definição: o que são plasmídeos?
essencialmente, os plasmídeos são pequenas moléculas circulares de ADN capazes de replicar independentemente. Como tal, eles não dependem do DNA cromossômico do organismo para replicação. Devido a esta característica, eles também são referidos como DNA extra-cromossômico.,
embora a molécula tenha sido descoberta pela primeira vez num membro das Enterobacteriacae, estudos têm mostrado que os plasmídeos estão ocorrendo naturalmente em muitos tipos de microorganismos ao redor do mundo.,
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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 estrutura circular dos plasmídeos é possível através da junção das duas extremidades dos dois cordões duplos por ligações covalentes. As moléculas também são pequenas em tamanho, especialmente quando comparadas com o DNA dos organismos, e medem entre algumas quilobases e várias centenas de quilobases.
Embora um bom número de plasmídeos têm um ligadas fechado estrutura circular, alguns plasmídeos têm uma estrutura linear e não constituem uma forma circular.,
Geralmente, os plasmídeos são compostos por três componentes principais, que incluem:
Origem de replicação (replicon) – A origem de replicação (ori) refere-se a um local específico na vertente em que a replicação é iniciada. Para plasmídeos, esta localização é composta em grande parte por pares de bases A-T que são mais fáceis de separar durante a replicação.,
comparado com o DNA dos organismos que consiste de muitas origens de replicação, plasmídeos têm uma de algumas origens de replicação porque eles são menores em tamanho. Na origem de replicação, plasmídeos também contêm uma série de elementos reguladores que contribuem para o processo (e.g. Rep proteínas)
Polylinker (múltiplos de clonagem de sites) – No plasmídeo, o polylinker (MCS) é uma das mais importantes partes da molécula. Isso porque permite que os alunos aprendam mais sobre clonagem., Basicamente, um polilinker é uma sequência curta de DNA consistindo de alguns locais para clivagem por enzimas de restrição.
como tal, MCS permite a inserção fácil de DNA através de ligação ou Digestão Enzimática de restrição. No local da clivagem, diferentes polilinkers podem cortar o fio. Portanto, uma das enzimas de restrição pode cortar o plasmídeo em determinados pontos do patrono para permitir a inserção de ADN.
gene de resistência aos antibióticos – o gene de resistência aos antibióticos é um dos principais componentes dos plasmídeos., Estes genes desempenham um papel importante na resistência às drogas (a um ou mais antibióticos), tornando o tratamento de algumas doenças mais desafiadoras.
plasmídeos são hoje conhecidos pela sua capacidade de transferir de uma espécie de bactérias para outra através de um processo conhecido como conjugação (contacto entre células que é seguido pela transferência de conteúdo de ADN). No processo, eles são capazes de conferir propriedades de Resistência a antibióticos para outras espécies de bactérias.,
Como resultado, as bactérias com plasmídeos tendem a ser pouco povoadas por aqueles sem plasmídeos devido à redução da divisão celular.,
Alguns dos outros componentes de plasmídeos incluem:
Uma região promotora – Esta é a componente de plasmídeos que está envolvido no recrutamento de transcrição de máquinas.
Primer sítio de ligação – Esta é uma pequena seqüência de DNA em uma única vertente que é normalmente utilizado para fins de amplificação por PCR ou de sequenciamento de DNA.,
embora os plasmídeos partilhem várias características gerais, existem diferentes tipos.
Tipos e Funções de Plasmídeos
, Também referido como resistência antimicrobiana plasmídeos, resistência plasmídeos são um tipo de plasmídeos que carregam genes que desempenham um papel importante na resistência a antibióticos. Eles também estão altamente envolvidos na conjugação bacteriana, produzindo Pili de conjugação que transferem o plasmídeo R de uma bactéria para outra.,
Resistência plasmídeos são divididos em dois grupos principais, que incluem:
Estreito-host-gama de grupo – muitas Vezes duplicados dentro de uma única espécie.
Ampla-host-gama de grupo – Facilmente transferidos entre espécies de bactérias. Este grupo de plasmídeos de resistência demonstrou transportar uma gama de genes de Resistência a antibióticos., Após a transferência de genes de Resistência a antibióticos para bactérias sensíveis ao fármaco, isso pode fazer com que as bactérias desenvolvam resistência a uma variedade de medicamentos.
Degradativos Plasmídeos
Comparado a outros tipos de plasmídeos, degradativos plasmídeos permitem que o host organismo para degradar/quebrar xenobióticos., Também referidos como substâncias recalcitrantes, os compostos xenobióticos incluem uma gama de compostos libertados no ambiente como resultado de ações humanas e, portanto, não ocorrem naturalmente ou são comuns na natureza.
Hosts de degradativos plasmídeos são encontrados em grupos IncP-1, IncP-7, e IncP-9 e incluem espécies como o Ochrobactrum anthropi, Rhizobium sp, Burkholderia hospital, Escherichia coli e Pseudomonas fluorescens, entre muitos outros.,
devido à capacidade do hospedeiro para degradar compostos xenobióticos, os investigadores tentaram utilizar os plasmídeos para degradar várias substâncias contaminantes no ambiente. No entanto, dado que isto não se revelou eficaz, continuam a ser realizados estudos de investigação para determinar como utilizar várias bactérias indígenas (como hospedeiros de plasmídeos degradantes) para a degradação de tais compostos.,
Enquanto degradativos plasmídeos contribuir para a degradação de xenobióticos, o seu comportamento varia, dependendo de uma série de fatores, tais como a capacidade de replicação e estabilidade. Por exemplo, plasmídeos encontrados no grupo IncP-1 não só mostraram ter uma ampla gama de hospedeiros, mas também alta frequência de transferência.
as diferenças no comportamento de diferentes plasmídeos degradativos têm, portanto, sido demonstradas como resultado em diferentes comportamentos entre eles e os seus respectivos hospedeiros.,
* a utilização de microrganismos biodegradáveis para a remoção de compostos xenobióticos de ambientes contaminados é conhecida como Bioagmentação.
* Considerando que o IncP-1 plasmídeos têm uma ampla gama de hospedeiros, IncP-7 foi mostrado para ter um estreito raio. Além disso, o IncP-9 tem uma gama intermédia de hospedeiros.,
Fertility Plasmids
Like many other plasmids, fertility plasmids (F plasmid) have a circular structure and measures about 100 kb.,>
Alguns dos principais partes do F plasmídeo incluem:
- Transposable elemento (IS2, 1S3, e Tn1000)
- sites de Replicação (RepFIA, RepFIB, e RepFIC)
- Origem de conjugative de transferência (oirT)
- Replicação regiões de origem
F plasmídeo desempenha um importante papel na reprodução, visto que eles contêm genes que codificam a produção de pilus sexual, bem como as enzimas necessárias para a conjugação., F plasmídeo também contém genes que estão envolvidos na sua própria transferência. Portanto, durante a conjugação, eles aumentam a sua própria transferência de uma célula para outra.
Considerando que as células que o processo de F plasmídeos são referidos como doadores, aqueles que não têm esse fator são os destinatários. Por outro lado, os plasmídeos que aumentam a capacidade da célula hospedeira de se comportar como um doador são conhecidos como o Fator de transferência.,
durante a conjugação, a célula dadora (bactéria) com Pili sexual (1-3 Pili sexual) liga-se a uma proteína específica na membrana externa do receptor, iniciando assim o processo de acasalamento.
após a ligação inicial, o pili retrai, permitindo assim que as duas células se unam. Segue-se a transferência de ADN do dador para o receptor e, consequentemente, a transferência do plasmídeo F. Como resultado, o receptor adquire o fator F e ganha a capacidade de produzir pilus sexual envolvido na conjugação.,
* durante a conjugação, apenas o ADN é passado do dador para o receptor. Portanto, citoplasma e outro material celular não são transferidos.
* pili Sexual são minúsculos em forma de haste de estruturas que permitem o F-positivo (células que têm o fator F) células bacterianas para anexar o F-negativo (células sem o pili) do sexo feminino para promover conjugative de transferência.,
Col Plasmídeos
Col plasmídeos conferem à bactéria a capacidade de produzir proteínas tóxicas conhecidas como colicines. Bactérias como E. coli, Shigella e Salmonella usam essas toxinas para matar outras bactérias e, assim, prosperar em seus respectivos ambientes.
existem diferentes tipos de plasmídeos de coleira que produzem diferentes tipos de colicinas/colicinas. A few examples of Col plasmids include Col B, Col E2 and E3., Suas diferenças também são caracterizadas por diferenças em seu modo de ação.
por exemplo, enquanto o Col B causa danos na membrana celular de outras bactérias (sem plasmídeos), o Col E3 demonstrou induzir a degradação dos ácidos nucleicos das células alvo.
como plasmídeos de fertilidade, alguns dos plasmídeos do cólon têm sido mostrados para transportar elementos que aumentam a sua transmissão de uma célula para outra., Assim, através da conjugação ou do processo de acasalamento, particularmente para as células com o factor F (plasmídeos de fertilidade), os plasmídeos do cólon podem ser transferidos de uma célula (dador) para outra (receptor).
como resultado, o receptor adquire a capacidade de produzir toxinas que matam ou inibem o crescimento das bactérias alvo que não possuem o plasmídeo.
* Colicinas / colicinas pertencem a um grupo de toxinas conhecidas como bacteriocinas.,
* estas toxinas afectam as bactérias alvo, afectando processos como a replicação do ADN, tradução e metabolismo energético, entre outros.
Virulência Plasmídeos
Comparado a outros inofensivo bactérias, as bactérias que tendem a ser patogênicos de natureza carregam genes de virulência fatores que lhes permitem invadir e infectar seus respectivos exércitos.,
para algumas destas bactérias, os factores de virulência são o resultado do próprio material genético dos organismos. No entanto, para outros, isso é como resultado de elementos genéticos do DNA extra-cromossômico. Embora existam outras fontes de tais elementos, por exemplo transposões, plasmídeos são alguns dos elementos genéticos móveis mais comuns.
no que diz respeito à patogenicidade, os plasmídeos de virulência desempenham um papel importante, uma vez que podem ajudar as bactérias a adaptarem-se eficazmente aos respectivos ambientes., Isto porque o plasmídeo de virulência pode permitir ao organismo expressar uma série de funções associadas à virulência, proporcionando assim ao organismo características mais vantajosas para prosperar no seu ambiente.
como outros tipos de plasmídeos, plasmídeos de virulência também podem ser transmitidos de uma bactéria para outra. Para além do gene da virulência, os plasmídeos também demonstraram transportar outros elementos importantes que aumentam a transmissão e a manutenção.
por esta razão, eles são maiores em tamanho, mas baixos em números., Isto garante que não causam carga adicional ao organismo durante a divisão celular.
tipicamente, a divisão celular e a manutenção celular requerem o uso de energia. Ao ter um baixo número de plasmídeos de virulência, as células são poupadas de uma carga metabólica significativa que seria necessária para a manutenção e duplicação do genoma de numerosos plasmídeos.,bactérias para fins de estudos
Vetor Plasmidial
Um vetor refere-se a qualquer parte da molécula que contém o material genético que pode ser replicado e expressa quando transferidos para outra célula., Com base nesta definição, é possível ver por que as palavras “vetor” e “plasmídeos” são às vezes trocadas. No entanto, isto não quer dizer que todos os plasmídeos sejam vetores.
uma das principais características dos vetores plasmídeos é que eles são pequenos em tamanho. Além de seu tamanho, eles são caracterizados por uma origem de replicação, um marcador seletivo, bem como vários locais de clonagem.
os vetores plasmídeos ideais têm números de cópia elevados dentro da célula. Como tal, garante um elevado número de genes-alvo para fins de clonagem., Isto também garante que o gene de interesse é aumentado durante a divisão genômica. Além disso, o plasmídeo pode ter um gene marcador como o marcador visual para ajudar a determinar se a clonagem foi bem sucedida.
devido aos seus múltiplos locais de clonagem, plasmídeos têm sido mostrados como alguns dos melhores vetores para clonagem. Devido a esta característica, é possível que as enzimas de restrição clivem várias regiões do plasmídeo para clonagem.,
ao longo dos anos, a utilização destes Vectores permitiu a introdução do ADN recombinante nas células hospedeiras para fins de estudo. Por exemplo, através deste tipo de clonagem, tornou-se possível aos pesquisadores sequenciar o genoma de uma variedade de espécies, estudar a expressão dos genes e até observar vários mecanismos celulares.
* embora os plasmídeos mais pequenos sejam capazes de transportar segmentos de ADN longos, o tamanho reduzido também pode ajudar a remover genes não essenciais que não são necessários para clonagem.,isolamento de plasmídeos
a fim de obter ADN plasmídeo purificado para procedimentos como clonagem, PCR e transfecção, tem de ser efectuado o isolamento de plasmídeos. O processo envolve o uso de uma série de técnicas para obter o DNA plasmídeo das células hospedeiras, a fim de usá-lo em biologia molecular.,
Plasmídeo de isolamento envolve as seguintes etapas:
crescimento Celular (crescimento de células bacterianas) – envolve o crescimento de bactérias que contêm plasmídeo em um determinado abalada cultura. Aqui, dado antibióticos podem ser usados para evitar o crescimento de outras bactérias indesejáveis.
Centrifugação – o crescimento Bacteriano é seguido por centrifugação, a fim de sedimentar as células., Uma vez removido o sobrenadante, pode iniciar-se o isolamento dos plasmídeos.
Uma das técnicas mais comuns para que o isolamento é o método clássico, que é por vezes referido como a lise alcalina.,ded em uma solução isotônica (de etileno diamina tetraacetate) o que impede a atividade de nuclease
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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.