Плазмидите са малки ДНК молекули в клетката, които са физически отделени от хромозомната ДНК и могат да се репликират независимо. Най-често се срещат като малки кръгови, двуверижни ДНК молекули в бактериите, но понякога присъстват и в археите и еукариотните организми.


Съществуват пет основни типа плазмиди: F-плазмиди, R-плазмиди, плазмиди за вирулентност, разграждащи плазмиди и Col-плазмиди.


F-плазмиди


Плазмидите за фертилност, известни също като F-плазмиди, съдържат трансферни гени, които позволяват гените да се прехвърлят от една бактерия в друга чрез конюгация (биологичен процес, при който две бактериални клетки осъществяват пренасянето на генетичния материал от едната клетка в другата). F-плазмидите съставляват широката гама конюгативни плазмиди.

 

F-плазмидите са епизоми - плазмиди, които могат да бъдат вмъкнати в хромозомна ДНК. Бактериите, които имат F-плазмид, са известни като F-положителни (F +), а бактериите, които не съдържат такъв плазмид са F-отрицателни (F–). Когато F-положителна бактерия се конюгира с F-отрицателна бактерия, се получават две F-положителни бактерии. Във всяка бактерия може да има само един F-плазмид.


R-плазмиди

Плазмидите за резистентност или R-плазмидите съдържат гени, които помагат на бактериалната клетка да се защити срещу фактори на околната среда като отрови или антибиотици. Някои резистентни плазмиди могат да бъдат прехвърлени чрез конюгация. Когато това се случи, даден щам бактерии може да стане устойчив на антибиотици. Например бактерията, причиняваща полово предаваната инфекция, гонорея е станала толкова устойчива на клас антибиотици, наречени хинолони, че вместо това Световната здравна организация препоръча при нея да бъдат използвани нов клас антибиотици, наречени цефалоспорини.

 

Бактериите могат дори да станат резистентни към тези антибиотици в рамките на пет години. Прекомерната и необоснована употреба на антибиотици може да доведе до разпространение на резистентни към лекарствата щамове.


Плазмиди за вирулентност

Когато плазмид за вирулентност е вътре в бактерията - гостоприемник, той превръща тази бактерия в патоген с по-изразена болестотворност. Бактериите, причиняващи заболявания, могат лесно да се разпространяват и размножават сред засегнатите хора. Бактерията Escherichia coli (E. coli) има няколко вирулентни плазмида. Е. coli нормално се намира в човешките черва, но някои щамове на Е. coli могат да причинят тежка диария и повръщане. Salmonella enterica е друга бактерия, която съдържа плазмид за вирулентност.


Разграждащи плазмиди

Разграждащите плазмиди помагат на бактерията да смила (разгражда) съединения, които обикновено не се срещат в природата, като камфор, ксилол, толуен и салицилова киселина. Тези плазмиди съдържат гени за специални ензими, които разграждат специфични съединения. Разграждащите плазмиди са конюгативни.


Col-плазмиди

Col-плазмидите съдържат гени, които произвеждат бактериоцини (известни също като колицини), които са протеини, които убиват други бактерии и по този начин защитават бактерията, която е гостоприемник за Col-плазмид. Бактериоцините могат да бъдат открити в много видове бактерии, включително Е. coli, която ги получава от плазмида ColE1.


Приложения на плазмидите

Хората са разработили много приложения за плазмидите, като например софтуер за записване на ДНК последователностите на плазмидите за използването им в множество различни технологии. Плазмидите се използват в генното инженерство за усилване или създаване на много копия на определени гени.

 

При молекулярното клониране (набор от експериментални методи в молекулярната биология) плазмидът е вид вектор. Векторът е ДНК последователност, която може да транспортира чужд генетичен материал от една клетка в друга клетка, където гените могат да бъдат допълнително експресирани и реплицирани. Плазмидите са полезни при клонирането на къси сегменти на ДНК. Също така, плазмидите могат да бъдат използвани за репликиране на протеини, като например инсулин, в големи количества.

 

Освен това плазмидите се изследват като начин за прехвърляне на гени в човешки клетки като част от генната терапия. В клетките може да липсва специфичен протеин, ако пациентът има наследствено заболяване заради генна мутация. Поставянето на плазмид в ДНК би позволило на клетките да синтезират протеин, който им липсва.


Библиография:
Lewin B. et.al. Genes VIII: AND Molecular Biology of the Gene
Nelson, D., and Cox, M.; W.H. Freeman. Lehninger principles of biochemistry (4th ed.)
Alberts B. et.al. Molecular Biology Of The Cell (4th ed.)