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Kompaktlexikon der Biologie: Plasmid

Plasmid, Bez. für bei Bakterien und einigen Hefen vorkommende zirkuläre, extrachromosomale, doppelsträngige DNA-Moleküle, die sich als eigenständige genetische Einheit unabhängig vom im Nucleoid bzw. Nucleus lokalisierten Erbgut replizieren können. Sie sind zwischen einem und 200 kb groß und enthalten mindestens einen Abschnitt, der als Replikationsursprung (Ori = origin of replication) dient. Bei Bakterien haben P. mehrere Funktionen. Die so genannten F-Plasmide verleihen Bakterienzellen die Fähigkeit, die Konjugation durchzuführen. Auf diesen Plasmiden sind Gene enthalten, die für die Ausbildung von Pili verantwortlich sind, mit denen sich Konjugationspartner finden. Die Replikation mancher F-Plasmide erfolgt nach dem Rolling-circle-Mechanismus. Durch Sequenzhomologien können P. in das Genom ihrer Wirtszellen integriert werden und auf diese Weise als so genannte Episomen während der Zellteilung oder Konjugation auf eine andere Zelle übertragen werden. Weitere P.-Typen sind neben den so genannten Col-Plasmiden, welche die genetische Information für Colizinogenfaktoren enthalten, die andere Zellen von Escherichia coli abtöten, die R-Plasmide, die Resistenzgene gegen z.B. bestimmte Antibiotika enthalten. Sie sind von großer Bedeutung, da sie zu medikamentenresistenten Krankheitserregern führen können, welche die Bekämpfung bestimmter Bakterien erschweren. Dies ist möglich, weil sie neben den Resistenzgenen auch Gene für Transferfaktoren enthalten, mit denen sich die Resistenz auf andere Zellen ausweiten kann. Die Einnahme bestimmter Antibiotika kann z.B. in der normalen Darmflora zur Ausbildung resistenter Stämme führen. Die Ti-Plasmide von Agrobacterium tumefaciens sind besondere P., die Pflanzenzellen genetisch verändern können.

P. sind als Klonierungsvektoren von unschätzbarem Wert für die molekularbiologische Forschung, da sie durch Transformation in Bakterien eingeschleust werden können. Eine Vielzahl von für gentechnische Zwecke veränderten P., die sich von ursprünglich in Bakterien vorkommenden P. ableiten, stehen für Klonierungen inzwischen zur Verfügung. Sie enthalten neben einem Antibiotika-Resistenzgen, mit dessen Hilfe transformierte von untransformierten Bakterienzellen unterschieden werden können (Selektion), vielfach weitere Gene wie das lacZ-Gen der β-Galactosidase, mit dessen Hilfe Plasmide mit und ohne einklonierte DNA (Insert) unterschieden werden können. Bei der Klonierung ist dabei ein so genannter Polylinker (auch multiple cloning site) von großem Nutzen ( vgl. Abb. ). Er gestattet es, das ringförmige P. mittels bestimmter Restriktionsenzyme zu spalten („schneiden“) und in eine linearisierte Form zu überführen, damit durch Ligation ein DNA-Fragment mit kompatiblen Enden eingefügt werden kann. Aus P. sind eine Reihe von weiteren Klonierungsvektoren wie z.B. Cosmide hervorgegangen.



Plasmid: a Schematische Darstellung eines häufig als Klonierungsvektors verwendeten Plasmids. Die Lage von Genen wie das Ampicillin-Resistenzgen (ApR) sind als Pfeile dargestellt. MCS = Polylinker, ori = Replikationsursprung, Als weitere Information sind Schnittstellen von Restriktionsenzymen (z.B. ScaI, PdiI) außerhalb des Polylinkers angegeben. Zahlen bezeichnen Entfernungen in bp. b Schematische Darstellung eines Polylinkers mit den im Plasmid nur einmal schneidenden Restriktionsenzymen, die für Klonierungen von großem Nutzen sind

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Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

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Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
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Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
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Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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