Плазмидите са ... Функцията на плазмидите

Тази статия съдържа информация за мистериозните и сложни молекулярни структури на различни клетки, по-често бактерии, - плазмиди. Тук ще намерите информация за тяхната структура, цел, методи на репликация, общи характеристики и много други.

Това са плазмиди

Плазмидите са ДНК молекули, които са малки по размер и са физически отделени от клетъчните хромозоми от геномния тип. Имате възможност за процес на офлайн репликация. По същество плазмидите се намират в бактериални организми. Външно е молекула, която има кръгов двулицев външен вид. Много рядко плазмидите могат да се открият в археята и еукариотните организми.

По правило плазмидите на бактериите съдържат генетична информация, способна да увеличи устойчивостта на организма към външни фактори, които оказват негативно влияние върху състоянието на организма, в който са. С други думи, плазмидите могат да намалят ефективността на антибиотиците поради повишената резистентност на самата бактерия. Често има процес на прехвърляне на плазмидите от бактерията към бактерията. Плазмидите са структурни елементи, които са средство за ефективно предаване на генетична информация по хоризонтален начин.

Д-р Льодберг - молекулярен биолог, учен, роден в САЩ, въвежда концепцията за плазмида през 1952 г.

Размер и номер на плазмида

Плазмидите са структури с най-различни стойности. Най-малките форми могат да съдържат около две хиляди базови двойки или по-малко, а другият, най-големите форми на плазмиди, съдържат няколко стотин хиляди чифта бази. Знаейки, това ви позволява да нарисувате линия между мегаплазмидите и мини-хромозомите. Има бактерии, които могат да съдържат плазмиди от различни видове. В този случай общото количество на техния генетичен материал може да надвишава размера на материала на клетката гостоприемник.

Броят копия на плазмиди в една клетка може да варира значително. Например, в една клетка може да има само двойка, докато в друга клетка броят на плазмидите от същия тип достига десетки или стотици. Броят им се определя от репликативния характер.

Плазмидите са клетъчни структурни елементи, способни на автономна репликация. Това означава, че те могат да се реплицират независимо, без да бъдат контролирани от хромозомата. В същото време, хромозомата може да контролира самите плазмиди. В случая на строг контрол, количеството на репликираните плазмиди обикновено е малко, около 1-3. Плазмидите с малък размер по-често са подложени на отслабен контрол и могат да създават повече копия.

Процесът на репликация

Бактериалните плазмиди могат самостоятелно да се реплицират. Този процес обаче е подложен на различни хромозомни контроли. Това се дължи на липсата на някои необходими гени. Следователно клетъчните ензими участват в репликацията на плазмидите.

Степента на репликация е разделена на етапа на иницииране, удължаване и прекратяване. ДНК полимеразата ще започне репликация само след грундиране с праймер. Първо, веригата се отваря и настъпва прайминг на РНК, една от веригите се счупва и се образува свободен 3`-OH край.

Най-често етапът на иницииране се осъществява под действието на протеинови катализатори, кодирани от плазмида. Понякога същите протеини могат да навлязат в процеса на грундиране.

Удължаването се извършва с помощта на холоензим на ДНК полимераза III (понякога I) и някои клетъчни протеини, състоящи се от репликом.

Прекратяването на репликацията може да започне само при определени условия.

Принципи на контрола на репликацията

Контролът на механизмите на репликация се осъществява на стадия на иницииране на репликацията. Това позволява да се запази броят на плазмидите в строго количество. Молекулите, които могат да го изпълняват, включват:

1. РНК с противоположна полярност.
2. ДНК последователност (iteron).
3. РНК, имаща противоположна полярност, и протеини.

Тези механизми причиняват честотата на повтаряне на циклите на разтваряне на плазмидите вътре в клетката, те също регистрират всякакви отклонения от честотната норма.

Видове механизми за репликация

Има три механизма на репликация на плазмида:

1. Тета механизъм Състои се от развиване фаза 2 схема родители РНК синтез грунд за всяко направление, репликацията започване за сметка на увеличаване на PrNK тип ковалентна от двете вериги и синтез на съответната ДНК на вериги родителските верига. Въпреки факта, че процесът на синтез се осъществява едновременно, една от веригите е лидер, а другата е зад.
2. Подмяна на веригата - изместване на ДНК, синтезирана чрез ДНК верига от една от родителските. В резултат на този механизъм се образуват едноверижна пръстеновидна ДНК и двойно усукана ДНК със свръхвиване. ДНК от една верига ще бъде възстановена по-късно.
3. Механизъм за репликация на търкалящ пръстен - представлява разкъсване на едноверижна ДНК, използвайки Rep Rep. В резултат се образува 3`-ОН група, която ще действа като праймер. Този механизъм преминава през различните протеини на носещата клетка, например, хеликазата на ДНК.

Методи на предаване

Плазмидите влизат в клетката с помощта на един от двата пътеки. Първият начин е установяване на контакт между носещата клетка и клетката, която не съдържа плазмиди, в резултат на процеса на конюгиране. Съществуват конюгативни плазмиди в бактерията Грам-положителни и Грам-отрицателни. Първият метод включва и предавания по време на трансдукция или трансформация. Вторият начин се осъществява изкуствено чрез въвеждане на плазмиди в клетката и организмът трябва да оцелее в изразяването на гените на носителя-клетка, т.е. да придобие компетентността на клетката.

Изпълнени функции

Ролята на плазмидите като правило е да придадат на носещата клетка определени свойства. Някои от тях нямат почти никакъв ефект върху фенотипните характеристики на техния хост, докато други могат да накарат носителя да покаже свойства, които дават превъзходство над други подобни клетки. Това превъзходство ще помогне на клетката-домакин да преживее по-добре вредните условия на средата, в която живее. При отсъствието на такива плазмиди, клетката или расте зле и се развива, или напълно умира.

Плазмидите са многофункционална композитна клетка. Те изпълняват огромен брой функции:

1. Транспортиране на генетична информация по време на процеса на конюгиране. Това обикновено се извършва от F-плазмида.
2. Бактериоциногенните плазмиди контролират протеиновия синтез, който може да доведе до смъртта на други бактерии. Това се прави предимно от Col-плазмиди.
3. Hly-плазмид участва в синтеза на хемолизин.
4. Укрепване на устойчивостта на тежки метали.
5. R-плазмид - повишава устойчивостта към антибиотични средства.
6. Ent-плазмид - позволява да се синтезират ентеротоксини.
7. Някои от тях повишават степента на устойчивост на ултравиолетова радиация.
8. Плазмидите на колонизиращите антигени позволяват бактериалната адхезия да премине върху клетъчната повърхност вътре в тялото на животното.
9. Някои от техните представители са отговорни за изрязване на ДНК веригата, т.е. за ограничаване, както и за модификация.
10. CAM плазмидите причиняват разцепване на камфор, плазмидите XYL разцепват ксилол и плазмидите SAL - салицилат.

Най-изследвани видове

Най-добре изучаваният изследва свойствата на плазмидите F, R и Col.

F-плазмидът е най-известен конюгативен плазмид. Тя представлява епизом, състоящ се от сто хиляди фундамента на двойствен тип. Тя има своя собствена точка на произхода на репликацията и точката на прекъсване. Подобно на други плазмиди от типа "конюгат", той се занимава с кодирането на протеини, способни да противодействат на процеса на прикрепване на пили от останалите бактериални организми към стената на определена клетка.

В допълнение към стандартната информация, тя съдържа tra и trb loci, които организират общ, интегрален оперон, съдържащ тридесет и четири хиляди чифта бази. Гените в този оперон са отговорни за различни аспекти на конюгацията.

R-плазмид (фактор) - е ДНК молекула и има пръстеновидна форма. Плазмидната ДНК съдържа информацията, отговорна за хода и осъществяването на процеса на репликация и трансфер на резистентни свойства вътре в клетката-приемник. Те също така определят нивото на резистентност на клетките към някои антибиотици. Някои R-плазмиди са конюгиращи. Прехвърлянето на R-фактор се осъществява в резултат на трансдукция и стандартно разделяне на клетките. Те могат да се предават между различни видове или дори семейства.

Това е тази форма на плазмиди, която често причинява проблеми при лечението на заболявания от бактериална природа, като се използват известните понастоящем антибиотични средства.

Кол-плазмидите са отговорни за синтеза на колицин, специален протеин, който може да потисне развитието и възпроизводството на всички бактерии, с изключение на самия носител.

Характерна класификация

Цялата класификационна система е конструирана в съответствие с определени свойства на плазмидите:

1. Методи на репликация и нейния механизъм на протичане.
2. Наличието на общ кръг превозвачи.
3. Характеристики на копието.
4. Топологични характеристики на плазмидите.
5. Съвместимост.
6. Не / конюгативни плазмиди.
7. Наличието на маркерен ген, разположен на плазмида.

Всеки метод на тяхната класификация обаче съдържа начало на точка на репликация.

Области на приложение на плазмиди

Функцията на плазмидите, когато се използва от хора, е да се създаде клонирано копие на ДНК. Самите плазмиди действат като вектор. Способността на репликацията на плазмидите позволява да се пресъздаде рекомбинантна ДНК в клетка-носител. Намират широко приложение в генното инженерство. В този отрасъл на науката плазмидите се създават изкуствено за предаване на генетична информация или за манипулиране на генетичен материал.

Концепцията за тези клетъчни компоненти се среща и в игралната индустрия ("Bioshok"). Плазмидите изпълняват функцията на специални вещества, които могат да дадат на тялото уникални свойства. Важно е да се знае, че игралните плазмиди нямат почти нищо общо с реалните плазмиди. В играта, изпълнявана в жанра на стрелец с елементи на RPG, наречена Bioshock, плазмидите са генетична модификация на определени свойства на тялото, тяхната промяна и начина, по който те придават супер способности.