Stichwortsonntag
Plasmide
Plasmide kommen in mehrfachen Kopien pro Bakterienzelle vor. Für das Überleben der Bakterienzellen sind sie nicht erforderlich.
Obwohl für den Ablauf des spezifischen Stoffwechsels Plasmide entbehrlich sind, so können sie als Träger bestimmter Gene wichtige Funktionen einer Bakterienzelle steuern. Plasmide sind wichtige Werkzeuge der Molekularbiologie, Genetik, Biochemie und anderer biologischer und medizinischer Bereiche. Sie werden dann als Vektoren bezeichnet und dazu benutzt, um Gene zu vervielfältigen oder zu exprimieren.
Plasmide sind kleine, in der Regel ringförmige, autonom replizierende, doppelsträngige DNA-Moleküle, die in Bakterien und in Archaeen vorkommen können, aber nicht zum Bakterienchromosom (Kernäquivalent) zählen, also extrachromosomal vorliegen. Nur selten treten Plasmide auch in Eukaryoten auf (z. B. als 2-Mikrometer-Ring in Saccharomyces cerevisiae). Ihre Größe beträgt 1 bis über 1000 kBp.
Plasmide können viele verschiedene Gene enthalten. Vermitteln diese Gene z. B. eine Antibiotika-Resistenz, kann daraus für das Wirtsbakterium ein Selektionsvorteil resultieren. Jedes Plasmid enthält mindestens eine Sequenz, die als Replikationsursprung (engl. Origin of Replication, kurz ORI) dient. Ist der Replikationsursprung kompatibel zu dem Bakterienstamm, so kann das Plasmid unabhängig von der chromosomalen DNA repliziert werden. Plasmide sind somit selbstreplizierend (replicons) und werden vererbt. Je nach Art des Replikationsursprungs liegen in einer Bakterienzelle wenige (low-copy) oder sehr viele Kopien (high-copy) vor.
Episome sind Plasmide, die sich in die chromosomale DNA des Wirtsorganismus integrieren können. Dort können sie für lange Zeit verbleiben, werden dabei mit jeder Zellteilung des Wirts mit repliziert und können sogar zu einem integralen Bestandteil seiner DNA werden.
Soll ein DNA-Abschnitt in einen Organismus (Bakterium, Pflanze, Tier, Mensch etc.) eingebracht werden, können ebenfalls Plasmide als Überträger verwendet werden. Bei Tier und Mensch ist dieses Verfahren nur bei Zellen in Zellkultur wirklich etabliert, da dort die Zellen als Monolage gut zugänglich sind. Je nach Zelltyp benötigt man für den Transfer entweder gefällte DNA (Muskelzellen durch Endocytose) oder in Liposomen verpackte DNA. Es existieren weitere Methoden wie Elektroporation, welche die Transfektionseffizienz weiter erhöhen können.
Wichtige Eigenschaften sind:
- Fähigkeit zur Konjugation von Zellen
- Antibiotikaresistenz (vor allem Mehrfachresistenz)
- Enterotoxinbildung
- Bildung von Hämolysen
- Kolonisationsfaktoren (Ansiedlungsfähigkeit)
- Bacteriocinbildung
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