Vrste plazmidov. Vloga plazmidov v genskem inženiringu. Plazmidi

Plazmidi - zunajkromosomske mobilne genetske strukture bakterij, ki so zaprti obroči dvoverižne DNA. Velikost je 0,1-5% DNA kromosoma. Plazmidi lahko avtonomno kopirajo (razmnožujejo) in obstajajo v citoplazmi celice, zato lahko celica vsebuje več kopij plazmidov. Plazmide lahko vključimo (integriramo) v kromosom in ga repliciramo skupaj z njim. Razlikovati prenos in neprenosljivplazmidi... Transmisivni (konjugativni) plazmidi se lahko prenašajo z ene bakterije na drugo.

Med fenotipskimi lastnostmi, ki jih bakterijski celici dajo plazmidi, lahko ločimo naslednje:

1) odpornost na antibiotike;

2) tvorba kolicinov;

3) nastajanje patogenih dejavnikov;

4) sposobnost sinteze antibiotičnih snovi;

5) cepljenje kompleksnih organskih snovi;

6) tvorba restrikcijskih in modifikacijskih encimov.

Izraz "plazmidi" je prvi uvedel ameriški znanstvenik J. Lederberg (1952), da bi označil spolni faktor bakterij. Plazmidi nosijo gene, ki niso potrebni za gostiteljsko celico, dajejo bakterije dodatne lastnostiki pod določenimi pogoji okolje zagotavljajo začasne prednosti pred bakterijami brez plazmidov.

Nekaj \u200b\u200bplazmidov so pod strog nadzor.To pomeni, da je njihova replikacija povezana z replikacijo kromosoma, tako da je v vsaki bakterijski celici prisotna ena ali vsaj več kopij plazmidov.

Število kopij plazmidov pod šibek nadzorlahko doseže 10 do 200 na bakterijsko celico.

Za karakterizacijo plazmidnih replikonov je običajno, da jih razdelimo v združljive skupine. Nezdružljivostplazmidi povezani z nezmožnostjo dveh plazmidov, da stabilno vztrajata v isti bakterijski celici. Nezdružljivost je značilna za tiste plazmide, ki imajo visoko podobnost replikonov, katerih vzdrževanje v celici ureja isti mehanizem.

Nekatere plazmide je mogoče reverzibilno vstaviti v bakterijski kromosom in delovati kot en sam replikon. Takšni plazmidi se imenujejo integrativni ali epizomi .

Bakterije različni tipi odkriti R-plazmidi, ki nosijo gene, odgovorne za večkratno odpornost na zdravila - antibiotiki, sulfonamidi itd., F-plazmidi, ali spolni dejavnik bakterij, ki določa njihovo sposobnost konjugacije in tvorbe genitalnih pilov, Ent plazmidi, določanje proizvodnje enterotoksina.

Plazmidi lahko določajo virulenco bakterij, na primer povzročitelje kuge, tetanusa, sposobnost zemeljskih bakterij, da uporabljajo nenavadne vire ogljika, nadzorujejo sintezo antibiotikom podobnih beljakovinskih snovi - bakteriocinov, ki jih določajo bakteriocinogeni plazmidi itd. obstoj mnogih drugih plazmidov v mikroorganizmih nakazuje, da so podobne strukture pogoste v najrazličnejših mikroorganizmih.

Plazmidi so dovzetni za rekombinacije, mutacije in jih je mogoče odstraniti (odstraniti) iz bakterij, kar pa ne vpliva na njihove osnovne lastnosti. Plazmidi so primeren model za poskuse na umetni rekonstrukciji genskega materiala in se pogosto uporabljajo v genski inženiring za pridobitev rekombinantnih sevov. Zaradi hitrega samokopiranja in možnosti konjugiranega prenosa plazmidov znotraj vrste se plazmidi igrajo med vrstami ali celo rodovi pomembno vlogo v razvoju bakterij.



11. Plazmidi bakterij, njihove funkcije in lastnosti. Uporaba plazmidov v genski inženiring... Medicinska biotehnologija, njeni cilji in dosežki.

Plazmidi so dvoverižne molekule DNA v velikosti od 103 do 106 bp. Lahko so krožne ali linearne. Plazmidi ne kodirajo funkcij, ki so bistvenega pomena za vitalno aktivnost bakterijske celice, ampak dajejo bakterijam prednosti, kadar so izpostavljene neugodnim razmeram.

Med fenotipskimi lastnostmi, ki jih bakterijski celici dajo plazmidi, lahko ločimo naslednje:

Odpornost na antibiotike;

Proizvodnja patogenih dejavnikov;

Sposobnost sinteze antibiotičnih snovi;

Tvorba kolicina;

Razgradnja kompleksnih organskih snovi;

Tvorba restrikcijskih in modifikacijskih encimov. Do replikacije plazmida pride neodvisno od kromosoma s sodelovanjem istega sklopa encimov, ki replicirajo bakterijski kromosom (glejte poglavje 3.1.7 in sliko 3.5).

Nekateri plazmidi so pod strogim nadzorom. To pomeni, da je njihova replikacija povezana z replikacijo kromosoma, tako da je v vsaki bakterijski celici prisotna ena ali vsaj več kopij plazmidov.

Število kopij plazmidov pod šibkim nadzorom lahko doseže od 10 do 200 na bakterijsko celico.

Za karakterizacijo plazmidnih replikonov je običajno, da jih razdelimo v združljive skupine. Nezdružljivost plazmidov je povezana z nezmožnostjo dveh plazmidov, da stabilno vztrajata v isti bakterijski celici. Nezdružljivost je značilna za tiste plazmide, ki imajo visoko podobnost replikonov, katerih vzdrževanje v celici ureja isti mehanizem.

Plazmidi, ki se lahko reverzibilno vključijo v bakterijski kromosom in delujejo kot en sam replikon, se imenujejo integrativni ali epizomi.

Plazmidi, ki se lahko prenašajo iz ene celice v drugo, včasih celo pripadajo drugi taksonomski enoti, se imenujejo prenosljivi (konjugativni). Prenosljivost je lastna le velikim plazmidom, ki imajo tra-operon, v katerem se kombinirajo geni, odgovorni za prenos plazmida. Ti geni kodirajo spolne pili, ki tvorijo most s celico, ki ne vsebuje prenosljivega plazmida, skozi katerega se plazmidna DNA prenese v novo celico. Ta postopek se imenuje konjugacija in bo podrobneje obravnavan v poglavju 5.4.1. Bakterije, ki prenašajo prenosljive plazmide, so občutljive na "moške" nitaste bakteriofage.

Majhni plazmidi, ki ne nosijo genov tra, se ne morejo prenašati sami, lahko pa jih prenašajo v prisotnosti prenosljivih plazmidov s pomočjo njihove konjugacijske naprave. Takšni plazmidi se imenujejo mobilizacijski, sam postopek pa mobilizacija netrensmisivnega plazmida.

V medicinski mikrobiologiji so še posebej pomembni plazmidi, ki zagotavljajo bakterijsko odpornost na antibiotike, ki se imenujejo R-plazmidi (od angleškega odpornost - odpornost), in plazmidi, ki zagotavljajo tvorbo patogenih dejavnikov, ki prispevajo k razvoju nalezljivega procesa v makroorganizem. R-plazmidi vsebujejo gene, ki določajo sintezo encimov, ki uničujejo antibakterijska zdravila (na primer antibiotike). Zaradi prisotnosti takega plazmida bakterijska celica postane odporna (odporna) na delovanje celotne skupine zdravil in včasih na več zdravil. Številni R-plazmidi so prenosljivi in \u200b\u200bse širijo med bakterijsko populacijo, zaradi česar je nedostopen za delovanje antibakterijska zdravila... Bakterijski sevi, ki prenašajo R-plazmide, so zelo pogosto etiološki povzročitelji bolnišničnih okužb.

Trenutno v mnogih bakterijah, ki so patogeni, najdemo plazmide, ki določajo sintezo patogenih dejavnikov nalezljive bolezni oseba. Patogenost povzročiteljev šigeloze, iersinioze, kuge, antraks, iksodična borellioza, črevesna ešerihioza je povezana s prisotnostjo in delovanjem patogenih plazmidov v njih.

Nekatere bakterijske celice vsebujejo plazmide, ki določajo sintezo snovi, ki so baktericidne glede na druge bakterije. Na primer, nekateri E. coli imajo Col-plazmid, ki določa sintezo kolicinov z mikrobicidnim delovanjem proti koliformnim bakterijam. Bakterijske celice, ki nosijo take plazmide, imajo prednosti pri kolonizaciji ekoloških niš.

Plazmidi se uporabljajo v človeški praksi, zlasti v genskem inženiringu pri oblikovanju posebnih rekombinantnih bakterijskih sevov, ki proizvajajo biološko aktivne snovi (glej poglavje 6).

Biotehnologija je področje znanja, ki je nastalo in se oblikovalo na stičišču mikrobiologije, molekularne biologije, genskega inženiringa, kemijska tehnologija in številne druge vede. Rojstvo biotehnologije je posledica potreb družbe po novih, cenejših izdelkih za nacionalno gospodarstvo, vključno z medicino in veterinarstvom, pa tudi po povsem novih tehnologijah. Biotehnologija je proizvodnja izdelkov iz bioloških predmetov ali uporaba bioloških predmetov. Organizme živali in ljudi lahko uporabimo kot biološke predmete (na primer pridobivanje imunoglobulinov iz serumov cepljenih konj ali ljudi; pridobivanje krvnih proizvodov od darovalcev), posameznih organov (pridobivanje hormona insulina iz trebušne slinavke goveda in prašičev) ali tkiva kultura (pridobivanje zdravil). Kot biološki predmeti pa se najpogosteje uporabljajo enocelični mikroorganizmi, pa tudi živalske in rastlinske celice.

Celice živali in rastlin, mikrobne celice v procesu življenja (asimilacija in disimilacija) tvorijo nove produkte in izločajo presnovke z različnimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi ter biološkimi učinki.

Biotehnologija to celično proizvodnjo uporablja kot surovino, ki se zaradi tehnološke obdelave spremeni v končni izdelek. S pomočjo biotehnologije dobimo številne izdelke, ki se uporabljajo v različnih panogah:

Medicina (antibiotiki, vitamini, encimi, aminokisline, hormoni, cepiva, protitelesa, krvne komponente, diagnostična zdravila, imunomodulatorji, alkaloidi, beljakovine v hrani, nukleinske kisline, nukleozidi, nukleotidi, lipidi, antimetaboliti, antioksidanti, anthelmintska in antineoplastična zdravila);

Veterinarska in kmetijstvo (krmne beljakovine: krmni antibiotiki, vitamini, hormoni, cepiva, biološka fitofarmacevtska sredstva, insekticidi);

Živilska industrija (aminokisline, organske kisline, živilske beljakovine, encimi, lipidi, sladkorji, alkoholi, kvas);

Kemična industrija (aceton, etilen, butanol);

Energija (bioplin, etanol).

Zato je biotehnologija namenjena ustvarjanju diagnostičnih, preventivnih in terapevtskih medicinskih in veterinarskih zdravil, reševanju živilskih vprašanj (povečanje pridelka, produktivnost živine, izboljšanje kakovosti živilski proizvodi - mlekarstvo, slaščičarstvo, pekarstvo, meso, ribe); zagotoviti številne tehnološke procese v lahki, kemični in drugi industriji. Opozoriti je treba tudi na vedno večjo vlogo biotehnologije v ekologiji, saj čiščenje odpadne vode, predelava odpadkov in stranskih proizvodov, njihova razgradnja (fenol, naftni derivati \u200b\u200bin druge okolju škodljive snovi) poteka s pomočjo mikroorganizmi.

Trenutno je biotehnologija razdeljena na medicinsko-farmacevtsko, živilsko, kmetijsko in okoljsko smer. V skladu s tem lahko biotehnologijo razdelimo na medicinsko, kmetijsko, industrijsko in okoljsko. Medicinsko je nato razdeljeno na farmacevtsko in imunobiološko, kmetijsko - na veterinarsko in rastlinsko biotehnologijo, industrijsko - na ustrezna panožna področja (prehrana, lahka industrija, energija itd.).

Tudi biotehnologijo delimo na tradicionalno (staro) in novo. Slednje je povezano z genskim inženiringom. Splošno opredeljene vsebine predmeta "biotehnologija" ni in obstaja celo razprava o tem, ali gre za znanost ali proizvodnjo.

Biologija in genetika

Plazmidi bakterijskih celic V večini primerov so bakterijski plazmidi dvoverižne super navite kovalentno zaprte molekule krožne DNA. Ti encimi prepoznajo enaka specifična mesta kratkih nukleotidnih zaporedij v DNA.

Tema 22. Genetsko inženirstvo, plazmidi

1. Plazmidi bakterijskih celic

• V večini primerovbakterijski plazmidi so dvojni nizih super navite kovalentno zaprte krožne molekule DNA. Zaradi te strukture niso izpostavljeni delovanju celičnih nukleaz. Obstajajo tudi črteth plazmidi, na katere nukleaze ne delujejo, saj njihova končna območja vin imajo posebno zaščitoin fizične beljakovine (telomeraza).
• Velikosti plazmidov so zelo spremenljive. Na primer molekulska masa enega najmanjših plazmidov, ki jih najdemo v bakterijskih sevihE. coli , je 1,5 MD. Celice psevdomonase lahko vsebujejo plazmide, molekuleob katerega molekulska masa je blizu 500 MD, kar je približno 20% molekulske mase kromosovpribližno mi smo te bakterije.
• Lastnosti plazmidov:

1) s sposobnost avtonomne replikacije;

2) prenosljivost ( pomeni sposobnost igranjas sredina, ki se med konjugacijo prenese iz celice v celico);

3) s sposobnost mnogih plazmidov, daintegracija v bakterijoo mosomu;

4) nezdružljivost;

5) lastnina površinska izključitev inherentno konjugativnim plazmidom;

6) plazmidi dajejo celicam različnefenotipske lastnosti.

• Vse vrste plazmidov so za bakterijsko celico bistvene iz naslednjih razlogovin za nas:

1) Določite število njegovih fenotipskih lastnosti, npribližno kar omogoča bolj prilagodljiv in hiter odziv na spreminjajoče se okoljske razmereokolje.

2) Plazmidi bakterij se pogosto uporabljajo v teoretični in praktični praksie raziskave (na primer v genskem inženiringu).

3) igrajo pomembno vlogo pri razvoju bakterij

Slika: 1 - F -plazmid bakterijE. coli

2. Sistemi omejevanja in spreminjanja bakterijskih celic

• Pojav omejitve in modin izmišljotine je odkril Bertani, J. Weigl leta 1953. Nadaljnje podrobno preučevanje v poznih šestdesetih letih. V. Arber v študiji razvojain bakteriofag λ pri različnih sevih colibacillus... Odkrili so dpribližno dodatni mehanizmi, ki uravnavajo razmerje med bakterijami in fagi. Temelji nain raziskave odprtih mehanizmov, je predlagal avtormodel "Omejitev in spreminjanjein mačke ". (* Omejitev dobesedno pomeni "omejitev.") To je teorija, ki je razloženajaz obstaja mehanizem za omejevanje sposobnosti rasti bakteriofagov v gostiteljskih bakterijah.nnega seva.

Kasneje za odkritje restrikcijskih encimovin njihova uporaba v molekularni genetiki so W. Arber, H. Smith in D. Nathans leta 1978 prejeli Nobelovo nagrado.

• Deluje v bakterijskih celicahsistem za omejitve in spremembe (označuje se kot r-M sistem ) tvorita dva mikroorganizma, specifična za določen sevpribližno telo z encimi -metilaze in restrikcijski encimi. Ti encimi prepoznajo enaka specifična kratka zaporedja v DNK.b število nukleotidov -strani ... Metilaza s spreminjanjem nekaterih baz znotrajcelične DNA pred tempribližno preprečuje delovanje lastne celiceh noah restriktaza.

Sprememba je proces postreplikativnih sprememb v strukturi DNA, tj. je potreben zaključek procesa replikacije DNA. Najpogosteje identificiranie možna sprememba je, kadar metilaze spremenijo DNA z metilacijo ali glicompribližno zilacija adenina ali citozina.

• Imena omejevalnih encimov:

Omejitve so označene s pismomR - na primer RBsu, REco.

Ime restrikcijskega encima določa generično in specifično ime bakterije, iz katere je bil encim izoliran. Dodatna številčna oznaka (rimska številka) odraža kronologijo odkritja encima:Bacillus subtilis - Bsu, Escherichia coli - Eco.

• Obstajajo tri vrste restrikcijskih encimov:I, II, III.

• Spletna mesta z omejitvamirestrikcijski encim tipa II predstavljen - palindron o mami.

Palindrom - to je, ko sta zaporedji v dveh verigah DNA enaki, vendar greta v nasprotni smeri.

Slika: 2 - Primer palindroma (ali mesta omejitve)

• Primeri delovanja restrikcijskih encimovTip II:

1) Kot rezultat delovanja restrikcijskih encimovII tipa nastanejo fragmenti DNA s topimi (enakomernimi) konci. Primer takšnih restrikcijskih encimov je encim Bal I:

2) Kot rezultat delovanja restrikcijskih encimovII tipa nastanejo fragmenti DNA z lepljivimi (neenakomernimi) konci. Primer takih restrikcijskih encimov je EcoR1 endonukleaza:

3. Genetski inženiring, kloniranje genov v celicah mikroorganizmov

• Genski inženiring- nabor metod, ki vam omogočajo ustvarjanjein vitro molekule rekombinantne DNA, s poznejšim prenosom teh novih genskih struktur iz enega organizma v drugega. Cilj genskega inženiringa je pridobiti celice (predvsem bakterijske), ki lahko proizvajajo nekatere "človeške" beljakovine v industrijskem merilu; v sposobnosti premagovanja medvrstnih ovir in prenašanja posameznih dednih značilnosti nekaterih organizmov na druge (uporaba v reji rastlin in živali).
• Shema poskusa na konstrukciji rekombinantne DNA in kloniranju genov v bakterijskih celicah je prikazana na sl. 2..

Tuje DNA in plazmid DNA se cepijoin vitro z uporabo istega restrikcijskega encima. Tako nastanejo drobci z "lepljivimi" konci (enojni konci z dopolnilnimi podstavki). Kot rezultat mešanja takih fragmentov in obdelave z ligazo nastanejo plazmidi z vključeno evkariontsko DNA. Te hibridne DNA se lahko pretvorijo v primerne bakterije in razmnožijo v več klonov.

Slika: 2 - Pridobivanje in kloniranje stre kombinirana DNA

4. Uspehi in problemi biotehnologije

• Biotehnologija v bistvu ni nič drugega kot ustvarjanje superproizvajalcev na osnovi mikrobnih in rastlinskih ali živalskih celic, ki lahko sintetizirajo katere koli beljakovinske snovi praktičnega pomena. V skladu z definicijo Evropske federacije za biotehnologijo, ustanovljeno leta 1978,biotehnologija temelji na uporabi znanja in metod biokemije, mikrobiologije, genetike, kemijske tehnologije, matematike, ekonomije, vam omogoča, da tehnoloških procesov od lastnosti mikroorganizmov in celičnih struktur.
• Težave z biotehnologijo lahko približno razdelimo v tri skupine:

1) Metodično ... Metodoloških problemov je veliko.

2) ekonomsko ... Metode genskega inženiringa so zelo dragi postopki. Na primer, ustvarjanje ene nove sorte GMR (gensko spremenjene rastline) v povprečju stane od 50 do 300 milijonov dolarjev in traja od 6 do 12 let.

3) Etično in politično.

Na podlagi negativnega javnega mnenjaleta 1998 države članice Evropske unije uvedla petletni moratorij na pridelavo hrane iz gensko spremenjenih organizmov in uvoz gensko spremenjenih izdelkov. Moratorij de jure je bil odpravljen leta 2003, vendar zaenkrat v Evropi komercialno ne proizvajajo nobenih transgenih rastlin.

IN 2000 je bil podpisan Kartagenski protokol o biološki varnosti, ki omejuje širjenje gensko spremenjenih organizmov. Do danes se ji je pridružilo 180 držav.

IN 2004 World Conservation Union priznali gensko spremenjene organizme kot "tuje, ki ogrožajo stabilnost ekosistema" in pozvali vlade različne države s pozivom k prepovedi njihove komercialne uporabe.

Slika: 3 - Površina nasada (v milijonih ha) v letu 2002; delež transgenih rastlin v njem

Seznam podjetij
izdelki, ki vsebujejo transgene sestavine

• Kelloggs (Kelloggs) - proizvaja žitarice za zajtrk, vključno z koruzni kosmiči
• Nestle (Nestle) - proizvaja čokolado, kavo, kavne napitke, otroška hrana
• Heinz Foods - proizvaja kečape, omake
• Hersheys - proizvaja čokolado, brezalkoholne pijače
• Coca-Cola ( Coca-Cola) - Coca-Cola, Sprite, Fanta, Kinley tonik
• McDonalds (McDonald's) - veriga restavracij s hitro prehrano
• Danon (Danone) - proizvaja jogurte, kefir, skuto, otroško hrano
• Similac (Similak) - proizvaja otroško hrano
• Cadbury (Cadbury) - proizvaja čokolado, kakav
• Mars (Mars) - proizvaja čokolado Mars, Snickers, Twix
• PepsiCo (Pepsi-Cola) - Pepsi, Mirinda, Seven-Up

STRAN 5

In tudi druga dela, ki bi vas lahko zanimala
52495.		Didaktične igre pri pouku kemije	429,41 KB
	Vpliv didaktičnih iger na učinkovitost poučevanja algoritma za razvoj in izvajanje didaktičnih iger. Didaktične igre pri pouku kemije. Med igro študentje pridobijo nova znanja in veščine za razširitev svojega obzorja.
52499.		Yak, ne da bi Zusill pozabil napačne besede	32 KB
	Telltoldtold Cat to Mouse: Dal vam bom svoj sendvič. Mama Telltoldtolda ne bo poklicala Vanje na večerjo. Dovolite mi, da dam nekaj znanstvenih verzov: Mama Kolya je povedala: »Sladkarije me bolijo v trebuhu.
52500.		Učinkovitost	116,5 KB
	Praktično v šoli so me navdušili posebnost izobraževanja, neposrednost izobraževanja ravnatelja šole in brez razločenih veščin nisem zadovoljen. Vodja bralca cob lanke, ne pozabite na majhnega otroka zmenka, na priložnost, da se v tej šoli vedno bolj lepo postavi narava. Treba je zagotoviti, da je stopnja pripravljenosti znanstvenikov potrebna pred začetkom dejavnosti ...
52502.		Dokaz v arbitraži	341,04 KB
	Institucija forenzičnih dokazov je ena najpomembnejših v tistih vejah ruske zakonodaje, ki urejajo postopke za izvrševanje pravice v civilnih, arbitražnih in kazenskih zadevah. Temu inštitutu kot celoti in njegovim posameznim vidikom je posvečeno nešteto monografij, člankov, komentarjev, disertacij. To je razumljivo, saj pravilna uporaba dokazi v sodna praksa zagotavlja ugotavljanje objektivne resnice:
52503.		Diferenciacija - misel na uspešno srečanje	95,5 KB
	Vykonuvati diferenciacija zavdannya sistematično na kožo urotsi edinstven standard. Dobro si prizadevajte za močne in spremenite svet pomoči šibkejšim znanstvenikom. Diferenciacija bazhano zastosovuvati za eno uro čelnih robotov, če znanstveniki povežejo sedež sedeža. Izberite možnost, da določite delo učitelja in znanstvenikov pri predelavi stavb.

100 RUR bonus za prvo naročilo

Izberite vrsto dela Diplomsko delo Tečajna naloga Povzetek Poročilo magistrskega dela Poročilo o članku Pregled poročila Preizkus Monografija Reševanje problemov Poslovni načrt Odgovori na vprašanja Kreativno delo Eseji Risanje esejev Prevajalske predstavitve Tipkanje Drugo Izboljšanje edinstvenosti besedila Doktorska naloga Laboratorijske vaje Spletna pomoč

Ugotovite ceno

Plazmidi so dodatni dejavniki dednosti, ki se nahajajo v celicah zunaj kromosomov in predstavljajo krožne (zaprte) ali linearne molekule DNA.

Avtonomni plazmidi obstajajo v citoplazmi bakterij in so sposobni samorazmnoževanja; v celici je lahko prisotnih več njihovih kopij.

Integrirani plazmidi se reproducirajo sočasno z bakterijskim kromosomom. Integracija plazmidov se pojavi v prisotnosti homolognih zaporedij DNA, pri katerih je možna rekombinacija kromosomske in plazmidne DNA (kar jih približa profagom).

Tudi plazmidi so razvrščeni kot prenosljivi (npr. F ali R plazmidi), ki se lahko prenašajo s konjugacijo, in neprenosljivi.

Plazmidi opravljajo regulativne ali šifrirne funkcije. Regulativni plazmidi sodelujejo pri kompenzaciji nekaterih napak v presnovi bakterijske celice z vključevanjem v poškodovani genom in obnavljanjem njegovih funkcij. Kodirajoči plazmidi v bakterijsko celico vnesejo nove genetske informacije, ki kodirajo nove, nenavadne lastnosti (na primer odpornost na antibiotike).

V skladu z nekaterimi lastnostmi, ki jih kodirajo plazmidni geni, ločimo naslednje skupine plazmidov:

F-plazmidi. Pri preučevanju procesa križanja bakterij se je izkazalo, da je sposobnost celice darovalka genskega materiala povezana s prisotnostjo posebnega faktorja F. F-plazmidi nadzorujejo sintezo F-pili, kar olajša seznanjanje bakterij dajalcev (F +) z bakterijami prejemnicami (F "). V zvezi s tem lahko navedemo, da je bil sam izraz" plazmid "predlagan za označevanje" spolni "dejavnik bakterij (Joshua Löderberg, 1952). F-plazmidi so lahko avtonomni in integrirani. F-plazmid, vstavljen v kromosom, zagotavlja visoko frekvenco rekombinacije tovrstnih bakterij, zato so označeni tudi kot Hfr-plazmidi iz angleščine visoka frekvenca rekombinacij, visoka frekvenca rekombinacije].

R-plazmidi kodirajo odpornost na zdravila (na primer na antibiotike in sulfonamide, čeprav je nekatere dejavnike odpornosti pravilneje obravnavati kot povezane s transpozoni), pa tudi na težke kovine. R plazmidi vključujejo vse gene, ki so odgovorni za prenos odpornih faktorjev iz celice v celico.

Nekonjugativni plazmidi so običajno značilni za gram-pozitivne koke, vendar jih najdemo tudi v nekaterih gram-negativnih mikroorganizmih (npr. Haemophilus influenzae, Neisseria gonorrhoeae). Običajno imajo majhna velikost (molekulska masa približno 1 - 10 * 106 D). Najdemo veliko število majhnih plazmidov (več kot 30 na celico), saj le prisotnost take količine zagotavlja njihovo porazdelitev med potomci med delitvijo celic. Nekonjugativni plazmidi se lahko prenesejo tudi iz celice v celico, če so v bakterijah prisotni tako konjugativni kot nekonjugativni plazmidi. Med konjugacijo lahko darovalec prenese tudi nekonjugativne plazmide zaradi vezave genskega materiala slednjih na konjugativni plazmid.

Plazmidi bakteriocinogeneze kodirajo sintezo bakteriocinov - beljakovinskih produktov, ki povzročajo smrt bakterij iste ali sorodne vrste. Številni plazmidi, ki kodirajo tvorbo bakteriocinov, vsebujejo tudi nabor genov, ki so odgovorni za konjugacijo in prenos plazmidov. Takšni plazmidi so razmeroma veliki (molekulska masa 25-150 * 106 D), pogosto jih zaznamo v gramnegativnih palicah. Veliki plazmidi so običajno prisotni v 1 ~ 2 kopiji na celico. Njihova replikacija je tesno povezana z replikacijo bakterijskih kromosomov.

Plazmidi patogenosti nadzorujejo virulentne lastnosti mnogih vrst, zlasti Enterobacteriaceae. Zlasti F-, R-plazmidi in bakteriocinogeni plazmidi vključujejo toks + -transpozone (migracijski genetski element, glej spodaj), ki kodirajo tvorbo toksinov. Pogosto toks + transpozoni kodirajo sintezo nedotaknjenih protoksinov (na primer davice ali botulina), ki jih aktivirajo celične proteaze, katerih tvorbo nadzirajo geni bakterijskih kromosomov.

Skriti plazmidi. Kriptični (skriti) plazmidi ne vsebujejo genov, ki bi jih lahko zaznali fenotipska manifestacija.

Biorazgradni plazmidi. Odkrili so tudi številne plazmide, ki kodirajo razgradne encime naravnih (sečnina, ogljikovi hidrati) in nenaravnih (toluen, kafra, naftalen) spojin, potrebnih za uporabo kot ogljik ali vir energije, kar jim daje selektivne prednosti pred drugimi bakterijami te vrste. Patogene bakterije taki plazmidi dajejo prednosti pred predstavniki avto mikroflore.

Plazmidi so dovzetni za rekombinacije, mutacije in jih je mogoče odstraniti (odstraniti) iz bakterij, kar pa ne vpliva na njihove osnovne lastnosti. Plazmidi so primeren model za poskuse na umetni rekonstrukciji genskega materiala in se pogosto uporabljajo v genskem inženirstvu za pridobivanje rekombinantnih sevov. Zaradi hitrega samokopiranja in možnosti konjugacijskega prenosa plazmidov znotraj vrste, med vrstami ali celo rodovi, imajo plazmidi pomembno vlogo pri razvoju bakterij.

Stran 1

Ugotovljeno je bilo, da poleg glavnine DNK, ki jo najdemo v "bakterijskem kromosomu" (nekaj milijonov baznih parov), pri številnih vrstah bakterij obstajajo tudi "drobne" krožne, dvoverižne in super navite molekule DNA. Poimenovali so jih plazmidi - glede na njihovo lokacijo v protoplazmi celice. Število baznih parov v plazmidih je omejeno na območje od 2 do 20 tisoč. Nekatere bakterije imajo po en plazmid. V drugih jih je več sto.

Običajno se plazmidi zmanjšajo, ko se bakterijska celica deli hkrati z glavno DNA kromosoma. Za razmnoževanje uporabljajo "gostiteljske" DNA polimeraze I, III in druge encime. Plazmidi sintetizirajo svoje specifične beljakovine, za katere se uporabljajo RNK polimeraza in ribosomi, ki prav tako pripadajo gostiteljski bakteriji. Med temi "produkti delovanja" plazmidov so včasih snovi, ki uničujejo antibiotike (amimicin, tetraciklin, neomicin in druge). To daje bakteriji gostiteljici odpornost proti učinkom teh antibiotikov, če sama nima takšne odpornosti. Malo od. "Neodvisnost" nekaterih plazmidov se razširi do te mere, da se lahko v bakterijski celici razmnožijo tudi, kadar sinteza beljakovin v njej (in posledično tudi njihova delitev) blokira delovanje določenih zaviralcev. V tem primeru lahko bakterije naberejo do 2-3 tisoč plazmidov.

Prečiščeni plazmidi lahko prodrejo iz hranilnega medija v celice tujih bakterij, se tam naselijo in normalno razmnožujejo. Res je, za to je treba najprej povečati prepustnost membran teh bakterij z obdelavo z raztopino kalcijevega klorida.

Uspešno vstavitev tujega plazmida je možna le za nepomembno manjšino celic v zdravljeni populaciji. Če pa bakterija prejemnica ni imela odpornosti proti določenemu antibiotiku in ji "vgrajeni" plazmid sporoči to odpornost, potem tudi iz posameznih uspešno "preoblikovanih" bakterij na hranilnem mediju, dopolnjenem z antibiotikom, popolnoma polnopravne kolonije se lahko goji, dedno ima vstavljen plazmid.

Končno najpomembnejša stvar. Če je mogoče v DNA plazmida (pred transformacijo) "vstaviti" fragment DNK, ki mu je popolnoma tuj (na primer gen živalskega izvora), potem bo ta fragment skupaj s plazmidom vstopil v prejemnikovo celico , pomnožite se z njim in usmerite sintezo "psevdoplazmidov" v bakterijo. beljakovine, kodirane v tem genu!

Spomnimo se hitrosti, s katero se bakterije množijo v tekočem hranilnem mediju, ohranjajo in povečujejo sintezo plazmidnih (pa tudi "psevdoplazmidnih" proteinov). Očitno obstaja možnost razvoja veliko število posamezni protein - produkt aktivnosti gena, ki vdre ("na skrivaj") v bakterijo. Še vedno je treba rešiti problem vstavljanja izbranega gena v plazmid. In tudi pridobivanje prvotno zahtevani znesek tega gena, če je izhodišče znana (vsaj delno) struktura beljakovin, ki nas zanimajo. Tu se bodo razkrile edinstvene možnosti uporabe restrikcijskih encimov.

Najprej pa nekaj besed o izolaciji samih plazmidov iz celic običajnih gostiteljskih bakterij. To ni težka zadeva. Celotno DNA lahko očistimo iz bakterij, kot je opisano prej. Potem eden od fizikalne metode ločiti DNA molekulske mase plazmidov od relativno visoke molekularne DNA bakterijskega kromosoma. Paziti morate le, da se ob odprtju celice ne pojavijo majhni drobci osnovne DNA. Zlasti ne uporabljajte ultrazvoka za uničevanje bakterijskih membran.

To lahko storite lažje. Bakterijske sferoplaste obdelajte s šibko alkalijo + DDC-Na ali zavrite 1 minuto. DNA bakterijskega kromosoma, skupaj z njim vezanimi beljakovinami, se denaturira in flokulira v usedlino. Z centrifugiranjem ga je mogoče enostavno odstraniti. DNK krožnih plazmidov je tudi najprej denaturirana. Ker pa so njegovi enojni obroči topološko povezani, se ne morejo ločiti. Po okrevanju normalnih pogojih medij je renaturiran in nativna struktura plazmidov. Ostanejo v raztopini.

Per zadnja leta izolirali in očistili na stotine plazmidov. Njihov opis se seveda začne s predstavitvijo celotnega nukleotidnega zaporedja plazmidne DNA. Sodobni samodejni "sekvencerji" lahko razberejo zaporedje 4-5 tisoč osnovnih parov na teden. V osemdesetih letih, ko je sekvenciranje DNK potekalo ročno, je to delo trajalo več mesecev.

Glej tudi:

Sinergetika v sodobni znanosti
V zadnjih letih je prišlo do hitrega in eksplozivna rast zanimanje za interdisciplinarno področje, imenovano "sinergetika". Ustvarjalec sinergijske smeri in izumitelj izraza "sinergetika" je profesor na univerzi v Stuttgartu ...

Krmna osnova
Znano je, da se vidra hrani predvsem z ribami, predvsem z majhnimi ribami, ki niso daljše od 20 cm. Druga najpomembnejša vrsta hrane so žabe. Vidra jih poje skozi vse leto in še posebej veliko v hladnem vremenu, kjer najde svoja zimovališča. Hrana lahko služi kot ...

Kemična narava in lastnosti vitamina B12.
Kemična narava vitamin B12 je bil ustanovljen leta 1955. Izkazalo se je, da je najbolj kompleksen izmed vseh vitaminov z molekulsko maso 1356. Vitamin B12 je topen v vodi in alkoholu, netopen v etru. Njeni kristali so zaradi prisotnosti atoma kobalta temno rdeči. Wit ...