Plasmids adalah ... Fungsi plasmid

Artikel ini mengandungi maklumat tentang struktur molekul misterius dan kompleks pelbagai sel, lebih sering bakteria, - plasmid. Di sini anda akan dapati maklumat tentang struktur, tujuan, kaedah replikasi, ciri umum dan banyak lagi.

Daripada plasmids

Plasmid adalah molekul DNA yang bersaiz kecil dan secara fizikal dipisahkan dari kromosom selular jenis genomik. Mempunyai keupayaan untuk proses replikasi luar talian. Pada dasarnya plasmid terdapat dalam organisma bakteria. Secara lahiriah, ia adalah molekul yang mempunyai penampilan double-stranded bergaris. Sangat jarang plasmid boleh didapati dalam organisma arkea dan eukariotik.

Sebagai peraturan, plasmid bakteria mengandungi maklumat genetik yang mampu meningkatkan daya tahan tubuh terhadap faktor luaran yang memberi kesan negatif kepada keadaan organisme di mana mereka berada. Dalam erti kata lain, plasmid dapat mengurangkan keberkesanan antibiotik disebabkan peningkatan rintangan bakterium itu sendiri. Selalunya terdapat proses pemindahan plasmid dari bakteria kepada bakteria. Plasmid adalah unsur-unsur struktur yang merupakan cara untuk memindahkan maklumat genetik dengan berkesan secara mendatar.

D. Lederberg - ahli biologi molekul, seorang saintis yang dilahirkan di Amerika Syarikat, memperkenalkan konsep plasmid pada tahun 1952.

Nilai dimensi plasmid dan kelimpahannya

Plasmid adalah struktur yang mempunyai nilai-nilai yang paling bervariasi. Bentuk terkecil boleh mengandungi kira-kira dua ribu pasang asas atau kurang, manakala yang lain, bentuk terbesar plasmid, mengandungi beberapa ratus pasang bases. Mengetahui ini membolehkan anda membuat garis antara megaplasmid dan kromosom mini. Terdapat bakteria yang boleh mengandungi plasmid pelbagai jenis. Dalam kes ini, jumlah bahan genetik mereka boleh melebihi saiz bahan sel tuan rumah.

Bilangan salinan plasmid dalam satu sel boleh berbeza-beza. Sebagai contoh, dalam satu sel terdapat hanya pasangan, manakala di dalam satu lagi bilangan plasmid jenis yang sama mencapai puluhan atau ratusan. Bilangan mereka adalah disebabkan sifat replikasi.

Plasmid adalah unsur-unsur struktur sel yang mampu replikasi autonomi. Iaitu, mereka boleh meniru secara bebas, tanpa dikawal oleh kromosom. Pada masa yang sama, kromosom dapat mengawal plasmid sendiri. Dalam kes kawalan yang ketat, jumlah plasmid yang direplikasi biasanya kecil, kira-kira 1-3. Plasmids saiz kecil lebih sering tertakluk kepada jenis kawalan yang lemah dan boleh membuat lebih banyak salinan.

Proses replikasi

Plasmid bakteria boleh meniru secara autonomi. Walau bagaimanapun, proses ini tertakluk kepada pelbagai peringkat kawalan kromosom. Ini disebabkan kekurangan beberapa gen yang diperlukan. Memandangkan ini, enzim selular terlibat dalam replikasi plasmid.

Langkah replikasi dibahagikan kepada tahap permulaan, pemanjangan dan penamatan. Polimerase DNA akan mula direplikasi hanya selepas menyusun primer. Mula-mula rantaian terbuka dan penyebaran RNA berlaku, salah satu rantai dipecahkan satu demi satu dan akhirnya 3'-OH akhir dibentuk.

Selalunya, langkah permulaan berlaku di bawah tindakan pemangkin protein yang dikodkan oleh plasmid. Kadang-kadang protein yang sama ini boleh memasuki proses primer.

Elongasi terjadi dengan bantuan holoenzyme DNA polymerase III (kadang-kadang I) dan beberapa protein sel yang terdiri daripada replika.

Penamatan replikasi boleh bermula hanya dalam keadaan tertentu.

Prinsip kawalan replikasi

Kawalan mekanisme replikasi dilakukan pada peringkat permulaan percantuman. Ini membolehkan anda menyimpan bilangan plasmid dalam jumlah yang ketat. Molekul-molekul yang boleh melaksanakannya termasuk:

1. RNA mempunyai polariti bertentangan.
2. Urutan DNA (iteron).
3. RNA mempunyai polariti yang bertentangan, dan protein.

Mekanisme ini menyebabkan kekerapan pengulangan kitaran pemulihan plasmid dalam sel, mereka juga merekodkan sebarang penyimpangan dari norma frekuensi.

Jenis mekanisme replikasi

Terdapat tiga mekanisme replikasi plasmid:

1. Mekanisme Theta terdiri daripada regresi rantai 2 ibu bapa, sintesis primer RNA pada setiap rantai, permulaan percambahan akibat pertumbuhan jenis rRNA kovalen pada kedua-dua rantai dan sintesis rangkaian DNA yang sama pada rantai ibu bapa. Walaupun proses sintesis berlaku pada masa yang sama, salah satu rantai adalah pemimpin, dan yang lain berada di belakang.
2. Penggantian rantaian - pemindahan DNA yang disintesis oleh rangkaian DNA oleh salah seorang ibu bapa. Sebagai hasil daripada mekanisme sedemikian, DNA berbentuk cincin tunggal dan DNA yang terbengkalai berganda telah terbentuk. DNA dari satu rantai akan dipulihkan kemudian.
3. Mekanisme replikasi cincin rolling adalah pecah DNA tunggal terkandas menggunakan Rep Rep. Akibatnya, kumpulan 3'-OH dibentuk, yang akan bertindak sebagai primer. Mekanisme ini meneruskan melalui pelbagai protein sel pengangkut, contohnya helicase DNA.

Kaedah penghantaran

Plasmid memasuki sel menggunakan salah satu daripada dua laluan. Cara pertama adalah untuk menjalin hubungan antara sel pengangkut dan sel yang tidak mengandungi plasmid, hasil daripada proses konjugasi. Terdapat plasmid konjugat dalam bakteria Gram-positif dan Gram-negatif. Kaedah pertama juga termasuk penghantaran pada masa transduksi atau transformasi. Cara kedua dijalankan secara buatan, dengan memperkenalkan plasmids ke dalam sel, manakala organisma mesti bertahan dalam ekspresi gen sel pengangkut, iaitu memperoleh kecekapan sel.

Fungsi yang dilakukan

Peranan plasmids, sebagai peraturan, adalah untuk menyebarkan sifat-sifat tertentu ke sel pengangkut. Sesetengah daripada mereka tidak dapat menjejaskan ciri fenotipi tuan rumah mereka, sementara yang lain boleh menyebabkan pembawa menunjukkan ciri-ciri yang memberi keunggulan ke atas sel-sel lain yang serupa. Kelebihan ini akan membantu sel tuan rumah untuk lebih mengenali keadaan berbahaya alam sekitar di mana ia hidup. Dalam ketiadaan plasmid tersebut, sel sama ada tumbuh buruk dan berkembang, atau sepenuhnya mati.

Plasmid adalah sel komposit pelbagai fungsi. Mereka melaksanakan sejumlah besar fungsi:

1. Pengangkutan maklumat genetik semasa konjugasi. Ini biasanya dilakukan oleh F-plasmids.
2. Plasma bakteriosinogenik mengawal sintesis protein, yang boleh mengakibatkan kematian bakteria lain. Ini terutamanya dilakukan oleh Col-plasmids.
3. Hly-plasmid terlibat dalam sintesis hemolisis.
4. Memperkukuhkan rintangan kepada logam berat.
5. R-plasmid - meningkatkan ketahanan terhadap agen antibiotik.
6. Ent-plasmid - membolehkan untuk mensintesis enterotoxin.
7. Sebahagian daripadanya meningkatkan tahap penentangan terhadap radiasi ultraviolet.
8. Plasmid antigen kolonisasi membenarkan melekatkan bakteria pada permukaan sel di dalam badan haiwan.
9. Sesetengah wakil mereka bertanggungjawab memotong rantaian DNA, iaitu, untuk sekatan, serta pengubahsuaian.
10. Plasmid CAM menyebabkan pembekuan camphor, plasmids XYL cleey xylene, dan plasmid SAL - salisilat.

Spesies yang paling dikaji

Orang yang paling pandai mempelajari sifat plasmid F, R dan Col.

F-plasmid adalah plasmid conjugative yang paling dikenali. Ia mewakili sebuah episome yang terdiri daripada seratus ribu asas jenis pasangan. Ia mempunyai titik asal replikasi dan titik ketidakpatuhan. Seperti plasmid jenis conjugate yang lain, ia berkaitan dengan pengekodan protein yang dapat menangkis proses melampirkan pili bakteria bakteria yang tersisa ke dinding sel tertentu.

Sebagai tambahan kepada maklumat standard, ia mengandungi loci trl dan trb, yang menganjurkan sebuah operon biasa yang mengandungi tiga puluh empat ribu pasang pangkalan. Gen dalam operon ini bertanggungjawab untuk pelbagai aspek konjugasi.

R-plasmid (faktor) - adalah molekul DNA dan mempunyai bentuk anulus. DNA plasmid mengandungi maklumat yang bertanggungjawab untuk kursus dan pelaksanaan proses replikasi dan pemindahan sifat rintangan di dalam sel penerima. Mereka juga menentukan tahap rintangan sel terhadap antibiotik tertentu. Sesetengah R-plasmids adalah konjugatif. Pemindahan R-faktor berlaku akibat transduction dan pembahagian sel standard. Mereka boleh dihantar antara spesies atau keluarga yang berbeza.

Ia adalah bentuk plasmid yang sering menyebabkan masalah dalam merawat penyakit-penyakit bakteria yang menggunakan agen-agen antibiotik yang diketahui.

Col-plasmids bertanggungjawab untuk sintesis kolikin, protein utama yang boleh menyekat pembangunan dan pembiakan semua bakteria kecuali pembawa itu sendiri.

Klasifikasi ciri

Seluruh sistem klasifikasi dibina mengikut sifat-sifat tertentu plasmid:

1. Kaedah replikasi dan mekanisme alirannya.
2. Kehadiran lingkaran pengangkut biasa.
3. Ciri-ciri salinan.
4. Ciri-ciri topologi plasmid.
5. Keserasian.
6. Plasmid bukan / konjugatif.
7. Kehadiran gen penanda terletak pada plasmid.

Walau bagaimanapun, sebarang kaedah pengelasannya mengandungi titik permulaan percantuman.

Bidang penggunaan plasmid

Fungsi plasmid apabila digunakan oleh manusia adalah untuk membuat salinan klon DNA. Plasmids bertindak sebagai vektor. Kemampuan replikasi plasmid membolehkan untuk mencipta DNA rekombinan dalam sel pengangkut. Mereka telah banyak digunakan dalam kejuruteraan genetik. Dalam cabang sains ini, plasmid dicipta secara artifisial untuk pemindahan maklumat jenis genetik atau manipulasi dengan bahan genetik.

Konsep komponen selular ini juga terdapat dalam industri permainan ("Bioshok"). Plasmid melaksanakan fungsi bahan khas yang mampu memberikan sifat unik tubuh. Adalah penting untuk mengetahui bahawa plasmid permainan mempunyai hampir sama dengan plasmid sebenar. Dalam permainan, yang dibuat dalam genre penembak dengan unsur-unsur RPG, dipanggil Bioshock, plasmid adalah pengubahsuaian genetik sifat-sifat tertentu badan, perubahan mereka dan cara mereka memberikan kebolehan super.