Trong một số sách Hóa học, chúng ta thường thấy cụm từ plasmid hay vi khuẩn plasmid. Vậy chính xác thì plasmid là gì? Plasmid của vi khuẩn là gì? Có những loại plasmid điển hình nào? Để có thể hiểu rõ hơn về loại vi khuẩn này, hãy cùng DINHNGHIA.com.vn đi tìm lời giải cho những thắc mắc trên nhé!
Nội dung bài viết
Plasmid là gì?
Plasmids là các phân tử ADN mạch đôi có dạng vòng, sợi kép và có khả năng tự tái bản. Thường chứa các gene-cassettes hoặc gene. Tính chất đặc biệt của chúng là tồn tại bên ngoài ADN nhiễm sắc thể và được duy trì trong vi khuẩn như các thực thể độc lập. Plasmid có kích thước đa dạng, như một plasmid lớn có lên đến vài trăm bản sao trong cùng một tế bào trong khi plasmid bình thường và nhỏ cho kích thước chỉ một bản sao.
Plasmid mang lại ưu thế chọn lọc cho tế bào vi khuẩn chứa nó. Mỗi plasmid có một vị trí bắt đầu sao chép và ít nhất một trình tự ADN. Plasmid cũng có thể tự sao chép mà không phụ thuộc vào ADN nhiễm sắc thể. Plasmid cũng có thể tìm thấy ở sinh vật có nhân thực, chẳng hạn như:
- Ty thể của người có DNA vòng, gốc từ plasmid vi khuẩn, phục vụ hô hấp ty thể.
- Lục lạp của cây xanh chứa các gen gốc hoặc gen đa bào thấp, ví dụ như nấm men Saccharomyces cerevisiae.
Cấu hình Plasmid
Dựa vào khả năng truyền sang vi khuẩn khác
Plasmid là một dạng ADN có thể cùng tồn tại trong một tế bào với nhiều loại khác nhau. Có nghiên cứu chỉ ra có đến 7 plasmid khác nhau được tìm thấy trong khuẩn E. coli. Tuy nhiên, nếu các plasmid không tương hợp hoặc không có quan hệ họ hàng thì thường không thể cùng tồn tại, và có thể bị loại khỏi tế bào.
Dựa vào khả năng trên, ta có cấu hình của plasmid phân loại theo:
Plasmid tiếp hợp là dạng Plasmid thực hiện một quá trình phức tạp gọi là tiếp hợp có chứa các tra-genes chuyển một plasmid sang vi khuẩn khác.
Plasmid không tiếp hợp dạng plasmid là những plasmid không có khả năng tự thực hiện tiếp hợp. Khi có sự hỗ trợ từ plasmid, chúng mới có thể được chuyển sang một vi khuẩn khác.
Dựa vào chức năng
Với các chức năng cụ thể của Plasmid, ta có:
- Plasmid Fertility-(F) plasmid – Plasmid giới tính: Mang các tra gene, có khả năng tiếp hợp.
- Plasmid Resistance-(R) plasmid (Plasmid mang tính kháng): Mang các gene có khả năng kháng lại các thuốc kháng sinh hay các chất độc.
- Col-plasmid: Chứa gene mã hóa cho sự tổng hợp colchicine, một protein có thể giết chết các vi khuẩn khác.
- Plasmid phân hủy: Giúp phân hủy các chất lạ như toluene hay salicylic acid.
- Plasmid mang độc tính: Làm cho sinh vật trở thành sinh vật gây bệnh.
Ứng dụng plasmid
Nhân bản hoặc biểu hiện các gene cần quan tâm
Plasmid đóng vai trò quan trọng trong quá trình nhân bản hoặc biểu hiện các gene quan trọng. Quy trình bắt đầu bằng việc chèn các gene cần thiết vào plasmid, sau đó chuyển vào vi khuẩn thông qua một quá trình gọi là biến nạp (transformation). Sau đó, vi khuẩn được nuôi trên một môi trường chứa kháng sinh.
Kết quả là, những vi khuẩn có plasmid sẽ biểu hiện khả năng kháng kháng sinh và sống sót trên môi trường có chứa kháng sinh tương ứng. Những vi khuẩn không nhận được plasmid có thể bị tiêu diệt vì không mang gene kháng sinh này. Vi khuẩn chứa plasmid sau đó được tách ra, tăng số lượng, thu thập và ly giải để phân lập plasmid. Nhờ vào quy trình này, có nhiều plasmid đã được thương mại hóa.
Tạo ra protein với số lượng lớn
Nhờ việc nuôi cấy các vi khuẩn chứa plasmid mang các gene mong muốn, vi khuẩn có thể sản xuất protein ở mức độ lớn. Khi được kích hoạt, vi khuẩn sẽ bắt đầu quá trình sản xuất protein.
Điều này tạo ra một ứng dụng quan trọng khác của plasmid, đơn giản, tiết kiệm và mang lại hiệu quả cao. Nó cũng được xem là phương pháp để tạo ra một lượng lớn plasmid hoặc nguồn protein như insulin và kháng sinh.
Yếu tố di truyền ngoài thể nhiễm sắc ở vi khuẩn
Yếu tố này thường gặp ở vi khuẩn và một số nấm men. Nó được miêu tả là ngoài các gen nằm trong genophore còn có các Plasmid – yếu tố di truyền ngoài thể nhiễm sắc.
Những plasmid này có thể tồn tại trong tế bào ở dạng tự do hoặc kết hợp với thể nhiễm sắc, có thể có một hoặc nhiều bản sao của cùng một loại trong một tế bào.
Mặc dù không phải là phần cần thiết của cấu trúc tế bào, sự hiện diện của plasmid giúp tế bào có khả năng phân giải một số hợp chất, tăng sức chống chịu với điều kiện nhiệt độ hoặc các chất kháng sinh… Ngoài ra, trong lĩnh vực công nghệ sinh học, chúng được sử dụng để chuyển gen từ một tế bào sang tế bào khác, tạo ra một ngân hàng genophore hoặc biểu hiện gen để sản xuất các protein có hoạt tính sinh học.
Vector
Điều này xảy ra bởi các Plasmid nhân tạo, chúng có thể được sử dụng làm vector trong kỹ thuật di truyền, được sử dụng để tạo nhiều bản sao hoặc biểu hiện các gen cụ thể.
Gen được sao chép sẽ có một Plasmid chèn vào, Plasmid này thường chứa một số tính năng để sử dụng, bao gồm: Một gen quy định khả năng kháng các loại kháng sinh cụ thể, một nguồn gốc sao chép để cho phép các tế bào vi khuẩn sao chép DNA plasmid và nơi nhân bản.
Điều kiện để Plasmid được ứng dụng làm Vector
Để được sử dụng làm vector, các plasmid nhân tạo cần phải có các vùng nhân dòng đa vị chứa các điểm cắt cho các endonucleaza giới hạn. Các endonucleaza này chèn các đoạn ADN nhân dòng.
Ngoài ra, plasmid cần phải chứa gene chọn như kháng ampicillin, cũng như phải có điểm khởi động sao chép hoạt động trong E.Coli.
Xem thêm:
- Các đặc điểm và cấu tạo của trùng kiết lị, so sánh trùng kiết lị và trùng sốt rét
- So sánh đặc điểm cấu tạo của Rêu với Tảo trong thế giới sinh học
- So sánh thường biến và đột biến dựa trên những yếu tố nào? Sinh học 9
DINHNGHIA.com.vn vừa giúp các bạn giải đáp những thắc mắc xoay quanh vấn đề plasmid là gì. Hy vọng rằng, với những thông tin bổ ích vừa rồi các bạn đã có thêm được những kiến thức hữu ích cho cuộc sống.