Verbazingwekkende bacteriën

Bacteriën zijn ongelooflijk veelzijdige organismen die het unieke vermogen hebben om vreemd DNA op te nemen en te repliceren ( of kopieer) het. Dit geeft hen een evolutionair voordeel en helpt hen veranderingen in hun omgeving te overleven. Bacteriën kunnen bijvoorbeeld DNA verwerven dat ze resistent maakt tegen antibiotica.

Het bacteriële genoom bevindt zich op een enkel circulair chromosoom. Dit genetisch materiaal zweeft vrij in de cel, in tegenstelling tot eukaryote organismen waar het genetisch materiaal is ingesloten in een kernmembraan.

Bacteriën kunnen soms kleinere cirkels van DNA bevatten, plasmiden genaamd, die een veel kleiner aantal genen hebben . Plasmiden kunnen tussen bacteriën worden uitgewisseld in een proces dat conjugatie wordt genoemd.

Plasmiden gebruiken in het laboratorium

Plasmiden kunnen worden gebruikt als vectoren om vreemd DNA in een cel te brengen. Eenmaal in de cel wordt het plasmide gekopieerd door de eigen DNA-replicatiemachines van de gastheercel.

In het laboratorium zijn plasmiden specifiek zo ontworpen dat het DNA dat ze bevatten door bacteriën wordt gekopieerd.

Plasmide essentials

Laboratorium-ontworpen plasmiden bevatten een klein aantal genen die helpen bij transformatie. Deze omvatten:

• Een oorsprong van replicatie. Dit is de specifieke sequentie van nucleotiden waar de DNA-replicatie begint.
• Een meervoudige kloneringssite. Deze site bevat herkenningssites voor specifieke restrictie-enzymen. Deze restrictie-enzymen kunnen worden gebruikt om het plasmide te ‘knippen’ zodat vreemd DNA door ligatie ‘geplakt’ kan worden.
• Een resistentiegen. Dit gen codeert voor een eiwit dat de bacteriën nodig hebben om te overleven in een bepaald groeimedium, bijvoorbeeld wanneer een specifiek antibioticum aanwezig is.

Genen in plasmiden invoegen

Het stukje DNA of gen van rente wordt met behulp van een restrictie-enzym uit de oorspronkelijke DNA-bron gesneden en vervolgens door ligatie in het plasmide geplakt.

Het plasmide dat het vreemde DNA bevat, is nu klaar om in bacteriën te worden ingebracht. Dit proces wordt transformatie genoemd.

Bacteriële transformatie

Vóór transformatie worden bacteriën behandeld met een chemische stof genaamd calciumchloride, die ervoor zorgt dat water de cellen binnendringt en ze doet opzwellen. Deze gezwollen bacteriën staan dan bekend als competente bacteriën.

Vervolgens wordt plasmide-DNA (dat het vreemde DNA bevat) gemengd met de competente bacteriën en wordt de oplossing verwarmd. Het plasmide-DNA komt de bacteriën binnen via kleine poriën die in de celmembranen zijn gemaakt. Eenmaal in de gastheercel wordt het plasmide-DNA vele malen gekopieerd door de eigen DNA-replicerende machinerie van de bacterie.

Hoe weet je of het werkte?

Na transformatie worden bacteriën gekweekt op een voedsel dat rijk is aan voedingsstoffen, agar genaamd. Alleen bacteriën die een plasmide met antibioticaresistentie bevatten, zullen groeien in de aanwezigheid van antibioticum.

Als de bacteriën bijvoorbeeld worden gekweekt op agar met het antibioticum ampicilline, zullen alleen de bacteriën die zijn getransformeerd met een plasmide dat het resistentiegen voor ampicilline bevat, overleven. / p>

Getransformeerde bacteriën kunnen dan in grote hoeveelheden worden gekweekt. Het DNA van belang, of het eiwit waarvoor het DNA codeert, kan vervolgens worden geïsoleerd en gezuiverd.

Wanneer wordt transformatie gebruikt?

Bacteriële transformatie wordt gebruikt:

• Om meerdere kopieën van DNA te maken, genaamd DNA-klonen.
• Om grote hoeveelheden specifieke menselijke eiwitten te maken, bijvoorbeeld humane insuline, dat kan worden gebruikt om mensen met diabetes type I te behandelen.
• Om een bacterie of andere cel genetisch te modificeren.