Erstaunliche Bakterien

Bakterien sind unglaublich vielseitige Organismen, die die einzigartige Fähigkeit besitzen, fremde DNA aufzunehmen und zu replizieren ( oder kopieren). Dies gibt ihnen einen evolutionären Vorteil und hilft ihnen, Veränderungen in ihrer Umgebung zu überleben. Beispielsweise können Bakterien DNA erwerben, die sie gegen Antibiotika resistent macht.

Das Bakteriengenom ist auf einem einzelnen kreisförmigen Chromosom enthalten. Dieses genetische Material schwebt frei in der Zelle, im Gegensatz zu eukaryotischen Organismen, bei denen das genetische Material in einer Kernmembran eingeschlossen ist.

Bakterien können manchmal kleinere DNA-Kreise enthalten, sogenannte Plasmide, die eine viel geringere Anzahl von Genen aufweisen . Plasmide können in einem als Konjugation bezeichneten Prozess zwischen Bakterien ausgetauscht werden.

Verwendung von Plasmiden im Labor

Plasmide können als Vektoren verwendet werden, um fremde DNA in eine Zelle zu transportieren. Sobald sich das Plasmid in der Zelle befindet, wird es von der DNA-Replikationsmaschinerie der Wirtszelle kopiert.

Im Labor werden Plasmide speziell so entworfen, dass die darin enthaltene DNA von Bakterien kopiert wird.

Plasmid Essentials

Von Labors entworfene Plasmide enthalten eine kleine Anzahl von Genen, die die Transformation unterstützen. Dazu gehören:

• Ein Replikationsursprung. Dies ist die spezifische Sequenz von Nukleotiden, bei der die DNA-Replikation beginnt.
• Eine Mehrfachklonierungsstelle. Diese Stelle enthält Erkennungsstellen für spezifische Restriktionsenzyme. Diese Restriktionsenzyme können verwendet werden, um das Plasmid zu „schneiden“, so dass fremde DNA durch Ligation „eingefügt“ werden kann.
• Ein Resistenzgen. Dieses Gen kodiert für ein Protein, das die Bakterien benötigen, um in einem bestimmten Wachstumsmedium zu überleben, beispielsweise wenn ein bestimmtes Antibiotikum vorhanden ist.

Insertion von Genen in Plasmide

Das Stück DNA oder Gen von Das Interesse wird unter Verwendung eines Restriktionsenzyms aus seiner ursprünglichen DNA-Quelle herausgeschnitten und dann durch Ligation in das Plasmid eingefügt. Das Plasmid, das die fremde DNA enthält, ist nun bereit, in Bakterien inseriert zu werden. Dieser Prozess wird als Transformation bezeichnet.

Bakterielle Transformation

Vor der Transformation werden Bakterien mit einer Chemikalie namens Calciumchlorid behandelt, die bewirkt, dass Wasser in die Zellen eindringt und sie anschwellen lässt. Diese gequollenen Bakterien werden dann als kompetente Bakterien bezeichnet. Als nächstes wird Plasmid-DNA (die die Fremd-DNA enthält) mit den kompetenten Bakterien gemischt und die Lösung erhitzt. Die Plasmid-DNA gelangt durch kleine Poren in den Zellmembranen in die Bakterien. In der Wirtszelle wird die Plasmid-DNA viele Male von der bakterieneigenen DNA-Replikationsmaschinerie kopiert.

Woher wissen Sie, ob sie funktioniert hat?

Nach der Transformation wachsen Bakterien weiter ein nährstoffreiches Lebensmittel namens Agar. Nur Bakterien, die ein Plasmid mit Antibiotikaresistenz enthalten, wachsen in Gegenwart von Antibiotika.

Wenn die Bakterien beispielsweise auf Agar gezüchtet werden, der das Antibiotikum Ampicillin enthält, überleben nur die Bakterien, die mit einem Plasmid transformiert wurden, das das Resistenzgen für Ampicillin enthält / p>

Transformierte Bakterien können dann in großen Mengen gezüchtet werden. Die interessierende DNA oder das von der DNA codierte Protein kann dann isoliert und gereinigt werden.

Wann wird die Transformation verwendet?

Die bakterielle Transformation wird verwendet:

• Um mehrere Kopien von DNA zu erstellen, die als DNA-Klonierung bezeichnet werden.
• Um große Mengen spezifischer menschlicher Proteine herzustellen, beispielsweise Humaninsulin, das zur Behandlung von Menschen mit Typ-I-Diabetes verwendet werden kann.
• Um ein Bakterium oder eine andere Zelle genetisch zu verändern.