Plasmidele sunt ... Funcția plasmidelor

Acest articol conține informații despre structurile moleculare complexe și misterioase ale diferitelor celule, mai des bacterii, - plasmide. Aici veți găsi informații despre structura, scopul, metodele de replicare, caracteristicile generale și multe altele.

Sunt plasmide

Plasmidele sunt molecule ADN care sunt de dimensiuni mici și sunt separate fizic de cromozomii celulari de tip genomic. Au capacitatea pentru un proces de replicare offline. Practic, plasmidele se găsesc în organismele bacteriene. În exterior, este o moleculă care are un aspect circular dublu-catenar. Foarte rar, plasmidele pot fi găsite în arheii și în organismele eucariote.

De regulă, plasmidele bacteriilor conțin informații genetice capabile să mărească rezistența organismului la factori externi care afectează negativ starea organismului în care sunt. Cu alte cuvinte, plasmidele pot reduce eficacitatea antibioticelor din cauza rezistenței crescute a bacteriei în sine. Deseori există un proces de transfer al plasmidelor de la bacterie la bacterie. Plasmidele sunt elemente structurale care reprezintă un mijloc de transfer eficient al informațiilor genetice într-un mod orizontal.

D. Lederberg - biolog molecular, un om de știință născut în Statele Unite, a introdus conceptul de plasmidă în 1952.

Dimensiunea și numărul plasmidelor

Plasmidele sunt structuri care au cele mai variate valori. Cea mai mică formă poate conține aproximativ două mii de perechi de baze sau mai puțin, în timp ce cealaltă formă majoră de plasmide cuprinde câteva sute de mii de tip pereche de baze. Cunoscând acest lucru vă puteți desena o linie între megaplasmide și mini-cromozomi. Există bacterii care pot conține plasmide de diferite tipuri. În acest caz, cantitatea totală a materialului lor genetic poate depăși dimensiunea materialului celulei gazdă.

Numărul de copii ale plasmidelor într-o singură celulă poate varia foarte mult. De exemplu, într-o celulă poate exista doar un cuplu, în timp ce în altul, numărul de plasmide de același tip ajunge la zeci sau sute. Numărul lor este determinat de natura replicativă.

Plasmidele sunt elemente structurale celulare capabile de replicare autonomă. Adică, ele se pot replica independent, fără a fi controlate de cromozom. În același timp, cromozomul poate controla plasmidii înșiși. În cazul unui control strict, cantitatea de plasmide replicate este de obicei mică, de aproximativ 1-3. Plasmidele de dimensiuni mici sunt mai des supuse unui tip de control slab și pot crea mai multe copii.

Procesul de replicare

Plasmidele bacteriene pot replica în mod autonom. Totuși, acest proces este supus unor grade diferite de control cromozomial. Acest lucru se datorează lipsei unor gene necesare. Prin urmare, enzimele celulare sunt implicate în replicarea plasmidelor.

Stadiul de replicare este împărțit în stadiul de inițiere, alungire și terminare. ADN polimeraza va începe replicarea numai după amorsarea cu primer. Mai întâi, lanțul se deschide și apare amorsarea ARN, unul dintre lanțuri fiind spart și se formează un capăt 3`-OH liber.

Cel mai adesea, etapa de inițiere are loc sub acțiunea catalizatorilor proteici codificați de plasmidă. Uneori, aceleași proteine ​​pot intra în procesul de amorsare.

Elongația are loc cu ajutorul unei holoenzime a ADN polimerazei III (uneori I) și a unor proteine ​​celulare constituite dintr-un replică.

Încetarea replicării poate începe numai în anumite condiții.

Principiile controlului replicării

Controlul mecanismelor de replicare se realizează în stadiul de inițiere a replicării. Acest lucru permite păstrarea în cantități stricte a numărului de plasmide. Moleculele care o pot efectua includ:

1. ARN cu polaritate opusă.
2. Secvență ADN (iteron).
3. ARN care are polaritatea opusă și proteinele.

Aceste mecanisme determină frecvența repetării ciclurilor de reconstituire a plasmidelor în interiorul celulei, dar și înregistrează orice deviere de la norma de frecvență.

Tipuri de mecanisme de replicare

Există trei mecanisme ale replicării plasmidelor:

1. Mecanismul Theta este format din faza 2 unwinding circuit de părinți ARN primer de sinteză pentru fiecare componentă, replicarea de inițiere în detrimentul creșterii de tip covalente PrNK pe ambele catene și sinteza ADN-ului corespunzător pe circuitele de lanț parentale. În ciuda faptului că procesul de sinteză are loc simultan, unul dintre lanțuri este lider, iar celălalt este în spatele său.
2. Înlocuirea lanțului - deplasarea unui ADN sintetizat printr-un lanț ADN de unul dintre părinți. Ca urmare a acestui mecanism, se formează un ADN în formă de inel monocatenar și un ADN dublu catenar supercoiled. ADN-ul dintr-un lanț va fi restabilit mai târziu.
3. Mecanism de replicare a inelului de rulare - reprezintă o ruptură a ADN-ului monocatenar utilizând Rep Rep. Ca rezultat, se formează o grupare 3`-OH, care va acționa ca un primer. Acest mecanism trece prin diferitele proteine ​​ale celulei purtătoare, de exemplu, helicaza ADN-ului.

Metode de transmitere

Plasmidele intră în celulă utilizând una din cele două cai. Prima cale este stabilirea contactului între celula purtătoare și o celulă care nu conține plasmide, ca urmare a procesului de conjugare. Există plasmide conjugative în bacteriile Gram-pozitive și Gram-negative. Prima metodă include, de asemenea, transmisii la momentul transducției sau transformării. Cea de-a doua cale este efectuată artificial, prin introducerea de plasmide în celulă, iar organismul trebuie să supraviețuiască exprimării genelor celulelor purtătoare, adică dobândirea competenței celulei.

Funcții executate

Rolul plasmidelor, ca regulă, este acela de a conferi celulei purtătoare anumite proprietăți. Unele dintre ele pot influența cu greu caracteristicile fenotipice ale stăpânului său, în timp ce altele sunt capabile de a provoca exprimare în mass-media proprietăți, oferindu-i superior altor celule similare. Această superioritate va ajuta celula gazdă să experimenteze mai bine condițiile dăunătoare ale mediului în care trăiește. În absența unor astfel de plasmide, celula fie crește slab și se dezvoltă, fie moare complet.

Plasmidele sunt o celulă compozită multifuncțională. Ei efectuează un număr foarte mare de funcții:

1. Transportul informațiilor genetice pe parcursul conjugării. Aceasta se face, de obicei, de către plasmida F.
2. Plasmidele bacteriocinogene controlează sinteza proteinelor, ceea ce poate duce la moartea altor bacterii. Acest lucru se face în principal prin plasmide Col.
3. Hly-plasmidul este implicat în sinteza hemolizinei.
4. Consolidarea rezistenței la metale grele.
5. R-plasmidă - crește rezistența la antibiotice.
6. Ent-plasmidă - permite sinteza enterotoxinelor.
7. Unele dintre ele măresc gradul de rezistență la radiațiile ultraviolete.
8. Plasmidele de antigeni de colonizare permit aderența bacteriană să treacă pe suprafața celulei din interiorul corpului animalului.
9. Unii dintre reprezentanții lor sunt responsabili de tăierea lanțului ADN, adică de restricție, precum și de modificare.
10. Plasmidele CAM camfor cauza clivaj, xyl xilen digerată plasmidă și plasmid SAL - salicilat.

Cele mai studiate specii

Cel mai bine studiat a studiat proprietățile plasmidelor F, R și col.

Plasmida F este cea mai cunoscută plasmidă conjugativă. Reprezintă un episom format din 100 de fundații de tip pereche. Are punctul său propriu de origine a replicării și punctul de discontinuitate. Ca și alte tipuri de plasmide conjugative, angajate care codifică proteine ​​capabile de antagonizare atașare proces pili alte organisme bacteriene în particular peretelui celular.

În plus față de informațiile standard, acesta conține tra și trb loci, care organizează un operon comun, integral, care conține treizeci și patru de mii de perechi de baze. Genele din acest operon sunt responsabile pentru o varietate de aspecte legate de conjugare.

R-plasmidă (factor) - este o moleculă de ADN și are o formă inelară. ADN-ul plasmidic conține informația responsabilă pentru cursul și implementarea procesului de replicare și transfer al proprietăților de rezistență în interiorul celulei receptor. Ele determină de asemenea nivelul rezistenței celulelor la anumite antibiotice. Unele dintre plasmidele R sunt conjugative. Transferul de factor R apare ca rezultat al transducției și al diviziunii celulare standard. Ele pot fi transmise între diferite specii sau chiar familii.

Este această formă de plasmide care cauzează deseori probleme în tratarea bolilor de natură bacteriană utilizând agenții antibiotici cunoscuți în prezent.

Col-plasmidele sunt responsabile pentru sinteza colicinei, o proteină specială care poate suprima dezvoltarea și reproducerea tuturor bacteriilor, cu excepția purtătorului în sine.

Clasificarea caracteristică

Întregul sistem de clasificare este construit în conformitate cu anumite proprietăți ale plasmidelor:

1. Metode de replicare și mecanismul său de curgere.
2. Prezența unui cerc comun de transportatori.
3. Caracteristicile copiei.
4. Caracteristicile topologice ale plasmidelor.
5. Compatibilitate.
6. Plasmide non / conjugative.
7. Prezența unei gene marker localizate pe plasmidă.

Cu toate acestea, orice metodă de clasificare a acestora conține un punct de inițiere a replicării.

Domenii de aplicare a plasmidelor

Funcția de plasmide atunci când este utilizată de oameni este de a crea o copie clonată a ADN-ului. Plasmidele acționează ca vector. Capacitatea de replicare a plasmidelor permite recrearea ADN-ului recombinant într-o celulă purtătoare. Ei au găsit o utilizare extensivă în ingineria genetică. În această ramură a științei, plasmidele sunt create artificial pentru transferul de informații genetice sau orice manipulare a materialului genetic.

Conceptul acestor componente celulare se regăsește și în industria jocurilor de noroc ("Bioshok"). Plasmidele îndeplinesc funcția de substanțe speciale care sunt capabile să ofere organismului proprietăți unice. Este important să știm că plasmidele de joc nu au aproape nimic în comun cu plasmidele reale. Jocul realizat în shooter gen cu elemente RPG, numit Bioshock, plasmidele sunt modificarea genetică a anumitor proprietăți ale corpului, și schimba modul lor de a da superabilities.