Existuje mnoho zajímavých rozdílů mezi bakteriemi a jinými druhy buněk. Mezi nimi je přítomnost plazmidů v bakteriích. Tyto malé smyčky DNA podobné gumičce jsou oddělené od bakteriálních chromozomů. Pokud je známo, plazmidy se nacházejí pouze v bakteriích, nikoli v jiných formách života. A hrají důležitou roli v moderní biotechnologii.
Bakteriální chromozomy
I když existují výjimky, většina bakterií má jeden kruhový chromozom. Většina genetického materiálu bakterie je obsažena v tomto chromozomu, který se replikuje nebo kopíruje, pouze když se buňka dělí. Bakterie však může mít také jeden nebo více plazmidů. Některé plazmidy se replikují, pouze když se buňka dělí, a jiné se kopírují jindy. V buňce může být více než jedna kopie stejného plazmidu, zvláště pokud se plazmid replikuje nezávisle na buněčném dělení. Protože replikace DNA vyžaduje energii, větší počet plazmidů spotřebuje více energie, když se buňka rozdělí. Pokud tyto plazmidy poskytují výhodu, jako je rezistence na antibiotika, mohou však tuto zátěž více než vyrovnat, pokud jde o výhody, které poskytují.
Nejdůležitější rozdíly mezi DNA v chromozomech a plazmidech spočívají v tom, kde se genetický materiál replikuje a jak je mobilní. Geny na plazmidu mohou být přenášeny mezi bakteriemi mnohem snadněji než chromozomální DNA.
Časování
Dalším zajímavým rozdílem mezi plazmidovou a chromozomální DNA v bakteriích je proces zvaný konjugace. Tento proces přenáší plazmidy mezi bakteriemi, někdy mezi různými druhy bakterií, které jsou jen vzdáleně příbuzné. Přenesený plazmid může zůstat odlišný a oddělen od bakteriálního chromozomu nebo se stát jeho součástí. Přenos plazmidu byl důležitý při zvyšování rezistence na antibiotika. Geny, které propůjčují rezistenci na antibiotika, se často nacházejí na plazmidech a zdá se, že byly přeneseny z jednoho bakteriálního druhu nebo populace na jiný.
Další rozdíly
Obecně mají bakteriální chromozomy obvykle vyšší hustotu kódování. To znamená, že větší část chromozomu je aktivní a poskytuje pokyny pro produkci bílkovin. Některé plazmidy mohou nést pouze několik genů, což znamená, že jsou mnohem menší než chromozom a mají jen velmi omezený počet funkcí.
Chromozomy obecně nesou základní geny, které se účastní metabolismu, který je nezbytný pro přežití a růst bakterie. Na druhé straně mají plazmidy tendenci nést užitečné funkční „doplňky“. Mezi tyto funkční výhody patří antibiotikum rezistence, detoxikace škodlivých látek nebo v případě bakterií způsobujících nemoci schopnost napadnout a hostitel.
Význam
Plazmidy se staly nesmírně důležitými nástroji moderní biotechnologie. Molekulární biologové často používají plazmidy k zavedení genů do bakterií. Nejprve pomocí enzymů transformují smyčkovitý plazmid do lineární formy. Poté spojí požadované geny do plazmidu a pomocí dalších enzymů obnoví kruhový tvar plazmidu. Nakonec inkubují bakterie za podmínek, které bakterie donutí začlenit část plazmidů. Tyto techniky genetického inženýrství jsou velmi užitečné pro produkci důležitých proteinů, jako je inzulín a lidský růstový hormon, které se používají v moderní medicíně.