Плазмиды - гэта ... Функцыя плазмид

У гэтым артыкуле ўтрымліваецца інфармацыя пра загадкавыя і складаных малекулярных структурах розных клетак, часцей бактэрый, - плазмидах. Тут вы знойдзеце інфармацыю аб іх будынку, прызначэнні, спосабах рэплікацыі, агульнай характарыстыцы і многае іншае.

Чым з'яўляюцца плазмиды

Плазмиды - гэта ДНК-малекулы, якія маюць маленькі памер і па фізічным становішчу адлучаюцца ад клеткавых храмасом геномной тыпу. Маюць здольнасць да аўтаномнага працэсу рэплікацыі. У асноўным плазмиды сустракаюцца ў бактэрыяльных арганізмах. Вонкава гэта малекула, якая мае кальцавой двухцепочечной выгляд. Вельмі рэдка плазмиды можна сустрэць у архей і эукарыятычнай арганізмаў.

Як правіла, плазмиды бактэрый ўтрымліваюць генетычную інфармацыю, здольную павысіць устойлівасць арганізма да фактараў вонкавага прыроды, якія негатыўна ўплываюць на стан арганізма, у якім яны знаходзяцца. Іншымі словамі, плазмиды могуць зніжаць эфектыўнасць антыбіётыкаў у сувязі з павышэннем ўстойлівасці самой бактэрыі. Часта сустракаецца працэс перадачы плазмид ад бактэрыі да бактэрыі. Плазмиды - гэта структурныя элементы, якія з'яўляюцца сродкам дзейснага пераносу генетычнай інфармацыі гарызантальным спосабам.

Д. Ледерберг - малекулярны біёлаг, вучоны родам з ЗША, увёў паняцце плазмида ў 1952.

Размерные велічыні плазмид і іх колькасць

Плазмиды - гэта структуры, якія маюць самыя разнастайныя велічыні. Драбнюткія формы могуць утрымліваць у сабе каля двух тысяч парных падстаў ці менш, у той час як іншыя, найбуйнейшыя формы плазмид, складаюць у сабе па некалькі сотняў тысяч падстаў парнага тыпу. Веданне гэтага дазваляе правесці рысу паміж мегаплазмидами і міні-храмасомамі. Існуюць бактэрыі, здольныя заключаць у сабе плазмиды рознага тыпу. Пры гэтым агульная сума іх генетычнага матэрыялу можа пераўзыходзіць памер матэрыялу клеткі-гаспадара.

Колькасць копій плазмид, якія знаходзяцца ў адной клетцы, можа моцна вар'іравацца. Напрыклад, у адной клетцы іх можа быць усяго пара, у той час як у іншай лік плазмид аднаго тыпу даходзіць да дзясяткаў ці ж сотняў. Колькасць іх абумоўлена репликационным характарам.

Плазмиды - гэта клеткавыя структурныя элементы здольныя да аўтаномнай рэплікацыі. Гэта значыць, яны могуць реплицироваться самастойна, не падвяргаючыся кантролі храмасомы. У той жа час храмасома можа кантраляваць самі плазмиды. У выпадку са строгім кантролем колькасць реплицируемых плазмид звычайна мала, каля 1-3. Плазмиды дробных памераў часцей падвяргаюцца аслабленаму ўвазе кантролю і могуць ствараць большую колькасць копій.

працэс рэплікацыі

Бактэрыяльныя плазмиды здольныя аўтаномна реплицироваться. Аднак гэты працэс у рознай ступені падвяргаецца хромосомных кантролі. Гэта абумоўліваецца адсутнасцю некаторых неабходных генаў. З прычыны гэтага ў працэс рэплікацыі плазмид ўключаюцца клеткавыя ферменты.

Этап рэплікацыі дзеліцца на стадыю ініцыяцыі, элангацыях і тэрмінацыю. ДНК-полимераза пачне рэплікацыю толькі пасля яе затраўкі пры дапамозе праймера. Спачатку адкрываецца ланцуг і адбываецца праймирование РНК, следам разрываецца адна з ланцугоў і ўтворыцца свабодны 3`-OH канец.

Часцей за ўсё этап ініцыяцыі адбываецца пад дзеяннем бялкоў-каталізатараў, кадаваных плазмидой. Часам гэтыя ж вавёркі могуць уступаць у працэс віработки праймера.

Элангацыях адбываецца пры дапамозе голофермента ДНК-полимеразы III (часам I) і некаторых клеткавых вавёрках, якiя знаходзяцца ў реплисоме.

Тэрмінацыя рэплікацыі можа пачынацца толькі пры наяўнасці некаторых умоў.

Прынцыпы репликационного кантролю

Кантроль механізмаў рэплікацыі ажыццяўляецца на этапе репликационной ініцыяцыі. Гэта дазваляе ўтрымліваць колькасць плазмид ў строгай колькасці. Да малекулам, здольным ажыццяўляць яго, адносяцца:

1. РНК, якія маюць процілеглы палярнасць.
2. ДНК - паслядоўнасць (итерон).
3. РНК, якія маюць процілеглы палярнасць, і вавёркі.

Дадзеныя механізмы абумоўліваюць частату паўтору цыклаў аднаўлення плазмид ўнутры клеткі, яны таксама фіксуюць любыя адхіленні ад нормы частоты.

Віды механізмаў рэплікацыі

Існуе тры механізмы рэплікацыі плазмид:

1. Тэта-механізм складаецца з этапа расплетания 2-х ланцугоў бацькоў, сінтэзу праймера РНК на кожнай ланцугу, репликационной ініцыяцыі за кошт нарастання кавалентная тыпу пРНК на абодвух ланцугах і сінтэзу адпаведнай ланцужкі ДНК на бацькоўскіх ланцугах. Нягледзячы на тое што працэс сінтэзу адбываецца адначасова, адна з ланцугоў з'яўляецца лідэрам, а іншая адстае.
2. Замяшчэнне ланцуга - выцясненне новосинтезированной ланцугом ДНК адной з бацькоўскіх. У выніку такога механізму утворыцца ДНК кальцавой формы одноцепочного тыпу і суперспирализованная ДНК з двума ланцугамі. ДНК з аднаго ланцужка пазней будзе аднаўляцца.
3. Механізм рэплікацыі качанага кольцы - уяўляе сабой разрыў одноцепочной ДНК пры дапамозе бялку Rep. У выніку гэтага ўтвараецца група 3`-OH, якая будзе выступаць у ролі праймера. Дадзены механізм працякае пры дапамозе розных бялкоў клеткі-носьбіта, напрыклад, хеликазы ДНК.

спосабы перадачы

Плазмиды трапляюць у клетку, выкарыстоўваючы адзін з двух шляхоў. Першы шлях - гэта ўсталяванне кантакту паміж клеткай-носьбітам і клеткай, якая не ўтрымлівае плазмид, у выніку працэсу кан'югацыі. Існуюць конъюгативные плазмиды ў бактэрый грамположительных і грамотріцательных. Да першага спосабу таксама ставяцца перадачы ў момант трансдукции або трансфармацыі. Другі шлях ажыццяўляецца штучна, шляхам ўкаранення плазмид ў клетку, пры гэтым арганізм павінен перажыць экспрэсію генаў клеткі-носьбіта, то ёсць набыць кампетэнтнасць клеткі.

якія выконваюцца функцыі

Ролю плазмид, як правіла, заключаецца ў наданні клетцы-носьбіту пэўных уласцівасцяў. Некаторыя з іх могуць практычна не ўплываць на фенатыпічнае характарыстыкі свайго гаспадара, у той час як іншыя здольныя выклікаць праява ў носьбіта уласцівасцяў, якія даюць яму перавагу над іншымі такімі ж клеткамі. Гэта перавагу дапаможа клетцы-гаспадару лепш перажываць шкодныя ўмовы асяроддзя, у якой яна жыве. У выпадкі адсутнасці такіх плазмид клетка альбо будзе дрэнна расці і развівацца, альбо зусім загіне.

Плазмиды - гэта шматфункцыянальная складовая клеткі. Яны выконваюць найвелізарная колькасць функцый:

1. Транспарт генетычнай інфармацыі падчас праходжання кан'югацыі. Звычайна гэта робіць F-плазмид.
2. Бактериоциногенные плазмиды кантралююць бялковы сінтэз, які можа прыводзіць да гібелі іншых бактэрый. Гэтым займаюцца ў асноўным Col-плазмиды.
3. Hly-плазмида займаецца сінтэзам гемолизина.
4. Абумоўліваюць супраціўляльнасць ўздзеяння цяжкіх металаў.
5. R-плазмида - падвышае супраціўляльнасць антыбіятычнымі сродках.
6. Ent-плазмида - дазваляе сінтэзавацца энтеротоксинам.
7. Некаторыя з іх павялічваюць ступень устойлівасці да ўльтрафіялетавага выпраменьвання.
8. Плазмиды каланізацыйнай антыгенаў дазваляюць бактэрыяльнай адгезіі праходзіць на клетачнай паверхні ўнутры арганізма жывёл.
9. Пэўныя з іх прадстаўнікоў адказваюць за разрэз ДНК-ланцуга, то бок, за рэстрыкцыяў, а таксама мадыфікацыю.
10. Плазмиды САМ абумоўліваюць камфорнае расшчапленне, плазмиды XYL расшчапляюць ксілол, а плазмиды SAL - саліцылатаў.

Найбольш вывучаныя віды

Найбольш добра чалавек вывучыў ўласцівасці плазмид F, R і Col.

F-плазмида - гэта самая вядомая конъгативная плазмида. Ўяўляе сабой эписому, якая складаецца з ста тысячы падстаў парнага тыпу. Мае ўласную кропку репликационного пачатку і кропку разрыву. Як і іншыя плазмиды конъюгативного тыпу, займаецца кадаваннем бялкоў, здольных процідзейнічаць працэсу прымацавання пілей астатніх бактэрыяльных арганізмаў да сценкі канкрэтнай клеткі.

Акрамя стандартнай інфармацыі, утрымлівае ў сабе локуса tra і trb, якія арганізуюць агульны, цэласны оперон, які змяшчае ў сабе трыццаць чатыры тысячы парных падстаў. Гены, якія знаходзяцца ў гэтым опероне, адказваюць за разнастайныя аспекты кан'югацыі.

R-плазмида (фактар) - з'яўляецца малекулай ДНК і мае кальцавую форму. ДНК плазмиды складаюць у сабе інфармацыю, якая адказвае за праходжанне і рэалізацыю працэсу рэплікацыі і пераносу рэзісцентный уласцівасцяў ўнутр клеткі-рэцыпіента. Яны ж вызначаюць ўзровень ўстойлівасць клеткі пэўным антыбіётыкаў. Некаторыя з R-плазмид з'яўляюцца конъюгативными. Перадача R-фактару адбываецца ў выніку трансдукции і стандартнага клеткавага дзялення. Яны здольныя перадавацца паміж выдатнымі адзін ад аднаго відамі ці нават сямействамі.

Менавіта гэтая форма плазмид часта выклікае праблемы ў працэсе лячэння захворванняў бактэрыяльнай прыроды пры выкарыстанні вядомых на сёння антыбіятычныя сродкаў.

Col-плазмиды адказваюць за сінтэз колицина - асаблівага бялку, здольнага душыць працэсы развіцця і размнажэння ўсіх бактэрый, акрамя самога носьбіта.

характарыстыка класіфікацыі

Уся сістэма класіфікацыі будуецца ў адпаведнасці з некаторымі ўласцівасцямі плазмид:

1. Спосабы рэплікацыі і яго механізм праходжання.
2. Наяўнасць агульнага круга носьбітаў.
3. Асаблівасці капійныя.
4. Тапалагічныя характарыстыкі плазмид.
5. Сумяшчальнасць.
6. Ня / конъюгативные плазмиды.
7. Наяўнасць маркерная гена, які знаходзіцца на плазмиде.

Аднак у любым спосабе іх класіфікацыі змяшчаецца кропка репликационной ініцыяцыі.

Вобласці ўжывання плазмид

Функцыя плазмид пры выкарыстанні іх чалавекам заключаецца ў спосабе стварэння кланаванай копіі ДНК. Самі плазмиды выступаюць у ролі вектара. Репликационная здольнасць плазмидов дазваляе аднаўляць рэкамбінантныя ДНК у клетцы-носьбіце. Шырокае выкарыстанне яны знайшлі ў геннай інжынерыі. У гэтай галіне навукі плазмиды ствараюцца штучным шляхам для пераносу інфармацыі генетычнага тыпу або якіх-небудзь маніпуляцыйныя дзеянняў з генетычным матэрыялам.

Паняцце аб гэтых клеткавых кампанентах сустракаецца і ў гульнявой індустрыі ( "Биошок"). Плазмиды выконваюць функцыю адмысловых рэчываў, якія здольныя надаць арганізму унікальныя ўласцівасці. Важна ведаць, што гульнявыя плазмиды не маюць практычна нічога агульнага з рэальна існуючымі. У гульні, выкананай у жанры шутэра з элементамі RPG, якая называецца Bioshock, плазмиды з'яўляюцца генетычнай мадыфікацыяй пэўных уласцівасцяў арганізма, іх змяненнем і спосабам надання звышздольнасцямі.