Περιεχόμενο
Ένα πλασμίδιο είναι ένα μικρό κυκλικό κομμάτι DNA που βρίσκεται στα βακτήρια. Τα πλασμίδια έχουν γίνει χρήσιμα εργαλεία στη βιοτεχνολογία, επιτρέποντας στους επιστήμονες να συνδυάζουν το DNA από διαφορετικούς οργανισμούς σε ένα συνεχές κομμάτι DNA. Τα πλασμίδια αναδιπλασιάζονται από μόνα τους κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης και είναι σταθερά για μεγάλες χρονικές περιόδους, πράγμα που σημαίνει ότι είναι ένα εξαιρετικό όχημα για την αποθήκευση μεμονωμένων γονιδίων όπως βιβλία σε βιβλιοθήκη. Τα πλασμίδια μπορούν να περιέχουν τους ακόλουθους τύπους γονιδίων: γονίδια ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά, διαγονίδια και γονίδια ανταποκριτών. Αυτοί οι τύποι γονιδίων πλασμιδίων μπορεί να εμφανιστούν φυσικά ή να κατασκευαστούν από επιστήμονες.
Αντιβιοτικά γονίδια ανθεκτικότητας
Τα πλασμίδια είναι μια αιτία που τα βακτήρια γίνονται ανθεκτικά στα αντιβιοτικά. Τα πλασμίδια περιέχουν γονίδια ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά, τα οποία παράγουν πρωτεΐνες που προστατεύουν τα βακτήρια από επιβλαβή φάρμακα. Τα γονίδια ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά μπορούν να λειτουργήσουν με διάφορους τρόπους. Το ένα είναι με την άντληση του αντιβιοτικού από τα βακτήρια, έτσι ώστε το αντιβιοτικό δεν μπορεί να δεσμεύσει την πρωτεΐνη-στόχο του εντός του κυττάρου. Ένας άλλος είναι η υποβάθμιση του αντιβιοτικού σε μικρά κομμάτια. Και ένα άλλο είναι να αλλάξει χημικά το αντιβιοτικό έτσι ώστε να μην αλληλεπιδρά πλέον με την πρωτεΐνη στόχο του. Τα γονίδια ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά αναφέρονται επίσης ως επιλέξιμοι δείκτες σε πλασμίδια, δεδομένου ότι επιτρέπουν σε βακτήρια που έχουν αντίσταση να επιλεγούν σε δοκιμαστικό σωλήνα μετά από θεραπεία με αντιβιοτικό.
Διαγονίδια
Στη βιοτεχνολογία, τα πλασμίδια χρησιμοποιούνται ευρέως για την απομόνωση ενός γονιδίου από ένα ζώο ή ένα φυτό και στη συνέχεια το τοποθετούν σε βακτήρια, γεγονός που καθιστά ευκολότερη την τροποποίηση και μελέτη αυτού του γονιδίου. Ένα τμήμα DNA που αποκόπτεται ενζυματικά από έναν οργανισμό και τοποθετείται σε ένα βακτηριακό πλασμίδιο ονομάζεται διαγονίδιο. Ο συνδυασμός του διαγονιδίου και του πλασμιδίου ονομάζεται ανασυνδυασμένο DNA, καθώς είναι DNA από δύο διαφορετικά είδη που συντήκονται μαζί.
Γονίδια ρεπόρτερ
Τα βακτήρια μπορούν μερικές φορές να εκτοξεύσουν ένα πλασμίδιο, έτσι ώστε οι επιστήμονες που χρησιμοποιούν πλασμίδια για να κάνουν ανασυνδυασμένο DNA συχνά θέλουν να συμπεριλάβουν στο πλασμίδιο ένα γονίδιο που τους επιτρέπει να αναγνωρίσουν οπτικά ποιες βακτηριακές αποικίες έχουν βακτήρια που περιέχουν αυτό το πλασμίδιο. Για την εύκολη απεικόνιση των θετικών αποικιών - εκείνων που έχουν το ανασυνδυασμένο DNA - οι επιστήμονες περιλαμβάνουν γονίδια αναφοράς στο πλασμίδιο. Ένα κοινό γονίδιο αναφοράς είναι η πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη (GFP), η οποία ανάβει πράσινη υπό υπεριώδες φως. Ένα άλλο κοινό γονίδιο αναφοράς είναι το lacZ, το οποίο κωδικοποιεί ένα ένζυμο που ονομάζεται βήτα-γαλακτοσιδάση (βήτα-gal).Η βήτα-gal διαλύει τη λακτόζη σακχάρου. Διαλύει επίσης μια άχρωμη χημική ουσία που ονομάζεται X-gal σε μια ζάχαρη και ένα μπλε μόριο. Έτσι οι βακτηριακές αποικίες που έχουν τον αναμεταδότη βήτα-γαλα θα εμφανιστούν μπλε.
Παράγοντας F
Τα βακτήρια έχουν τρόπους να μεταδίδουν γενετικές πληροφορίες μεταξύ τους. Ένα βακτήριο μπορεί να μοιράσει τα πλασμίδια του με ένα άλλο βακτήριο μέσω αυτού που ονομάζεται σύζευξη. Σύζευξη είναι ο σχηματισμός ενός λεπτού σωλήνα - που ονομάζεται φύλο pilus - που συνδέει ένα βακτήριο με το άλλο. Το βακτήριο που επεκτείνει το φύλο του pilus αντιγράφει ένα πλασμίδιο και περνά το αντίγραφο μέσω του σωλήνα στο άλλο βακτήριο. Το πλασμίδιο που καθιστά δυνατή τη σύζευξη ονομάζεται παράγοντας F ή παράγοντας γονιμότητας. Το ανασυνδυασμένο DNA μπορεί να εισαχθεί στον παράγοντα F, ο οποίος μεταφέρει το ξένο DNA μεταξύ βακτηρίων.