O que é um plasmídeo e qual é a sua estrutura e uso? Neste artigo você aprenderá tudo sobre os plasmídeos.

Um plasmídeo é uma molécula de DNA pequena, circular, extracromossômica e geralmente de fita dupla encontrada em muitas bactérias . Ele contém informações genéticas adicionais e é replicado de forma autônoma .

Os plasmídeos geralmente consistem em genes que conferem vantagens de sobrevivência aos seus portadores. Por exemplo, os plasmídeos contêm genes que causam resistência a antibióticos ou permitem a produção de toxinas bacterianas .

Muitos plasmídeos contêm o chamado fator de fertilidade, que permite que as bactérias transportadoras se conjugam e, assim, troquem plasmídeos. Dependendo da função dos genes no plasmídeo, pode-se distinguir diferentes formas de plasmídeos, por exemplo:

  • plasmídeos de fertilidade ,
  • plasmídeos de resistência ,
  • plasmídeos de virulência e
  • plasmídeos metabólicos.

Na engenharia genética , os plasmídeos são usados ​​como vetores para o material genético recém-introduzido. Para fazer isso, eles precisam de sua própria origem de replicação ( “origin” ).

Plasmídeo simplesmente explicado

Você pode pensar em um plasmídeo como uma pequena molécula de DNA circular de fita dupla encontrada principalmente em bactérias archaea ou seja, procariontes   . Também ocorre relativamente raramente em eucariotos , como o fermento de padeiro.

Os plasmídeos podem se multiplicar independentemente e não fazem parte do cromossomo bacteriano. Eles também podem conter genes dentro desse código para resistência a antibióticos, por exemplo.

Na engenharia genética, os plasmídeos são usados ​​principalmente para produzir plantas geneticamente modificadas e reproduzir certos genes.

As pequenas moléculas de DNA em forma de anel são encontradas em bactérias e são trocadas entre diferentes células em condições naturais.

Os plasmídeos existem além da informação genética do cromossomo principal. Eles são capazes de se reproduzir de forma autônoma e, portanto, podem ocorrer em várias cópias em uma célula.

Os plasmídeos não são estritamente necessários para a célula, mas geralmente contêm genes que dão vantagem às bactérias. Por exemplo, certos genes garantem que os metais pesados ​​sejam quebrados ou causem resistência aos antibióticos.

Na engenharia genética , os plasmídeos são usados ​​como “ferramentas” de duas maneiras. Primeiro, eles servem como vetores de clonagem para replicar certos genes: o respectivo gene estranho é incorporado ao plasmídeo, que também se replica quando se divide. Em segundo lugar, eles são usados ​​como “vasos de transporte” para introduzir um gene estranho em células de outros organismos, como plantas. A capacidade dos plasmídeos de penetrar em outras células é usada na transformação de plantas com a ajuda de agrobactérias.

construção de plasmídeo

A estrutura de um plasmídeo é semelhante à de um anel. Ele carrega a informação genética na forma de DNA de fita dupla e, como mencionado, ocorre em bactérias e archaea.

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A transferência de genes é a transferência de um ou mais genes para uma célula receptora.

Em biologia molecular, um vetor é um veículo de entrega para a introdução de uma sequência de DNA em uma célula receptora.

Os plasmídeos são frequentemente usados ​​como vetores . Os plasmídeos são moléculas de DNA pequenas, principalmente em forma de anel, encontradas principalmente em bactérias. As bactérias naturalmente usam plasmídeos para trocar sequências de DNA. No entanto, na engenharia genética, os plasmídeos também podem ser usados ​​para transferir DNA para células vegetais, animais e humanas.

Além dos plasmídeos, os vírus também são usados ​​como vetores. Para fazer isso, os vírus são modificados de tal forma que não podem mais danificar as células.

DNA de plasmídeo

Os plasmídeos são moléculas relativamente pequenas . Eles geralmente têm apenas entre 2 kBp e 200 kBp de tamanho. “kBp” significa o termo “kilo pares de bases” e é uma unidade na qual o tamanho das seções de DNA de fita dupla é dado. Um bp denota duas nucleobases opostas que estão conectadas entre si por ligações de hidrogênio . Um “kbp” é 1.000 desses pares de bases.

As moléculas de DNA relativamente maiores dentro de uma bactéria são chamadas de cromossomo bacteriano. Como os plasmídeos não fazem parte desse cromossomo bacteriano, você também pode se referir a eles como moléculas de DNA extracromossômicas.

Uma grande variedade de genes pode estar contida dentro de um plasmídeo (DNA de plasmídeo). Esses genes podem realizar uma ampla variedade de tarefas, como criar resistência a antibióticos. Por esta razão, eles são frequentemente usados ​​na engenharia genética como “ferramentas” para incorporar certas propriedades em criaturas estranhas.

Dentro de cada plasmídeo há uma origem de replicação . Esta é uma sequência específica de ácidos nucleicos que serve como ponto de partida para a replicação do DNA . Nas bactérias, essa origem de replicação também é chamada de “ ORI ” (origem de replicação). Se este ORI for compatível com a cepa bacteriana, o plasmídeo pode se replicar independentemente do cromossomo bacteriano.

Episódio

Em contraste com isso estão os chamados epissomas. Estes são plasmídeos que podem se integrar ao cromossomo bacteriano e replicar com cada divisão celular do hospedeiro. Mas eles também podem existir independentemente.

Epissomas virais, como os de herpesvírus, podem ser encontrados frequentemente em eucariotos. No entanto, estes não se integram ao genoma, mas ao núcleo da célula . Os epissomas de poxvírus podem armazenar -se principalmente no citoplasma .

conjugação de plasmídeo

As bactérias são capazes de transferir e trocar plasmídeos entre si. Este processo também é conhecido como conjugação. O  gene tra desempenha um papel importante aqui, desencadeando essa troca.

Toda a conjugação é parassexual. Isso significa que a troca ocorre sem sexualidade, ou seja, sem fusão de células sexuais e sem meiose . Em vez disso, as bactérias podem trocar seus plasmídeos por meio de uma ponte de plasma.

Os chamados plasmídeos não conjugados não podem ser transferidos independentemente. No entanto, eles podem ser transferidos para outras células bacterianas juntamente com plasmídeos conjugados.

classificação de plasmídeo

Você pode classificar os plasmídeos de acordo com suas funções. É feita uma distinção entre 5 tipos:

  • Plasmídeo de resistência/plasmídeo R : Este plasmídeo contém genes que mostram resistência a venenos ou antibióticos.
  • Plasmídeo de degradação/plasmídeo de degradação : Esta espécie contém informações sobre enzimas que podem degradar substâncias como hidrocarbonetos.
  • Plasmídeo de virulência : Um plasmídeo de virulência transforma uma bactéria em um patógeno.
  • Plasmídeo de fertilidade/plasmídeo F : Este plasmídeo contém os genes tra e, portanto, confere à bactéria a capacidade de conjugar. O plasmídeo F geralmente também é transferido durante a conjugação.
  • Plasmídeo Col : Esses plasmídeos contêm genes que codificam toxinas que são prejudiciais a outras bactérias (=colocinas).

Além desses 5 grupos principais, existem também outros tipos de plasmídeos.

Um exemplo são os chamados plasmídeos indutores de tumor (plasmídeos Ti). Encontram-se em particular nas agrobactérias. Os plasmídeos Ti permitem transferir DNA para os protoplastos das células vegetais e, assim, modificá-los geneticamente. Isso pode levar a crescimentos ou doenças nessas plantas, por exemplo.

uso de plasmídeo

O conhecimento de plasmídeos é usado particularmente na engenharia genética. Aqui eles são usados ​​como “ferramentas” para injetar material genético no organismo alvo como um vetor .

Uma importante aplicação de plasmídeos como vetores é em plantas geneticamente modificadas, as chamadas plantas transgênicas . Aqui o protoplasto da célula vegetal é infectado com uma agrobactéria. Parte da informação do plasmídeo da bactéria é agora introduzida na célula vegetal, permitindo que a planta aprenda novas habilidades, como resistência a antibióticos.

Os exemplos mais conhecidos de plantas transgênicas são o milho transgênico ou o tomate anti-slush .

Outra aplicação dos plasmídeos na engenharia genética é a duplicação de genes .
Aqui, um gene a ser replicado é inserido em plasmídeos contendo genes para resistência a antibióticos. Depois disso, esses plasmídeos são inseridos em bactérias. Em seguida, essas bactérias crescem em um meio que foi tratado com antibióticos. Agora, apenas sobrevivem as bactérias que realmente contêm os plasmídeos com resistência aos antibióticos e, portanto, também o gene desejado. Após a propagação, os genes desejados podem ser extraídos.

Um exemplo importante na duplicação de genes é a produção de insulina . No passado, tinha que ser laboriosamente isolado do pâncreas de porcos, mas hoje pode ser produzido com relativa facilidade por amplificação usando plasmídeos.