Zawartość
Istnieje wiele intrygujących różnic między bakteriami a innymi rodzajami komórek. Wśród nich jest obecność plazmidów w bakteriach. Te małe, przypominające gumkę pętle DNA są oddzielone od bakteryjnych chromosomów. O ile wiadomo, plazmidy występują tylko w bakteriach, a nie w innych formach życia. Odgrywają one ważną rolę we współczesnej biotechnologii.
Chromosomy bakteryjne
Chociaż są wyjątki, większość bakterii ma pojedynczy okrągły chromosom. Większość materiału genetycznego bakterii jest zawarta w tym chromosomie, który jest replikowany lub kopiowany tylko w przypadku podziału komórki. Jednak bakteria może również mieć jeden lub więcej plazmidów. Niektóre plazmidy replikują się tylko wtedy, gdy komórka dzieli się, a inne są kopiowane w innym czasie. W komórce może znajdować się więcej niż jedna kopia tego samego plazmidu, szczególnie jeśli plazmid replikuje się niezależnie od podziału komórki. Ponieważ replikacja DNA wymaga energii, większa liczba plazmidów zużyje więcej energii podczas podziału komórki. Jeśli te plazmidy przyniosą korzyści, takie jak oporność na antybiotyki, mogą one z nadwyżką zrekompensować to obciążenie pod względem korzyści, które zapewniają.
Najważniejsze różnice między DNA w chromosomach i plazmidach dotyczą miejsca replikacji materiału genetycznego i jego mobilności. Geny na plazmidzie mogą być przenoszone między bakteriami znacznie łatwiej niż chromosomalny DNA.
Koniugacja
Inną interesującą różnicą między plazmidem a chromosomalnym DNA u bakterii jest proces zwany koniugacją. Proces ten przenosi plazmidy między bakteriami, czasami między różnymi gatunkami bakterii, które są tylko odlegle spokrewnione. Przeniesiony plazmid może pozostać odrębny i oddzielony od chromosomu bakteryjnego lub stać się jego częścią. Transfer plazmidów był ważny dla wzrostu oporności na antybiotyki. Geny, które nadają oporność na antybiotyki, często znajdują się na plazmidach i wydają się być przenoszone z jednego gatunku bakterii lub populacji na inny.
Inne różnice
Zasadniczo chromosomy bakteryjne zazwyczaj mają wyższą gęstość kodowania. Oznacza to, że większa część chromosomu jest aktywna i zapewnia instrukcje dotyczące produkcji białka. Niektóre plazmidy mogą przenosić tylko kilka genów, co oznacza, że są one znacznie mniejsze niż chromosom i mają bardzo ograniczoną liczbę funkcji.
Chromosomy na ogół przenoszą geny podstawowe, które biorą udział w metabolizmie, który jest niezbędny do przeżycia i wzrostu bakterii. Z drugiej strony plazmidy niosą użyteczne funkcjonalne „dodatki”. Te funkcjonalne korzyści obejmują oporność na antybiotyki, detoksykację szkodliwych substancji lub, w przypadku bakterii wywołujących chorobę, zdolność do zaatakowania gospodarza.
Znaczenie
Plazmidy stały się niezwykle ważnym narzędziem we współczesnej biotechnologii. Biolodzy molekularni często używają plazmidów do wprowadzania genów do bakterii. Po pierwsze, używają enzymów do transformacji plazmidu w kształcie pętli do postaci liniowej. Następnie łączą pożądane geny w plazmid i używają innych enzymów, aby przywrócić plazmidowy kształt pierścienia. Na koniec inkubują bakterie w warunkach, które zmuszą bakterie do włączenia niektórych plazmidów. Te techniki inżynierii genetycznej są bardzo przydatne do produkcji ważnych białek, takich jak insulina i ludzki hormon wzrostu, które są stosowane we współczesnej medycynie.