2) молекулу ДНК небольшого размера в клетках прокариот (+)
3) молекулу РНК
4) двумембранный сферический органоид, характерный для большинства клеток эукариот
Плазмида — это внехромосомный генетический элемент, обычно представленная небольшой двуцепочечной кольцевой молекулой ДНК. Она локализуется в цитоплазме прокариот, поскольку у бактерий отсутствует оформленное клеточное ядро. Плазмида имеет собственный участок начала репликации, поэтому способна копироваться независимо от бактериальной хромосомы, хотя число её копий в клетке может варьировать.
Плазмиды не относятся к обязательным компонентам генома бактерии, однако содержащиеся в них гены могут обеспечивать важные адаптивные свойства. Наиболее значимы гены устойчивости к антибиотикам, детерминанты вирулентности, ферменты метаболизма и факторы, повышающие выживаемость микроорганизма. Некоторые плазмиды являются конъюгативными: они кодируют белки, обеспечивающие перенос ДНК из одной бактериальной клетки в другую при конъюгации, что является механизмом горизонтального переноса генов.
От хромосомы плазмида отличается меньшими размерами, автономной репликацией и преимущественно дополнительным, а не жизненно необходимым набором генов. В отличие от РНК плазмида содержит дезоксирибонуклеотиды, а в отличие от мембранных органоидов не имеет оболочки и не выполняет функции самостоятельного компартмента. Поэтому её определение как небольшой молекулы ДНК в клетках прокариот соответствует основным структурно-функциональным признакам.
| Генетический элемент | Основной состав | Локализация | Репликация | Типичная функция или диагностическое значение |
|---|---|---|---|---|
| Плазмида | Небольшая двуцепочечная ДНК, чаще кольцевая | Цитоплазма прокариот, вне бактериальной хромосомы | Имеет собственный репликатор; число копий варьирует | Перенос генов антибиотикорезистентности, вирулентности и метаболических свойств |
| Бактериальная хромосома | Крупная молекула ДНК с основным геномом клетки | Нуклеоид | Реплицируется перед делением клетки и контролирует жизненно важные функции | Содержит гены, необходимые для роста, деления и базового метаболизма |
| Транспозон | Фрагмент ДНК с генами транспозиции | В составе хромосомы или плазмиды | Перемещается внутри генома или между генетическими элементами | Может распространять гены устойчивости к антибиотикам |
| Бактериофаг | Геном ДНК или РНК в белковом капсиде | Вне клетки и внутри инфицированной бактерии | Реплицируется с использованием ресурсов клетки-хозяина | Вызывает лизис бактерий или переносит бактериальные гены при трансдукции |
| Митохондриальная ДНК | Небольшая кольцевая молекула ДНК | Митохондрии эукариот | Реплицируется внутри мембранного органоида | Кодирует часть белков дыхательной цепи; не является бактериальной плазмидой |
| Ядерная хромосома эукариот | Линейная ДНК, связанная с гистонами | Клеточное ядро | Реплицируется в составе клеточного цикла | Содержит основной генетический материал эукариотической клетки |
Практическое значение плазмид особенно велико при изучении механизмов лекарственной устойчивости бактерий. Обнаружение плазмидных генов методом полимеразной цепной реакции или секвенирования помогает установить генетическую основу устойчивого фенотипа. Передача плазмид между штаммами способствует быстрому распространению множественной антибиотикорезистентности. В молекулярной биологии плазмиды также используются как векторы для клонирования и экспрессии рекомбинантных генов.