Bacterii uimitoare

Bacteriile sunt organisme incredibil de versatile, care au capacitatea unică de a lua ADN străin și de a se replica ( sau copiați-l. Acest lucru le oferă un avantaj evolutiv și îi ajută să supraviețuiască schimbărilor din mediul lor. De exemplu, bacteriile pot dobândi ADN care le face rezistente la antibiotice.

Genomul bacterian este conținut pe un singur cromozom circular. Acest material genetic plutește liber în celulă, spre deosebire de organismele eucariote în care materialul genetic este închis într-o membrană nucleară.

Bacteriile pot conține uneori cercuri mai mici de ADN, numite plasmide, care au un număr mult mai mic de gene . Plasmidele pot fi schimbate între bacterii într-un proces numit conjugare.

Utilizarea plasmidelor în laborator

Plasmidele pot fi utilizate ca vectori pentru a transporta ADN străin într-o celulă. Odată ajuns în interiorul celulei, plasmida este copiată de aparatul propriu de replicare a ADN-ului celulei gazdă.

În laborator, plasmidele sunt proiectate special astfel încât ADN-ul pe care îl conțin să fie copiat de bacterii.

Elementele esențiale ale plasmidei

Plasmidele concepute de laborator conțin un număr mic de gene care ajută la transformare. Acestea includ:

• O origine a replicării. Aceasta este secvența specifică de nucleotide în care începe replicarea ADN.
• Un site de clonare multiplă. Acest site conține site-uri de recunoaștere pentru enzime de restricție specifice. Aceste enzime de restricție pot fi utilizate pentru a „tăia” plasmida, astfel încât ADN-ul străin să poată fi „lipit” prin ligaturare.
• O genă de rezistență. Această genă codifică o proteină de care au nevoie bacteriile pentru a supraviețui într-un anumit mediu de creștere, de exemplu, atunci când este prezent un antibiotic specific.

Introducerea genelor în plasmide

Bucata de ADN sau gena de interesul este tăiat din sursa sa originală de ADN utilizând o enzimă de restricție și apoi lipit în plasmidă prin ligare.

Plasmida care conține ADN-ul străin este acum gata pentru a fi introdusă în bacterii. Acest proces se numește transformare.

Transformarea bacteriană

Înainte de transformare, bacteriile sunt tratate cu o substanță chimică numită clorură de calciu, care determină pătrunderea apei în celule și le face să se umfle. Aceste bacterii umflate sunt apoi cunoscute sub numele de bacterii competente.

Apoi, ADN-ul plasmidic (care conține ADN străin) este amestecat cu bacteriile competente și soluția este încălzită. ADN-ul plasmidic pătrunde în bacterii prin porii mici creați în membranele celulare. Odată ajuns în celula gazdă, ADN-ul plasmidic este copiat de multe ori de către aparatul propriu de reproducere a ADN-ului bacteriei.

De unde știi dacă a funcționat?

După transformare, bacteriile cresc pe un aliment bogat în nutrienți numit agar. Numai bacteriile care conțin o plasmidă cu rezistență la antibiotice vor crește în prezența antibioticului.

De exemplu, dacă bacteriile sunt cultivate pe agar care conține antibiotic ampicilină, vor supraviețui numai bacteriile care au fost transformate cu o plasmidă care conține gena de rezistență pentru ampicilină.

Bacteriile transformate pot fi apoi cultivate în cantități mari. ADN-ul de interes sau proteina codificată de ADN poate fi apoi izolat și purificat.

Când se folosește transformarea?

Se folosește transformarea bacteriană:

• Pentru a face mai multe copii ale ADN-ului, numit clonarea ADN-ului.
• Pentru a produce cantități mari de proteine umane specifice, de exemplu, insulina umană, care poate fi utilizată pentru a trata persoanele cu diabet de tip I.
• Pentru a modifica genetic o bacterie sau altă celulă.