definiție: ce sunt plasmidele?
în esență, plasmidele sunt molecule mici, circulare de ADN care sunt capabile să se reproducă independent. Ca atare, ele nu se bazează pe ADN-ul cromozomial al organismului pentru replicare. Datorită acestei caracteristici, ele sunt denumite și ADN extra-cromozomial.,
Deși molecula a fost descoperit într-un membru al Enterobacteriaceae, studiile au arătat că microorganismele sunt prezente în mod natural în multe tipuri de microorganisme din întreaga lume.,
* Deși nu au fost dezbateri pentru a stabili dacă plasmidele pot fi considerate microorganisme, cel puțin prin utilizarea propusă definiție virus, este de remarcat faptul că termenul „plasmidic” este în mare parte folosit pentru a se referi la elemente genetice care există în afara cromozomilor (în ADN-ul organismului) și sunt capabile de a reproduce în mod independent.,
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., Structura circulară a plasmidelor este posibilă prin cele două capete ale firelor duble care sunt unite prin legături covalente. Moleculele sunt, de asemenea, de dimensiuni mici, în special în comparație cu ADN-ul organismelor și măsoară între câteva kilobaze și câteva sute de kilobaze.
deși un număr bun de plasmide au o structură circulară închisă covalent, unele plasmide au o structură liniară și nu formează o formă circulară.,
în General, plasmidele sunt compuse din trei componente majore, care includ:
Origine de replicare (replicon) – originea replicării (ori) se referă la o anumită locație în strand, la care replicare începe. Pentru plasmide, această locație este în mare parte compusă din perechi de baze A-T care sunt mai ușor de separat în timpul replicării.,
comparativ cu ADN-ul organismelor care constă din mai multe origini de replicare, plasmidele au una dintre puținele origini de replicare, deoarece acestea sunt mai mici în dimensiune. La origine de replicare, plasmidele conțin, de asemenea, o serie de reglementare elemente care contribuie la acest proces (de exemplu, Rep proteine)
Polylinker (mai multe clonarea site-uri) – În plasmidă, la polylinker (MCS) este una dintre cele mai importante părți ale moleculei. Acest lucru se datorează faptului că permite studenților să învețe mai multe despre clonare., Practic, un polilinker este o secvență scurtă de ADN constând din câteva site-uri pentru scindarea prin enzime de restricție.
ca atare, MCS permite introducerea ușoară a ADN-ului prin ligare sau digestie enzimatică de restricție. La locul de scindare, diferiți polilinkeri pot tăia firul. Prin urmare, una dintre enzimele de restricție poate tăia plasmida în anumite puncte ale sire pentru a permite introducerea ADN-ului.
Gena rezistenței la antibiotice – gena rezistenței la antibiotice este una dintre principalele componente ale plasmidelor., Aceste gene joacă un rol important în rezistența la medicamente (la unul sau mai multe antibiotice), făcând astfel tratamentul unor boli mai dificile.
Plasmidele sunt astăzi cunoscute pentru capacitatea lor de a transfera de la o specie de bacterii la alta printr-un proces cunoscut sub numele de conjugare (de contact între celule, care este urmat de transferul de ADN-ul conținut). În acest proces, ele sunt capabile să confere proprietăți de rezistență la antibiotice altor specii de bacterii.,
* în Timp ce replicarea plasmidei oferă un avantaj suplimentar pentru bacterii (rezistență la anumite antibiotice), de asemenea, afectează diviziunea celulară a bacteriilor datorită suplimentare de replicare povară. Ca urmare, bacteriile cu plasmide tind să fie populate de cei fără plasmide datorită diviziunii celulare reduse.,
Unele dintre celelalte componente ale plasmide includ:
Un promotor regiune – Aceasta este componenta de plasmide care este implicat în recrutarea transcripțional utilaje.
obligatoriu Grund site – ul- Aceasta este o scurtă secvență de ADN pe un singur fir, care este de obicei folosit pentru scopuri de amplificare PCR sau secvențiere a ADN-ului.,
deși plasmidele au diferite caracteristici generale, există diferite tipuri în existență.
Tipuri și Funcții de Plasmide
, de Asemenea, menționată ca rezistența la antimicrobiene plasmide, rezistenta plasmidele sunt un tip de plasmide care transporta gene care joacă un rol important în rezistența la antibiotice. Ele sunt, de asemenea, foarte implicate în conjugarea bacteriană prin producerea de conjugare pili care transferă plasmida R de la o bacterie la alta.,
Rezistenta la plasmidele sunt împărțite în două grupe principale, care includ:
Înguste-host-gama de grup – Adesea reprodusă într-o singură specie.
Larg-host-gama de grup transferate cu Ușurință între specii de bacterii. S-a demonstrat că acest grup de plasmide de rezistență poartă o serie de gene de rezistență la antibiotice., În urma transferului genelor de rezistență la antibiotice la bacteriile sensibile la medicamente, acest lucru poate determina bacteriile să dezvolte rezistență față de o varietate de medicamente.
Plasmide Degradative
în Comparație cu alte tipuri de plasmide, plasmide degradative permite organismului gazdă să se degradeze/descompun compușii xenobiotici., De asemenea, denumite substanțe recalcitrante, compușii xenobiotici includ o serie de compuși eliberați în mediu ca urmare a acțiunilor umane și, prin urmare, nu apar în mod natural sau în natură.
Gazdele de plasmide degradative sunt găsite în grupuri IncP-1, IncP-7, și IncP-9 și includ specii, cum ar fi Ochrobactrum anthropi, Rhizobium sp, Burkholderia spital, Escherichia coli și Pseudomonas fluorescens, printre multe altele.,
datorită capacității gazdei de a degrada compușii xenobiotici, cercetătorii au încercat să utilizeze plasmidele pentru a degrada diferite substanțe contaminante în mediu. Cu toate acestea, având în vedere că acest lucru nu sa dovedit eficient, continuă să se efectueze studii de cercetare pentru a determina modul de utilizare a diferitelor bacterii indigene (ca gazde de plasmide degradante) pentru degradarea unor astfel de compuși.,
în Timp ce plasmide degradative contribuie la degradarea compușilor xenobiotici, comportamentul lor variază în funcție de o serie de factori cum ar fi capacitatea de replicare și de stabilitate. De exemplu, plasmidele găsite în grupul IncP-1 nu numai că s-au dovedit a avea o gamă largă de gazde, dar și o frecvență ridicată de transfer.
diferențe în comportamentul de diferite plasmide degradative, prin urmare, a fost demonstrat pentru a duce la comportamente diferite între ele și lor gazde.,
* utilizarea de biodegradare microorganisme pentru scopuri de eliminarea compușilor xenobiotici din mediile contaminate este cunoscut ca Bioaugmentation.
* Întrucât IncP-1 plasmide au o gamă largă de gazde, IncP-7 a fost dovedit a avea un îngust gama de gazde. De asemenea, IncP-9 are o gamă de gazdă intermediară.,
Fertility Plasmids
Like many other plasmids, fertility plasmids (F plasmid) have a circular structure and measures about 100 kb.,>
Unele din principalele componente ale F plasmidă include:
- element Transpozabil (IS2, 1S3, și Tn1000)
- Replicarea site-uri (RepFIA, RepFIB, și RepFIC)
- Originea fac sex de transfer (oirT)
- origine de Replicare regiuni
F plasmidă joacă un rol important în reproducerea având în vedere că acestea conțin genele care codifică producția de sex pilus precum și enzime necesare pentru conjugare., Plasmida F conține, de asemenea, gene care sunt implicate în transferul propriu. Prin urmare, în timpul conjugării, ele își sporesc propriul transfer de la o celulă la alta.
în timp ce celulele care procesează plasmidele F sunt denumite donatori, cei care nu au acest factor sunt destinatarii. Pe de altă parte, plasmidele care sporesc capacitatea celulei gazdă de a se comporta ca un donator sunt cunoscute ca factor de transfer.,
în Timpul conjugare, donatorul de celule (bacterii) cu sex pili (1-3 sex pili) se leagă de o proteină specifică de pe membrana exterioară a destinatarului inițiind astfel procesul de împerechere.
în urma legării inițiale, pili se retrage permițând astfel celor două celule să se lege împreună. Aceasta este urmată apoi de transferul ADN-ului de la donator la primitor și, în consecință, de transferul plasmidei F. Ca urmare, destinatarul dobândește factorul F și câștigă capacitatea de a produce pilus Sexual implicat în conjugare.,
* în timpul conjugării, numai ADN-ul este transmis de la donator la primitor. Prin urmare, citoplasma și alte materiale celulare nu sunt transferate.
* pili Sexuali sunt mici rod-ca structuri care permit F-pozitive (celule care au factor F) celulele bacteriene pentru a atașa la F-negative (celule lipsite de pili) de sex feminin pentru a promova fac sex de transfer.,
Plasmide Col
plasmide Col conferă bacteriilor capacitatea de a produce proteine toxice cunoscut sub numele de colicines. Astfel de bacterii precum E. coli, Shigella și Salmonella folosesc aceste toxine pentru a ucide alte bacterii și astfel prosperă în mediile respective.
Există diferite tipuri de plasmide Col în existență, care produce diferite tipuri de colicines/colicins. Câteva exemple de plasmide Col includ Col B, Col E2 și E3., Diferențele lor sunt, de asemenea, caracterizate de diferențe în modul lor de acțiune.
de exemplu, în timp ce Col B cauzează deteriorarea membranei celulare a altor bacterii (lipsite de plasmidă), Col E3 a demonstrat că induce degradarea acizilor nucleici ai celulelor țintă.
Cum ar fi de fertilitate plasmide, unele plasmide Col s-a demonstrat transporta elemente care îmbunătățesc transmiterea lor de la o celula la alta., Prin urmare, prin conjugare sau prin procesul de împerechere, în special pentru celulele cu factorul F (plasmidele de fertilitate), plasmidele Col pot fi transferate de la o celulă (donator) la alta (receptor).
ca rezultat, destinatarul dobândește capacitatea de a produce toxine care ucid sau inhibă creșterea bacteriilor țintă lipsite de plasmidă.
* Colicins/colicines aparțin unui grup de toxine cunoscute ca bacteriocins.,
* Aceste toxine afectează țintă bacterii prin afectarea unor procese de replicare a ADN-ului, traducere și metabolismul energetic, printre altele.
Plasmidele de Virulență
în Comparație cu alte bacterii inofensive, bacterii care au tendința de a fi patogen în natură transporta genele pentru virulență factori care le permit să invadeze și să infecteze lor gazde.,
pentru unele dintre aceste bacterii, factorii de virulență sunt rezultatul materialului genetic propriu al organismelor. Cu toate acestea, pentru alții, acest lucru este ca urmare a elementelor genetice din ADN-ul extra-cromozomial. Deși există și alte surse de astfel de elemente, de exemplu transpozonii, plasmidele sunt unele dintre cele mai comune elemente genetice mobile.
în ceea ce privește patogenitatea, plasmidele virulente joacă un rol important, având în vedere că pot ajuta bacteriile să se adapteze eficient la mediile lor respective., Acest lucru se datorează faptului că plasmida de virulență poate permite organismului să exprime o serie de funcții asociate virulenței, oferind astfel organismului caracteristici mai avantajoase pentru a prospera în mediul lor.
ca și alte tipuri de plasmide, plasmidele virulente pot fi, de asemenea, transmise de la o bacterie la alta. În afară de gena virulenței, s-a demonstrat că plasmidele poartă și alte elemente importante care îmbunătățesc transmiterea și întreținerea.
din acest motiv, acestea sunt mai mari, dar cu un număr scăzut., Acest lucru asigură că acestea nu provoacă sarcini suplimentare organismului în timpul diviziunii celulare.
de obicei, diviziunea celulară și întreținerea celulelor necesită utilizarea energiei. Având un număr redus de plasmide virulente, celulele sunt scutite de o povară metabolică semnificativă care ar fi necesară pentru întreținerea și duplicarea genomului a numeroase plasmide.,bacterii pentru scopuri de studii
Vector Plasmidic
Un vector se referă la orice bucată de moleculă care conține material genetic care poate fi replicat și și-a exprimat atunci când sunt transferate într-o altă celulă., Pe baza acestei definiții, este posibil să vedem de ce cuvintele „vector” și „plasmide” sunt uneori schimbate. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că toate plasmidele sunt vectori.
una dintre caracteristicile primare ale vectorilor plasmidici este că acestea sunt de dimensiuni mici. În afară de dimensiunea lor, ele se caracterizează printr-o origine a replicării, un marker selectiv, precum și mai multe site-uri de clonare.
vectorii plasmidici ideali au numere mari de copiere în interiorul celulei. Ca atare, asigură un număr mare de gene țintă în scopuri de clonare., Acest lucru asigură, de asemenea, că gena de interes este crescută în timpul diviziunii genomice. În plus, plasmida poate avea o genă marker ca marker vizual pentru a ajuta la determinarea dacă clonarea a avut succes.
datorită multiplelor site-uri de clonare, plasmidele s-au dovedit a fi unii dintre cei mai buni vectori pentru clonare. Datorită acestei caracteristici, este posibil ca enzimele de restricție să scindeze diferite regiuni ale plasmidei pentru clonare.,
de-a lungul anilor, utilizarea acestor vectori a permis introducerea ADN-ului recombinant în celulele gazdă în scopuri de studiu. De exemplu, prin acest tip de clonare, a devenit posibil ca cercetătorii să secvențieze genomul unei game de specii, să studieze expresia genelor și chiar să observe diverse mecanisme celulare.
* în timp ce plasmidele mai mici sunt capabile să transporte segmente lungi de ADN, dimensiunea redusă poate ajuta, de asemenea, la eliminarea genelor neesențiale care nu sunt necesare pentru clonare.,
izolarea plasmidelor
pentru a obține ADN plasmidic purificat pentru proceduri precum clonarea, PCR și transfecția, trebuie efectuată izolarea plasmidelor. Procesul implică utilizarea unui număr de tehnici pentru a obține ADN-ul plasmidic din celulele gazdă pentru a-l utiliza în biologia moleculară.,
Plasmidă izolare implică următoarele etape:
Celulă de creștere (creștere de celule bacteriene) – Acest lucru implică cultivarea bacteriilor care conțin plasmide într-o anumită agitat cultură. Aici, antibioticele administrate pot fi utilizate pentru a preveni creșterea altor bacterii nedorite.
centrifugarea – creșterea bacteriană este urmată de centrifugare pentru a peleta celulele., Odată ce supernatantul a fost îndepărtat, atunci poate începe izolarea plasmidelor.
Una dintre cele mai frecvente tehnici pentru izolarea este metoda clasică, care este uneori menționată ca lizei alcaline.,ded într-o soluție izotonică (etilen diamină tetraacetate) care împiedică nuclează de activitate
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.