Mikrobiologie 1.2

Plasmide werden in den meisten Bakterienzellen gefunden, (in eukaryotischen Zellen sehr selten). Es handelt sich um extrachromosomale, fast immer zirkuläre doppelsträngige DNA-Moleküle, die sich unabhängig vom Bakterienchromosom verdoppeln. Plasmide sind ausgezeichnete genetische Werkzeuge.

Plasmide tragen keine für die Zelle lebensnotwendigen Informationen, verhelfen den Bakterien aber meist zu einem Selektionsvorteil

Resistenzplasmide: Sie tragen Gene, welche die bakterielle Zelle gegenüber einem oder mehreren Antibiotika resistent machen.

Virulenzplasmide: Sie enthalten Gene, welche letzlich die Besiedlung von Wirtsgewebe ermöglichen.

Abbauplasmide: Deren Gene ermöglichen die Produktion von Enzymen, welche den Abbau von Substanzen ermöglichen, die natürlicherweise nicht vorkommen (Xenobiotika).

Fertilitätsplasmide: Die darauf enthaltenen Gene codieren für Proteine, welche den Austausch von DNA zwischen Bakterienzellen via Konjugation ermöglichen. Nur Zellen, welche über ein F- Plasmid verfügen, können DNA auf eine andere Zelle übertragen.

Bei der Transformation wird freie DNA von einer Bakterienzelle auf eine andere Bakterienzelle übertragen.

Die Möglichkeit einer Transformation wird sowohl bei Gram-negativen wie auch bei Gram-positiven Bakterien beobachtet, allerdings sind nicht alle Bakterienarten natürlicherweise dazu in der Lage.

Bei der Transduktion wird zelluläre DNA durch bakterielle Viren (Bakteriophagen, Phagen) von Zelle zu Zelle übertragen.

Die Transduktion setzt voraus, dass bei der normalen Virusreplikation ein Fehler passiert: an Stelle der virale DNA wird irrtümlich ein Teil des Bakterienchromosoms in die Virushülle gepackt. Das Produkt ist ein Viruspartikel, das als transduzierende Partikel bezeichnet wird. Dieses Partikel kann an eine weitere Wirtszelle binden und die DNA in die Zelle einbringen. Weil es sich aber um bakterielle DNA handelt, die irgendwelche Gene enthält, können keine neuen Viruspartikel erzeugt werden. Unter geeigneten Bedingungen wird die Zelle, das neu erhaltene DNA-Fragment ins eigene Genom integrieren.

Bakterien können miteinander über Pili in Kontakt treten. Bei dieser Art von ‚Sexualität’ können sie genetisches Material übertragen, wobei die Spenderzelle (Donor) die Pili ausbildet und damit an die Empfängerzelle (Rezipient) bindet. Es bildet sich zwischen den beiden Zellen vorübergehend eine Zytoplasmabrücke aus, über die der DNA-Transfer erfolgt. Eine solche Konjugation wird nur bei Anwesenheit eines F-Plasmids ermöglicht. In der Spenderzelle F+, die das F-Plasmid enthält, wird die DNA-Doppelhelix des Plasmids getrennt, der eine DNA-Strang gelangt in die Empfängerzelle F–. In beiden Zellen wird die einzelsträngige DNA mit dem komplementären DNA-Strang ergänzt, sodass schliesslich beide Zellen das komplette doppelsträngige Plasmid enthalten.

Die DNA-Aufnahme aus dem umgebenden Medium ist unter Laborbedingungen von grosser Bedeutung, da auf diese Weise gezielt Gene und Plasmide in Bakterien eingeschleust werden können.

Promotor

Transkriptionseinheit (nichttranslatierter 5'-Bereich, codierende Sequenz, nichttranslatierter 3'-Bereich)

Im Bereich des Promotors bindet die RNA-Polymerase an die DNA und startet mit der Synthese der mRNA.

(Zusätzlich kann der Promotor auch regulatorische Sequenzen enthalten, an die Aktivator- oder Repressorproteine binden. Damit wird gesteuert, wann, wie oft und allenfalls in welchen Zelltypen ein Gen abgelesen oder transkribiert werden soll.)