbare micro-organismen voor het verwijderen van xenobiotische verbindingen uit verontreinigde omgevingen staat bekend als Bioaugmentatie.
* terwijl IncP-1 plasmiden een breed scala aan hosts hebben, is aangetoond dat IncP-7 een smal hostbereik heeft. Ook heeft IncP-9 een tussenliggende host range.,
Fertility Plasmids
Like many other plasmids, fertility plasmids (F plasmid) have a circular structure and measures about 100 kb.,>
Sommige van de belangrijkste onderdelen van het F plasmide zijn:
- Transponeerbaar element (IS2, 1S3, en Tn1000)
- Replicatie sites (RepFIA, RepFIB, en RepFIC)
- Oorsprong van conjugatie transfer (oirT)
- Replicatie oorsprong regio ‘ s
F plasmide speelt een belangrijke rol bij de voortplanting gezien het feit dat ze genen bevatten die coderen voor de productie van seks pilus alsmede enzymen nodig voor het vervoegen van werkwoorden., F plasmide bevat ook genen die betrokken zijn bij hun eigen overdracht. Daarom verbeteren ze tijdens vervoeging hun eigen overdracht van de ene cel naar de andere.
terwijl de cellen die de F-plasmiden verwerken donors worden genoemd, zijn degenen die deze factor niet hebben de ontvangers. Anderzijds, zijn de plasmiden die de capaciteit van de gastheercel verbeteren om zich als donor te gedragen bekend als de overdrachtfactor.,
tijdens conjugatie bindt de donorcel (bacteriën) met sex pili (1-3 sex pili) aan een specifiek eiwit op het buitenmembraan van de ontvanger, waardoor het paringsproces wordt gestart.
na de eerste binding trekt de pili zich terug, zodat de twee cellen aan elkaar kunnen binden. Dit wordt dan gevolgd door de overdracht van DNA van de donor aan de ontvanger en bijgevolg de overdracht van het plasmide F. Als gevolg hiervan verwerft de ontvanger de F-factor en verkrijgt hij de mogelijkheid om seks pilus betrokken bij vervoeging te produceren.,
* tijdens conjugatie wordt alleen DNA van de donor op de ontvanger overgedragen. Daarom worden cytoplasma en ander celmateriaal niet overgedragen.
* seksuele pili zijn kleine staafachtige structuren die het mogelijk maken dat de F-positieve (cellen met de F-factor) bacteriële cellen zich hechten aan de F-negatieve (cellen zonder de pili) vrouwelijke om conjugatieve overdracht te bevorderen.,
Collasmiden
Collasmiden geven bacteriën het vermogen om toxische eiwitten te produceren, bekend als kolicinen. Dergelijke bacteriën zoals E. coli, Shigella en Salmonella gebruiken deze toxines om andere bacteriën te doden en zo gedijen in hun respectieve omgevingen.
er bestaan verschillende soorten Kolomplasmiden die verschillende soorten kolieken/kolieken produceren. Een paar voorbeelden van Col plasmiden zijn Col B, Col E2 en E3., Hun verschillen worden ook gekenmerkt door verschillen in hun werkingswijze.
bijvoorbeeld, terwijl Col B schade veroorzaakt aan het celmembraan van andere bacteriën (zonder plasmide) Col E3 is aangetoond dat het degradatie van de nucleïnezuren van de doelcellen induceert.
zoals vruchtbaarheid plasmiden, is aangetoond dat sommige van de Col plasmiden elementen dragen die hun overdracht van de ene cel naar de andere verbeteren., Daarom kunnen door conjugatie of het paringsproces, in het bijzonder voor cellen met de F-factor (vruchtbaarheidsplasmiden) de Col-plasmiden van de ene cel (donor) naar de andere (ontvanger) worden overgebracht.
hierdoor verkrijgt de ontvanger het vermogen om toxinen te produceren die de groei van de doelbacteriën zonder plasmide doden of remmen.
* Kolicinen / kolicinen behoren tot een groep toxinen die bacteriocinen worden genoemd.,
* deze toxinen beïnvloeden de doelbacteriën door processen zoals replicatie van DNA, vertaling en energiemetabolisme onder andere te beïnvloeden.
virulentie plasmiden
vergeleken met andere onschadelijke bacteriën, dragen bacteriën die van nature pathogeen zijn genen voor virulentiefactoren die hen in staat stellen hun respectieve gastheren binnen te dringen en te infecteren.,
voor sommige van deze bacteriën zijn de virulentiefactoren het resultaat van het eigen genetisch materiaal van de organismen. Nochtans, voor anderen, is dit als resultaat van genetische elementen van extra-chromosomaal DNA. Hoewel er andere bronnen van dergelijke elementen zijn, zoals transposons, zijn plasmiden enkele van de meest voorkomende mobiele genetische elementen.
met betrekking tot pathogeniteit spelen virulentieplasmiden een belangrijke rol, aangezien ze bacteriën kunnen helpen zich effectief aan te passen aan hun respectieve omgevingen., Dit is omdat het virulentie plasmide het organisme kan toelaten om een serie virulentie-geassocieerde functies uit te drukken waardoor het organisme van voordeligere eigenschappen wordt voorzien om in hun omgeving te gedijen.
net als andere soorten plasmiden kunnen virulentie-plasmiden ook van de ene bacterie op de andere worden overgedragen. Afgezien van het virulentiegen, zijn plasmiden ook getoond om andere belangrijke elementen te dragen die transmissie en onderhoud verbeteren.
om deze reden zijn ze groter, maar laag in aantal., Dit zorgt ervoor dat ze geen extra belasting voor het organisme veroorzaken tijdens de celdeling.
celdeling en celonderhoud vereisen doorgaans het gebruik van energie. Door lage aantallen virulentie plasmiden te hebben, worden de cellen gespaard significante metabolische Last die voor onderhoud en genoomduplicatie van talrijke plasmiden zou worden vereist.,bacteriën voor de doeleinden van studie
Plasmide-Vector
Een vector verwijst naar een stuk van molecuul dat genetisch materiaal bevat dat kan worden gerepliceerd en uitgedrukt als overgedragen worden naar een andere cel., Op basis van deze definitie is het mogelijk om te zien waarom de woorden “vector” en “plasmiden” soms worden uitgewisseld. Dit wil echter niet zeggen dat alle plasmiden vectoren zijn.
een van de primaire kenmerken van plasmidevectoren is dat ze klein van grootte zijn. Afgezien van hun grootte, worden zij gekenmerkt door een oorsprong van replicatie, een selectieve teller evenals veelvoudige het klonen plaatsen.
de ideale plasmidevectoren hebben hoge kopieergetallen in de cel. Als zodanig, verzekert het hoge aantallen van het doelgen voor het klonen doeleinden., Dit verzekert ook dat het gen van belang tijdens genomic afdeling wordt verhoogd. Bovendien kan het plasmide een teller gen als visuele teller hebben om te helpen bepalen of het klonen succesvol was.
vanwege hun meervoudige kloneringsplaatsen zijn plasmiden enkele van de beste vectoren voor het klonen. Wegens Dit kenmerk, is het mogelijk voor beperkingsenzymen om diverse gebieden van het plasmide voor het klonen te splitsen.,
in de loop der jaren heeft het gebruik van deze vectoren het mogelijk gemaakt dat recombinant-DNA voor studiedoeleinden in gastheercellen kan worden ingebracht. Bijvoorbeeld, door dit type van het klonen, is het voor onderzoekers mogelijk geworden om het genoom van een waaier van species te rangschikken, de uitdrukking van genen te bestuderen en zelfs diverse cellulaire mechanismen waar te nemen.
* hoewel kleinere plasmiden lange DNA-segmenten kunnen dragen, kan een kleinere grootte ook helpen om niet-essentiële genen te verwijderen die niet nodig zijn voor het klonen.,
plasmide-isolatie
om gezuiverd plasmide-DNA te verkrijgen voor procedures als klonen, PCR en transfectie, moet plasmide-isolatie worden uitgevoerd. Het proces impliceert het gebruiken van een aantal technieken om plasmidedna van gastheercellen te verkrijgen om het in moleculaire biologie te gebruiken.,
plasmide isolatie omvat de volgende stappen:
celgroei (groei van bacteriële cellen) – dit houdt in dat de bacteriën die plasmide in een specifieke geschud cultuur. Hier, gegeven antibiotica kunnen worden gebruikt om de groei van andere ongewenste bacteriën te voorkomen.
centrifugeren – bacteriegroei wordt gevolgd door centrifugeren om de cellen te pellet., Zodra de supernatant is verwijderd, kan de isolatie van plasmiden beginnen.
een van de meest voorkomende technieken voor isolatie is de klassieke methode die soms alkalische lysis wordt genoemd.,ded in een isotone oplossing (ethyleen diamine tetraacetate) dat voorkomt nuclease-activiteit
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.