Der Unterschied zwischen genomischer DNA und Plasmid-DNA

Es gibt viele faszinierende Unterschiede zwischen Bakterien und anderen Arten von Zellen. Dazu gehört das Vorhandensein von Plasmiden in Bakterien. Diese kleinen, gummibandartigen DNA-Schleifen sind von Bakterienchromosomen getrennt. Plasmide kommen, soweit bekannt, nur in Bakterien und nicht in anderen Lebensformen vor. Und sie spielen eine wichtige Rolle in der modernen Biotechnologie.

Obwohl es Ausnahmen gibt, haben die meisten Bakterien ein einziges kreisförmiges Chromosom. In diesem Chromosom ist der größte Teil des genetischen Materials eines Bakteriums enthalten, das nur bei der Zellteilung repliziert oder kopiert wird. Das Bakterium kann jedoch auch ein oder mehrere Plasmide aufweisen. Einige Plasmide replizieren nur, wenn sich die Zelle teilt, andere werden zu anderen Zeiten kopiert. Es kann mehr als eine Kopie desselben Plasmids in einer Zelle geben, insbesondere wenn das Plasmid unabhängig von der Zellteilung repliziert. Da die DNA-Replikation Energie benötigt, wird eine größere Anzahl von Plasmiden mehr Energie verbrauchen, wenn sich die Zelle teilt. Wenn diese Plasmide jedoch einen Vorteil wie Antibiotikaresistenz bieten, könnten sie diese Belastung in Bezug auf die Vorteile, die sie bieten, mehr als ausgleichen.

Die wichtigsten Unterschiede zwischen DNA in Chromosomen und Plasmiden liegen darin, wo das genetische Material repliziert wird und wie mobil es ist. Gene auf einem Plasmid können viel einfacher zwischen Bakterien übertragen werden als chromosomale DNA.

Ein weiterer interessanter Unterschied zwischen Plasmid- und chromosomaler DNA in Bakterien ist ein Prozess, der als Konjugation bezeichnet wird. Dieser Prozess überträgt Plasmide zwischen Bakterien, manchmal zwischen verschiedenen Bakterienarten, die nur entfernt verwandt sind. Das übertragene Plasmid kann vom Bakterienchromosom getrennt und getrennt bleiben oder ein Teil davon werden. Der Plasmidtransfer war wichtig für den Anstieg der Antibiotikaresistenz. Gene, die Antibiotikaresistenz verleihen, werden häufig auf Plasmiden gefunden und scheinen von einer Bakterienart oder Population auf eine andere übertragen worden zu sein.

Im Allgemeinen haben bakterielle Chromosomen typischerweise eine höhere Kodierungsdichte. Dies bedeutet, dass ein größerer Anteil des Chromosoms aktiv ist und Anweisungen für die Proteinproduktion gibt. Einige Plasmide können nur wenige Gene tragen, das heißt, sie sind viel kleiner als das Chromosom und haben nur eine sehr begrenzte Anzahl von Funktionen.

Chromosomen tragen im Allgemeinen Kerngene, die am Stoffwechsel beteiligt sind, der für das Überleben und das Wachstum des Bakteriums unerlässlich ist. Auf der anderen Seite tragen Plasmide in der Regel nützliche funktionelle "Extras". Zu diesen funktionellen Vorteilen gehören Antibiotika Resistenz, Entgiftung von Schadstoffen oder bei krankheitserregenden Bakterien die Fähigkeit zum Eindringen in Gastgeber.

Plasmide sind zu enorm wichtigen Werkzeugen in der modernen Biotechnologie geworden. Molekularbiologen verwenden häufig Plasmide, um Gene in Bakterien einzuführen. Zunächst verwenden sie Enzyme, um das schleifenförmige Plasmid in eine lineare Form umzuwandeln. Dann spleißen sie die gewünschten Gene in das Plasmid und verwenden andere Enzyme, um die ringförmige Form des Plasmids wiederherzustellen. Schließlich inkubieren sie die Bakterien unter Bedingungen, die die Bakterien zwingen, einige der Plasmide einzubauen. Diese gentechnischen Techniken sind sehr nützlich, um wichtige Proteine ​​wie Insulin und menschliches Wachstumshormon herzustellen, die in der modernen Medizin verwendet werden.