Er zijn veel intrigerende verschillen tussen bacteriën en andere soorten cellen. Onder deze is de aanwezigheid van plasmiden in bacteriën. Deze kleine, rubber-band-achtige lussen van DNA zijn gescheiden van bacteriële chromosomen. Voorzover bekend, worden plasmiden alleen aangetroffen in bacteriën en niet in andere levensvormen. En ze spelen een belangrijke rol in de moderne biotechnologie.

Bacteriële chromosomen

Hoewel er uitzonderingen zijn, hebben de meeste bacteriën een enkelcirkelvormig chromosoom. Het meeste genetische materiaal van een bacterie bevindt zich in dit chromosoom, dat alleen wordt gerepliceerd of gekopieerd wanneer de cel zich deelt. De bacterie kan echter ook een of meer plasmiden hebben. Sommige plasmiden repliceren alleen wanneer de cel zich deelt en andere worden op andere momenten gekopieerd. Er kan meer dan één kopie van hetzelfde plasmide in een cel zijn, in het bijzonder als het plasmide onafhankelijk van de celdeling repliceert. Omdat DNA-replicatie energie vereist, zal een groter aantal plasmiden meer energie verbruiken wanneer de cel deelt. Als deze plasmiden echter een voordeel bieden, zoals antibioticaresistentie, kunnen ze deze last meer dan goedmaken in termen van de voordelen die ze bieden.

De belangrijkste verschillen tussen DNA in chromosomen en plasmiden liggen waar het genetische materiaal wordt gerepliceerd en hoe mobiel het is. Genen op een plasmide kunnen veel gemakkelijker tussen bacteriën worden overgedragen dan chromosomaal DNA.

Conjugatie

Een ander interessant verschil tussen plasmide en chromosomaal DNA in bacteriën is een proces dat conjugatie wordt genoemd. Dit proces brengt plasmiden over tussen bacteriën, soms tussen verschillende soorten bacteriën die slechts ver verwant zijn. Het overgedragen plasmide kan onderscheiden blijven en gescheiden blijven van het bacteriële chromosoom of er onderdeel van worden. Plasmideoverdracht is belangrijk geweest bij het ontstaan ​​van antibioticaresistentie. Genen die resistentie tegen antibiotica verlenen, worden vaak gevonden op plasmiden en lijken te zijn overgedragen van de ene bacteriesoort of populatie naar de andere.

Andere verschillen

In het algemeen hebben bacteriële chromosomen meestal een hogere coderingsdichtheid . Dit betekent dat een groter deel van het chromosoom actief is en instructies geeft voor de eiwitproductie. Sommige plasmiden bevatten mogelijk maar een paar genen, wat betekent dat ze veel kleiner zijn dan het chromosoom en slechts een zeer beperkt aantal functies hebben.

Chromosomen bevatten over het algemeen kerngenen die betrokken zijn bij het metabolisme dat essentieel is voor de bacterie's overleving en groei. Plasmiden dragen daarentegen vaak nuttige functionele "extra's". Deze functionele voordelen omvatten antibioticaresistentie, ontgifting van schadelijke stoffen of in het geval van bacteriën die ziekte veroorzaken, het vermogen om een ​​gastheer binnen te vallen.

Betekenis

Plasmiden zijn enorm belangrijke hulpmiddelen geworden in de moderne biotechnologie . Moleculaire biologen gebruiken vaak plasmiden om genen in bacteriën te introduceren. Ten eerste gebruiken ze enzymen om het lusvormige plasmide in een lineaire vorm te transformeren. Vervolgens splitsen ze de gewenste genen in het plasmide en gebruiken ze andere enzymen om de ringachtige vorm van het plasmide te herstellen. Ten slotte incuberen ze de bacteriën onder omstandigheden die de bacteriën zullen dwingen sommige van de plasmiden op te nemen. Deze genetische manipulatietechnieken zijn zeer nuttig voor het produceren van belangrijke eiwitten zoals insuline en menselijk groeihormoon, die worden gebruikt in de moderne geneeskunde.