ההבדל בין דנ"א גנומי לדנ"א פלסמיד

ישנם הבדלים מסקרנים רבים בין חיידקים לסוגים אחרים של תאים. בין אלה נוכחותם של פלסמידים בחיידקים. לולאות DNA קטנות דמויי רצועת גומי נפרדות מכרומוזומי חיידקים. ככל הידוע, פלסמידים נמצאים רק בחיידקים ולא בצורות חיים אחרות. והם ממלאים תפקיד חשוב בביוטכנולוגיה המודרנית.

למרות שישנם יוצאים מן הכלל, לרוב החיידקים יש כרומוזום מעגלי יחיד. רוב החומר הגנטי של חיידק כלול בכרומוזום זה, המועתק או מועתק רק כאשר התא מתחלק. עם זאת, לחיידק יכול להיות גם פלסמיד אחד או יותר. חלק מהפלסמידים משכפלים רק כאשר התא מתחלק, ואחרים מועתקים בזמנים אחרים. יכול להיות שיש יותר מעותק אחד של אותו פלסמיד בתא, במיוחד אם הפלסמיד משכפל ללא תלות בחלוקת התא. מכיוון ששכפול DNA דורש אנרגיה, מספר גדול יותר של פלסמידים יצרכו יותר אנרגיה כאשר התא מתחלק. אם פלסמידים אלה מקנים יתרון כגון עמידות לאנטיביוטיקה, הם עשויים אולי לפצות על נטל זה מבחינת היתרונות שהם מספקים.

ההבדלים החשובים ביותר בין דנ"א בכרומוזומים ופלסמידים נעוצים במקום בו משוכפל החומר הגנטי ובאיזו ניידותו. ניתן להעביר גנים על פלסמיד בין חיידקים בקלות רבה יותר מאשר דנ"א כרומוזומלי.

הבדל מעניין נוסף בין פלסמיד ל- DNA כרומוזומלי בחיידקים הוא תהליך הנקרא צמידה. תהליך זה מעביר פלסמידים בין חיידקים, לעיתים בין מינים שונים של חיידקים שקשורים רק רחוק. הפלסמיד שהועבר עשוי להישאר מובחן ונפרד מכרומוזום החיידקים או להפוך לחלק ממנו. העברת פלסמיד הייתה חשובה בעליית העמידות לאנטיביוטיקה. גנים המעניקים עמידות לאנטיביוטיקה נמצאים לעיתים קרובות בפלסמידים ונראה כי הם הועברו ממין חיידקי אחד או אוכלוסיה לאחרת.

באופן כללי, כרומוזומי חיידקים בדרך כלל בעלי צפיפות קידוד גבוהה יותר. המשמעות היא שחלק גדול יותר מהכרומוזום פעיל ומספק הוראות לייצור חלבונים. חלק מהפלסמידים עשויים לשאת רק כמה גנים, מה שאומר שהם קטנים בהרבה מהכרומוזום ויש להם רק מספר מוגבל מאוד של פונקציות.

כרומוזומים בדרך כלל נושאים גנים מרכזיים, המעורבים בחילוף חומרים החיוני להישרדותו ולצמיחתו של החיידק. לעומת זאת, פלסמידים נושאים "תוספות" פונקציונליות שימושיות. יתרונות פונקציונליים אלה כוללים אנטיביוטיקה עמידות, ניקוי רעלים של חומרים מזיקים או במקרה של חיידקים הגורמים למחלות, היכולת לפלוש א מנחה.

פלסמידים הפכו לכלי חשוב מאוד בביוטכנולוגיה המודרנית. ביולוגים מולקולריים משתמשים לעיתים קרובות בפלסמידים כדי להכניס גנים לחיידקים. ראשית, הם משתמשים באנזימים כדי להפוך את הפלסמיד בצורת לולאה לצורה ליניארית. לאחר מכן, הם מחלקים את הגנים הרצויים לפלסמיד ומשתמשים באנזימים אחרים כדי לשחזר את צורתו הדומה לטבעת. לבסוף, הם דוגרים את החיידקים בתנאים שיאלצו את החיידקים לשלב חלק מהפלסמידים. טכניקות הנדסה גנטיות אלה יעילות מאוד לייצור חלבונים חשובים כגון אינסולין והורמון גדילה אנושי, המשמשים ברפואה המודרנית.