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Un plasmide è un piccolo pezzo circolare di DNA trovato nei batteri. I plasmidi sono diventati strumenti utili in biotecnologia, consentendo agli scienziati di combinare il DNA di diversi organismi in un pezzo continuo di DNA. I plasmidi si replicano da soli durante la divisione cellulare e sono stabili per lunghi periodi, il che significa che sono un ottimo veicolo per conservare singoli geni come i libri in una biblioteca. I plasmidi possono contenere i seguenti tipi di geni: geni di resistenza agli antibiotici, transgeni e geni reporter. Questi tipi di geni plasmidici possono verificarsi in modo naturale o essere progettati dagli scienziati.
Geni di resistenza agli antibiotici
I plasmidi sono una causa di batteri che diventano resistenti agli antibiotici. I plasmidi contengono geni di resistenza agli antibiotici, che producono proteine che proteggono i batteri da farmaci dannosi. I geni di resistenza agli antibiotici possono funzionare in diversi modi. Uno consiste nel pompare l'antibiotico dai batteri, in modo che l'antibiotico non possa legare la sua proteina bersaglio all'interno della cellula. Un altro è degradando l'antibiotico in piccoli pezzi. E un altro è cambiare chimicamente l'antibiotico in modo che non interagisca più con la sua proteina bersaglio. I geni di resistenza agli antibiotici sono anche indicati come marcatori selezionabili nei plasmidi, poiché consentono di selezionare batteri che hanno resistenza in una provetta dopo il trattamento con un antibiotico.
transgeni
In biotecnologia, i plasmidi sono ampiamente utilizzati per isolare un gene da un animale o da una pianta e quindi inserirlo in batteri, il che rende più semplice la modifica e lo studio di quel gene. Un segmento di DNA che viene eliminato enzimaticamente da un organismo e posto in un plasmide batterico è chiamato transgene. La combinazione del transgene e del plasmide si chiama DNA ricombinante, poiché è il DNA di due diverse specie che si fondono insieme.
Geni reporter
I batteri a volte possono espellere un plasmide, quindi gli scienziati che usano i plasmidi per produrre il DNA ricombinante spesso vogliono includere nel plasmide un gene che consente loro di identificare visivamente quale colonia batterica ha batteri che contengono quel plasmide. Per visualizzare facilmente le colonie positive - quelle che hanno il DNA ricombinante - gli scienziati includono geni reporter nel plasmide. Un gene reporter comune è la proteina fluorescente verde (GFP), che emette luce verde alla luce ultravioletta. Un altro gene reporter comune è lacZ, che codifica per un enzima chiamato beta-galattosidasi (beta-gal).Beta-gal rompe il lattosio di zucchero. Inoltre rompe una sostanza chimica incolore chiamata X-gal in uno zucchero e una molecola blu. Quindi le colonie batteriche che hanno il reporter beta-gal appariranno blu.
F-Factor
I batteri hanno modi di scambiarsi informazioni genetiche. Un batterio può condividere i suoi plasmidi con un altro batterio attraverso quella che viene chiamata coniugazione. La coniugazione è la formazione di un tubo sottile - chiamato sex pilus - che collega un batterio ad un altro. Il batterio che estende il pilus sessuale copia quindi un plasmide e passa la copia attraverso il tubo nell'altro batterio. Il plasmide che rende possibile la coniugazione è chiamato fattore F o fattore di fertilità. Il DNA ricombinante può essere inserito nel fattore F, che sposta il DNA estraneo tra i batteri.