Plazmidy jsou ... Funkce plazmidů

Tento článek obsahuje informace o záhadných a komplexních molekulárních strukturách různých buněk, častěji bakterií, - plazmidů. Zde najdete informace o jejich struktuře, účelu, způsobech replikace, obecných charakteristikách a mnohem více.

Jsou to plazmidy

Plazmidy jsou molekuly DNA, které jsou malé velikosti a jsou fyzicky odděleny od buněčných chromozomů genomického typu. Mají schopnost procesu offline replikace. V podstatě se plazmidy nacházejí v bakteriálních organismech. Venku je molekulou, která má kruhový dvojvláknový vzhled. Velmi vzácně se plazmidy nacházejí v archea a eukaryotických organismech.

Plazmidy bakterií zpravidla obsahují genetickou informaci schopnou zvýšit odolnost těla vůči vnějším faktorům, které negativně ovlivňují stav organismu, ve kterém jsou. Jinými slovy, plazmidy mohou snížit účinnost antibiotik v důsledku zvýšené rezistence bakterie samotné. Často dochází k přenosu plazmidů z bakterie na bakterie. Plazmidy jsou strukturálními prvky, které jsou prostředkem účinného přenosu genetické informace horizontálně.

D. Lederberg - molekulární biolog, vědec narozený ve Spojených státech, představil koncept plazmidu v roce 1952.

Velikost a počet plazmidů

Plazmidy jsou struktury, které mají nejrůznější hodnoty. Nejmenší formy mohou obsahovat asi dva tisíce párů bází nebo méně, zatímco druhá, největší formy plazmidů, obsahují několik set tisíc párů základů. Vědět, že to umožňuje nakreslit čarou mezi megaplasmidy a mini-chromozomy. Existují bakterie, které mohou obsahovat plazmidy různých typů. V tomto případě celkové množství jejich genetického materiálu může překročit velikost materiálu hostitelské buňky.

Počet kopií plazmidů v jedné buňce se může značně lišit. Například v jedné buňce může být pouze pár, zatímco v jiné buňce je počet plazmidů stejného typu desítky nebo stovky. Počet je určen replikačním charakterem.

Plazmidy jsou buněčné strukturní prvky schopné autonomní replikace. To znamená, že se mohou replikovat nezávisle, aniž by byly kontrolovány chromozomem. Současně může chromozom řídit samotné plazmidy. V případě přísné kontroly je množství replikovaných plazmidů obvykle malé, přibližně 1-3. Plazmidy malé velikosti jsou častěji vystaveny oslabené kontrole a mohou vytvářet více kopií.

Proces replikace

Bakteriální plazmidy se mohou autonomně replikovat. Tento proces je však podroben různým stupňům chromozomální kontroly. To je způsobeno nedostatkem některých nezbytných genů. Proto se buněčné enzymy podílejí na replikaci plazmidů.

Fáze replikace je rozdělena do fáze iniciace, prodloužení a ukončení. DNA polymeráza začne replikaci až po primárním pájení. Nejprve se otevírá řetězec a nastane podněcování RNA, jeden z řetězců se rozbije a vytvoří se volný konec 3`-OH.

Nejčastěji se zahajovací krok uskutečňuje za působení proteinových katalyzátorů kódovaných plazmidem. Někdy se tytéž proteiny mohou dostat do základního procesu.

Prodloužení dochází pomocí holoenzymu DNA polymerázy III (někdy i) a některých buněčných proteinů sestávajících z repliku.

Ukončení replikace může začít pouze za určitých podmínek.

Principy replikace řízení

Kontrola replikačních mechanismů se provádí ve fázi iniciace replikace. To umožňuje udržet počet plazmidů v přísné míře. Molekuly, které je mohou provádět, zahrnují:

1. RNA s opačnou polaritou.
2. DNA sekvence (iteron).
3. RNA s opačnou polaritou a proteiny.

Tyto mechanismy způsobují frekvenci opakování cyklů rekonstituce plazmidů uvnitř buňky, zaznamenávají také odchylky od frekvenční normy.

Druhy replikačních mechanismů

Existují tři mechanismy replikace plazmidu:

1. Theta mechanismus se skládá ze stupně oddělení dvou řetězců rodičů, syntézy primerové RNA na každém řetězci, iniciaci replikace způsobené růstem kovalentního typu rRNA na obou řetězcích a syntézu odpovídajícího řetězce DNA na rodičovských řetězcích. Navzdory skutečnosti, že proces syntéza probíhá ve stejnou dobu, jeden z řetězců je vedoucí, a druhý je za sebou.
2. Výměna řetězce - vytěsnění DNA syntetizované řetězem DNA jedním z rodičů. Výsledkem tohoto mechanismu je vytvoření jednovláknové DNA s kruhovým tvarem a dvouvrstvé DNA s nadzvednutým povrchem. DNA z jednoho řetězce bude obnovena později.
3. Mechanismus replikačního cyklu - představuje prasknutí jednovláknové DNA pomocí Rep Rep. V důsledku toho se vytvoří 3`-OH skupina, která bude působit jako primer. Tento mechanismus prochází různými proteiny nosné buňky, například helikázou DNA.

Způsoby přenosu

Plazmidy vstupují do buňky pomocí jedné ze dvou cest. První cesta je založení kontaktu mezi nosičovou buňkou a buňkou, která neobsahuje plazmidy, jako výsledek procesu konjugace. Existují konjugační plazmidy v gram-pozitivních a gramnegativních bakteriích. První metoda také zahrnuje přenosy v době transdukce nebo transformace. Druhý způsob se provádí uměle zavedením plazmidu do buňky, musí organismus přežít expresi genů nosných článků, tj buňky získají kompetence.

Provedené funkce

Úlohou plazmidů je zpravidla přenášet určité vlastnosti nosné buňce. Některé z nich mohou mít téměř žádný vliv na fenotypové charakteristiky svého hostitele, zatímco jiné mohou způsobit, že nositel vykazuje vlastnosti, které mu dávají přednost před jinými podobnými buňkami. Tato nadřazenost pomůže hostitelské buňce lépe zažít škodlivé podmínky prostředí, ve kterém žije. Při nepřítomnosti takových plazmidů buňka buď roste špatně a rozvíjí se, nebo úplně umírá.

Plasmidy jsou multifunkční kompozitní buňka. Vykonávají obrovské množství funkcí:

1. Transport genetické informace v průběhu konjugace. To se obvykle provádí pomocí F-plazmidu.
2. Bakteriocinogenní plazmidy řídí syntézu proteinů, což může vést ke smrti jiných bakterií. To se děje hlavně pomocí Col-plazmidů.
3. Hly-plasmid se podílí na syntéze hemolyzínu.
4. Posílit odolnost vůči těžkým kovům.
5. R-plazmid - zvyšuje odolnost proti antibiotickým látkám.
6. Ent-plazmid - umožňuje syntetizovat enterotoxiny.
7. Některé z nich zvyšují stupeň odolnosti vůči ultrafialovému záření.
8. Plazmidy kolonizačních antigenů umožňují, aby bakteriální adheze prošla buněčným povrchem uvnitř těla zvířete.
9. Někteří z jejich zástupců jsou odpovědní za snižování řetězce DNA, tedy za omezení a úpravu.
10. CAM plazmidy způsobují štěpení kafru, plazmidy XYL štěpí xylen a plazmidy SAL - salicylát.

Nejvíce studované druhy

Nejvíce studovaná osoba studovala vlastnosti plazmidů F, R a Col.

F-plazmid je nejvíce známý konjugační plazmid. Představuje epizodu sestávající ze sto tisíc základů párového typu. Má svůj vlastní bod počátku replikace a bod nespojitosti. Stejně jako ostatní plazmidy typu konjugátu se zabývá kódováním proteinů schopných potlačit proces připevnění pili zbývajících bakteriálních organismů ke stěně určité buňky.

Vedle standardních informací obsahuje tra a trb loci, které organizují společný, integrální operon obsahující třicet čtyři tisíc párů základen. Geny v tomto operonu jsou zodpovědné za různé aspekty konjugace.

R-plazmid (faktor) - je molekula DNA a má prstencový tvar. Plazmidová DNA obsahuje informace odpovědné za průběh a realizaci procesu replikace a přenosu odporových vlastností uvnitř buňky příjemce. Rovněž určují úroveň rezistence buněk vůči určitým antibiotikům. Některé R-plazmidy jsou konjugující. Přenos R-faktoru nastává v důsledku transdukce a standardního rozdělení buněk. Mohou být přenášeny mezi různými druhy nebo dokonce rodinami.

Jedná se o tuto formu plazmidů, která často způsobuje problémy při léčbě onemocnění bakteriální povahy s použitím běžně známých antibiotik.

Col-plazmidy jsou zodpovědné za syntézu kolikinu, což je zvláště protein, který může potlačit vývoj a reprodukci všech bakterií s výjimkou samotného nosiče.

Charakteristická klasifikace

Celý klasifikační systém je konstruován v souladu s určitými vlastnostmi plazmidů:

1. Metody replikace a její mechanismus toku.
2. Přítomnost společného kruhu dopravců.
3. Vlastnosti kopie.
4. Topologické vlastnosti plazmidů.
5. Kompatibilita.
6. Ne / konjugační plazmidy.
7. Přítomnost markerového genu umístěného na plasmidu.

Nicméně jakákoli metoda jejich klasifikace obsahuje počátek replikačního bodu.

Oblasti použití plazmidů

Funkce plazmidů, když je používána člověkem, je vytvoření klonované kopie DNA. Plazmidy samotné působí jako vektor. Replikační schopnost plazmidů umožňuje obnovit rekombinantní DNA v nosné buňce. Našli se rozsáhlé využití v genetickém inženýrství. V této oblasti vědy jsou plazmidy uměle vytvořeny pro přenos genetické informace nebo jakoukoli manipulaci s genetickým materiálem.

Koncept těchto buněčných komponent se také nachází v herním průmyslu ("Bioshok"). Plazmidy plní funkci speciálních látek, které jsou schopny poskytnout tělu jedinečné vlastnosti. Je důležité vědět, že herní plazmidy nemají téměř nic společného se skutečnými plazmidy. Ve hře, provedené v žánru střelce s prvky RPG nazývaného Bioshock, jsou plazmidy genetickou modifikací určitých vlastností těla, jejich změnou a způsobem, jakým jim dodávají super schopnosti.