МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМ. ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА
ФАКУЛЬТЕТ БІОЛОГІЇ, ЕКОЛОГІЇ ТА БІОТЕХНОЛОГІЇ
КАФЕДРА МОЛЕКУЛЯРНОЇ ГЕНЕТИКИ ТА БІОТЕХНОЛОГІЇ
Реферат на тему:
«Плазміди як вектори для клонування та їх застосування в молекулярно-генетичних дослідженнях»
Виконала:
Студентка 401 – А групи
Копчук Наталія
Чернівці – 2013
ЗМІСТ
Вступ……………………………………………………………………..…3
Характеристика плазмід………………………………..……………...4
Типи плазмід……….………………………………………….…….….5
Плазмідні вектори..……………………………………………………...7
Недоліки плазмідних векторів……………………………………...…10
Використання плазмідних векторів в генній інженерії…………..…11
Висновки……………………………………………………………………14
Список використаної літератури……………………………………….…15
Вступ
Плазміда — молекула ДНК, окрема від хромосомної ДНК та здібна до автономної реплікації. Вона звичайно кругла і дволанцюжкова. Плазміди в природі частіше за все зустрічаються у бактерій (ймовірно і архей), іноді в еукаріотів (наприклад, 2-мікронне кільце гриба Дріжджів пивних (Saccharomyces cerevisiae). Розмір плазмід може бути від біля 1 до понад 400 kbp (тисяч пар основ). У одній клітині може бути від одної копії (особливо для великих плазмід) до кількох сотень або навіть тисяч копій тієї ж плазміди (особливо для певних штучних плазмід, сконструйованих для отримання високого числа копій, наприклад, плазміди серії pUC). Термін «плазміда» був вперше введений американським молекулярним біологом Д. Ледербаргом у 1952 році.
Іноді плазміди розглядаються у якості облігатних внутрішньоклітинних мутуалістів, коменсалів або паразитів,на молекулярному рівні організації. Вчені дискутують щодо визнання чи не визнання плазмід самостійними організмами. Одні автори сходяться на тому, що плазміди не є окремими організмами, тоді як відповідно до декотрих класифікацій, їх розглядають в якості повноцінних живих організмів. Плазміди пройшли довгий еволюційний шлях разом зі своїми господарями, тому вважаються мобільною частиною їхгеному — мобіломи, — однак, реплікуються цілком незалежно від нього, оскільки є самостійними репліконами.
Характеристика плазмід
Плазміди - додаткові фактори спадковості, розташовані в клітинах поза хромосом і які становлять кільцеві (замкнуті) або лінійні молекули ДНК.
Передача у спадок
Плазміди здатні подвоюватися ( реплікуватися) автономно, але при цьому вони експлуатують репликаційну систему клітини господаря. Більшість плазмід кодує спеціальні білки - ініціатори реплікації. Ці білки починають процес реплікації, який потім підхоплюється і триває репликаційною системою клітини.
Для кільцевих плазмід відомі кілька механізмів (способів) реплікації:
(rolling cycle),
тетта-механізм,
D-механізм.
Рис.1.1. Кільцева дволанцюгова ДНК плазміда під растровим електронним мікроскопом.
Існує кілька систем класифікації плазмід, що базуються на:
топології (лінійні або кільцеві),
механізмах реплікації,
маркерних генах, що утримуються на плазмідах (наприклад: стійкість до антибіотиків, гени біодеградації ксенобіотиків, системи рестрикції - модифікації, гени синтезу бактеріоцинів і т. д. - або повної відсутності одних),
колі господарів,
копійності,
сумісності,
кон'югативних (здатні до переносу в інші клітини) / некон'югативні.
Незалежно від типу, всі плазміди містять точку ініціації реплікації (ori V).
Типи плазмід
Один метод класифікації плазмід — за їх здатністю переміщатися до інших бактерій. Кон'югативні плазміди містять так звані tra-гени, які виконують складний процес бактеріальної кон'югації, передачи плазмід до іншої бактерії. Некон'югативні плазміди нездібні ініціювати подібний обмін, вони можуть бути «випадково» перенесеними за допомогою кон'югативних плазмід. Проміжний клас плазмід — мобілізаторні, що несуть тільки частину генів, необхідних для передачі. Вони можуть паразитувати на кон'югативних плазмідах, передаваючись у значній кількості тільки в їх присутності.
Плазміди різних типів можуть спільно існувати у клітині. Наприклад, в E. coli знайдено сім різних плазмід. Але «пов'язані» плазміди часто несумісні, в сенсі, що тільки один з них виживає в штамі клітин, завдяки регулюванню життєвих функцій плазміди. Тому, плазміди можуть бути призначені до груп сумісності.
Іншим способом можна класифікувати плазміди за функцією. Існує п'ять головних класів:
Плазміди фертильності (F-плазміди), які містять tra-гени. Здатні до бактеріальної кон'югації.
Плазміди опору (R-плазміди), які містять гени, що можуть надати клітині стійкість проти антибіотику або отрути. Історично відомі як R-фактории, до того як природа плазмід була розкрита.
Col-плазміди, які містять гени для виробництва коліцина, білка, який може вбивати інших бактерій.
Деградаційні плазміди, які допомогають травленню різних речовин, наприклад, толуолу або саліцилової кислоти.
Плазміди отруйності, які перетворюють бактерію на патоген.
Плазміди можуть належати до більш ніж однієї з цих функціональних груп. Плізміди, які існують тільки у одній або декількох копіях в кожній бактерії, знаходяться у небезпеці при поділі клітини, тому що одній із дочерніх бактерій може не достатися жодної копії. Такі плазміди мають системи, що намагаються активно доставити свої копії до обох дочірніх клітин.
Деякі плазміди включають систему «згубної звички» або «постсегрегаціонну систему вбивства» (PSK)". Вони виробляють як довготривалу отруту, так і недовго живучу протиотруту. Дочірні клітини, що зберігають копію плізміди, виживають, але дочірні клітини без плазміди вмирають через отруту від свого батька. Це приклад плазмід, як егоїстичної ДНК.
Рис.2.1. Схематичне зображення бактерії з включеними плазмідами. 1 – хромосомна ДНК. 2 – плазміни.