Plazmidy bakteryjne zazwyczaj nie zawierają genów metabolizmu podstawowego, ale mogą np. zapewniać oporność na antybiotyki. Plazmidy lub ich fragmenty mogą być przekazywane między komórkami bakteryjnymi w czasie podziału komórki lub w procesach horyzontalnego transferu genów: koniugacji, transdukcji i transformacji. Plazmidy mogą dawać bakteriom przewagę selekcyjną. Znalazły one także zastosowanie w biotechnologii.

Bakterie mają wiele mechanizmów zapobiegających utracie plazmidów przez dzielące się komórki, np. system ccd plazmidu F bakterii Escherichia coli. Ten system tworzą dwa geny: gen ccdA kodujący antidotum oraz gen ccdB kodujący truciznę. Obydwa geny podlegają transkrypcji ze wspólnego promotora. Podczas normalnego funkcjonowania komórki bakteryjnej trucizna pozostaje związana przez antidotum i nie wywiera toksycznego wpływu na gyrazę – enzym usuwający napięcia w nici DNA powstające podczas replikacji materiału genetycznego. Jeśli komórka utraci po podziale plazmid z genami systemu ccd, obecne w jej cytoplazmie nietrwałe antidotum zostaje zdegradowane, a stosunkowo trwała toksyna wiąże się z gyrazą, co prowadzi do śmierci komórki w wyniku uszkodzenia DNA.

Aktywność promotora genów ccdA i ccdB jest hamowana przez produkty tych genów.

Na poniższych schematach przedstawiono funkcjonowanie systemu ccd:

• schemat A – ekspresja genów ccdA oraz ccdB

• schemat B – trucizna unieszkodliwiana przez antidotum

• schemat C – degradacja antidotum i wiązanie trucizny z gyrazą.

image 62 - Plazmidy bakteryjne zazwyczaj nie zawierają genów metabolizmu podstawowego, ale mogą np. zapewniać oporność na antybiotyki. Plazmidy lub ich fragmenty mogą być przekazywane między komórkami bakteryjnymi w czasie podziału komórki lub w procesach horyzontalnego transferu genów: koniugacji, transdukcji i transformacji. Plazmidy mogą dawać bakteriom przewagę selekcyjną. Znalazły one także zastosowanie w biotechnologii. — Na podstawie: U. Zieleniewicz, P. Cegłowski, Mechanizmy stabilnego dziedziczenia plazmidów, „Kosmos” 51(3), 2002.

Wykaż, że horyzontalny transfer genów zwiększa tempo ewolucji adaptacyjnej bakterii.

……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………

Pokaż rozwiązanie

Przykładowe rozwiązanie

• Dzięki horyzontalnemu transferowi genów bakterie nabywają nowych cech takich jak oporność na antybiotyki, które powstały już wcześniej na drodze doboru naturalnego u innych gatunków.

• Dzięki horyzontalnemu transferowi genów staje się możliwe natychmiastowe wykorzystanie gotowych rozwiązań. Przekazany plazmid może kodować np. enzym rozkładający substrat pokarmowy, a powstanie takiego enzymu na drodze doboru naturalnego wymaga dużo czasu.

• Powstanie nowych cech dzięki selekcji naturalnej wymaga dużo czasu oraz dużej zmienności genetycznej. Dużo szybszym sposobem nabycia adaptacji jest przejęcie rozwiązania, które powstało u innego szczepu lub gatunku.

• Przepływ genów między bakteriami zwiększa ich różnorodność genetyczną, a im ona jest większa, tym silniejszy staje się efekt działania doboru naturalnego.

Załóż bezpłatne konto, aby uzyskać dostęp do rozwiązania tego zadania.

Bezpłatna rejestracja

Zobacz zadania przykładowe w naszej bazie zadań