Між бактеріями та іншими видами клітин існує багато інтригуючих відмінностей. Серед них - наявність плазмід у бактеріях. Ці маленькі, схожі на гумку петлі ДНК відокремлені від бактеріальних хромосом. Наскільки відомо, плазміди містяться лише в бактеріях, а не в інших формах життя. І вони відіграють важливу роль у сучасних біотехнологіях.
Хромосоми бактерій
Хоча є винятки, більшість бактерій мають одну кругову хромосому. Більша частина генетичного матеріалу бактерії міститься в цій хромосомі, яка копіюється або копіюється лише при поділі клітини. Однак бактерія може також мати одну або кілька плазмід. Деякі плазміди розмножуються лише тоді, коли клітина ділиться, а інші копіюються в інший час. У клітині може бути більше однієї копії однієї і тієї ж плазміди, особливо якщо плазміда реплікується незалежно від клітинного поділу. Оскільки для реплікації ДНК потрібна енергія, більша кількість плазмід буде споживати більше енергії, коли клітина ділиться. Якщо ці плазміди надають такі переваги, як стійкість до антибіотиків, вони можуть з лишком компенсувати цей тягар з точки зору переваг, які вони надають.
Найважливіші відмінності між ДНК в хромосомах і плазмідах полягають у тому, де реплікація генетичного матеріалу і наскільки він рухливий. Гени в плазміді можуть переноситися між бактеріями набагато легше, ніж хромосомні ДНК.
Спряження
Ще однією цікавою відмінністю плазмідної та хромосомної ДНК у бактерій є процес, який називається кон'югацією. Цей процес переносить плазміди між бактеріями, іноді між різними видами бактерій, які пов’язані лише віддалено. Перенесена плазміда може залишатися чіткою та відокремленою від бактеріальної хромосоми або стати її частиною. Перенесення плазміди мало важливе значення для підвищення стійкості до антибіотиків. Гени, що надають антибіотикорезистентність, часто зустрічаються в плазмідах і, схоже, передаються від одного виду бактерій або популяції до іншого.
Інші відмінності
Загалом, бактеріальні хромосоми зазвичай мають вищу щільність кодування. Це означає, що більша частка хромосоми активна і забезпечує інструкції з виробництва білка. Деякі плазміди можуть нести лише кілька генів, що означає, що вони набагато менші за хромосому і мають лише дуже обмежену кількість функцій.
Хромосоми, як правило, несуть основні гени, які беруть участь у метаболізмі, який є важливим для виживання та росту бактерії. З іншого боку, плазміди, як правило, несуть у собі корисні функціональні «додаткові елементи». Ці функціональні переваги включають антибіотик стійкість, детоксикація шкідливих речовин або у випадку бактерій, що викликають захворювання, здатність до вторгнення a господар.
Значимість
Плазміди стали надзвичайно важливими інструментами сучасних біотехнологій. Молекулярні біологи часто використовують плазміди для введення генів у бактерії. По-перше, вони використовують ферменти для перетворення петлеподібної плазміди в лінійну форму. Потім вони з'єднують бажані гени з плазмідою та використовують інші ферменти, щоб відновити кільцеподібну форму плазміди. Нарешті, вони інкубують бактерії в умовах, які змусять бактерії включати частину плазмід. Ці методи генної інженерії дуже корисні для отримання важливих білків, таких як інсулін та гормон росту людини, які використовуються в сучасній медицині.