Plasmid là gì? Những ứng dụng plasmid vào đời sống hiện nay

Plasmid là một loại DNA nhỏ được tìm thấy ở vi khuẩn, có thể tự nhân bản và truyền từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác. Plasmid có nhiều ứng dụng trong nghiên cứu và công nghệ sinh học. Ví dụ, plasmid được sử dụng để chuyển gen từ một loài vi khuẩn sang loài khác, tạo ra các loài vi khuẩn có khả năng tổng hợp các sản phẩm sinh học hữu ích như hormone, enzyme, vaccin, và phân tử kháng sinh.

Có nhiều loại plasmid điển hình, như plasmid F, plasmid R, và plasmid ColE. Plasmid F, hay còn gọi là plasmid Fertility, là loại plasmid chuyển gen giới tính và giúp vi khuẩn sản xuất pilus, một cấu trúc dùng để kết nối và truyền DNA sang vi khuẩn khác. Plasmid R, hay còn gọi là plasmid Resistance, chứa các gen đảm nhiệm kháng thuốc và được sử dụng để tạo ra các loài vi khuẩn kháng thuốc. Plasmid ColE, hay còn gọi là plasmid Colicin E, chứa gen mã độc colicin, một loại protein có khả năng giết chết các loài vi khuẩn khác.

Plasmid là gì?

Plasmid là các phân tử ADN mạch đôi dạng vòng, sợi kép, tự tái bản. Chúng được tìm thấy ngoài ADN nhiễm sắc thể và được duy trì trong vi khuẩn như các thực thể độc lập. Plasmid có kích thước đa dạng, từ nhỏ chỉ với kích thước của một bản sao cho tới plasmid lớn có thể có hàng trăm bản sao trong cùng một tế bào. Chúng cũng có thể được tìm thấy trên thực vật nhân thực.

Một plasmid thông thường sẽ chứa các gene-cassettes, cũng như các gene, và mang lại những ưu thế chọn lọc cho tế bào vi khuẩn chứa nó. Mỗi plasmid có một vị trí bắt đầu sao chép và chứa ít nhất một trình tự ADN. Ngoài ra, plasmid còn có khả năng tự sao chép độc lập với ADN nhiễm sắc thể.

Tuy nhiên, plasmid cũng có thể chứa các gene kháng thuốc, gây khó khăn trong việc điều trị bệnh. Điều này làm cho plasmid trở thành một vấn đề quan trọng trong lĩnh vực y học và công nghệ sinh học. Nghiên cứu về plasmid đang được tiến hành để hiểu rõ hơn về tính chất của chúng và tìm cách điều trị các bệnh tật liên quan đến plasmid.

Cấu hình Plasmid

Plasmid là gì và cấu hình Plasmid có gì đặc biệt? Một số điểm cần lưu ý về cấu hình của Plasmid như sau:

ADN plasmid khi chạy điện di có thể xuất điện dưới 5 dạng cấu hình

• Supercoiled – Dạng xoắn siêu đặc biệt hay còn gọi là dạng vòng đóng bằng liên kết hóa trị, trong đó ADN vẫn còn nguyên vẹn với cả hai mạch đều không bị cắt đứt.
• Relaxed Circular – Dạng vòng tháo xoắn, trong trường hợp này ADN vẫn còn nguyên với hai mạch đều không bị cắt, nhưng plasmid đã được enzyme tháo xoắn.
• Supercoiled Denatured – Dạng siêu xoắn biến tính, không phải là một dạng tự nhiên trong cơ thể, thường tạo nên cấu hình plasmid rất chặt, cả hai mạch đều không bị cắt nhưng bắt cặp bổ sung không chính xác và hiện diện với số lượng nhỏ khi bị ly giải quá độ với kiềm.
• Nicked Open-circular – Dạng vòng mở, trong trường hợp này một mạch bị cắt.
• Linear – Dạng mạch thẳng, trong trường hợp này hai mạch bị cắt ở cùng một vị trí.

Cấu hình trên gel biểu thị độ linh động điện di tương đối

• Vòng mở (chậm nhất)
• Mạch thẳng
• Siêu xoắn
• Siêu xoắn biến tính
• Vòng tháo xoắn (nhanh nhất)

Các loại plasmid

Từ việc nắm được khái niệm Plasmid là gì, bạn cũng cần ghi nhớ về các loại Plasmid như sau:

Dựa vào khả năng truyền sang vi khuẩn khác

• Plasmid tiếp hợp: Loại plasmid chứa các tra-gene thực hiện quá trình phức tạp gọi là tiếp hợp, chuyển plasmid sang vi khuẩn khác.
• Plasmid không tiếp hợp: Loại plasmid không tự thực hiện tiếp hợp, cần sự trợ giúp của plasmid tiếp hợp để chuyển sang vi khuẩn khác.
• Plasmid trung gian: Loại plasmid này chỉ mang gene di chuyển, gọi là nhóm di chuyển được, có thể chuyển khi có mặt plasmid tiếp hợp.
• Plasmid không tương hợp: Loại plasmid được sắp xếp dựa vào khả năng cùng tồn tại trong một tế bào, dựa vào cơ chế điều hòa những chức năng thiết yếu của plasmid.

Tóm tắt: Plasmid có thể cùng tồn tại trong một tế bào với nhiều loại khác nhau. Đã tìm thấy 7 loại plasmid khác nhau trong E. coli. Plasmid không tương hợp không thể cùng tồn tại và có thể bị loại khỏi tế bào trong một số trường hợp.

Dựa vào chức năng

• Plasmid Fertility-(F) plasmid – Plasmid giới tính: Mang các tra gene, có khả năng tiếp hợp.
• Plasmid Resistance-(R) plasmid (Plasmid mang tính kháng): Mang các gene có khả năng kháng lại các thuốc kháng sinh hay các chất độc.
• Col-plasmid: Chứa gene mã hóa cho sự tổng hợp colchicine, một protein có thể giết chết các vi khuẩn khác.
• Plasmid phân hủy: Giúp phân hủy các chất lạ như toluene hay salicylic acid.
• Plasmid mang độc tính: Làm cho sinh vật trở thành sinh vật gây bệnh.

Những ứng dụng plasmid

Plasmid là gì và ứng dụng plasmid như nào? – Ứng dụng của plasmid khá phổ biến trong sinh học cũng như những thí nghiệm sinh hóa và di truyền. Cụ thể như sau:

Plasmid giúp nhân bản hoặc biểu hiện các gene cần quan tâm

Plasmid đóng một vai trò quan trọng trong việc nhân bản hoặc biểu hiện các gene. Đây là một công cụ cơ bản trong các quá trình nghiên cứu gen học và sinh học phân tử. Để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng hiện tại, rất nhiều plasmid đã được thương mại hóa với nhiều tính năng khác nhau, bao gồm khả năng chứa các gene mục tiêu, di truyền hóa, và kháng kháng sinh.

Trong ứng dụng đầu tiên của nó, plasmid được gắn chèn vào các gene cần quan tâm. Plasmid này có chứa một hay vài gene kháng kháng sinh cùng gene quan tâm. Qua quá trình gọi là biến nạp (transformation), Plasmid được đưa vào bên trong vi khuẩn.

Sau đó, vi khuẩn được nuôi trên môi trường có chứa kháng sinh. Nhờ gene kháng kháng sinh nằm trên plasmid, những vi khuẩn nhận được plasmid sẽ biểu hiện khả năng kháng kháng sinh. Điều này sẽ giúp chúng sống sót trong môi trường nuôi cấy có chứa kháng sinh tương ứng.

Tuy nhiên, vi khuẩn không nhận được plasmid vì chúng không mang gene kháng kháng sinh này có thể bị tiêu diệt trong môi trường có chứa kháng sinh. Điều này tạo ra một sự tách bạch giữa vi khuẩn có khả năng sống sót và vi khuẩn không có khả năng sống sót.

Sau quá trình tăng sinh, vi khuẩn chứa plasmid sẽ được thu lại và ly giải để phân lập plasmid. Việc này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các kỹ thuật khác nhau, bao gồm sử dụng các hệ thống sắc ký hoặc các phương pháp điện di, để tách plasmid ra khỏi vi khuẩn và thu được một lượng lớn plasmid tinh khiết để sử dụng trong các quá trình nghiên cứu tiếp theo.

Plasmid giúp tạo ra protein với số lượng lớn.

Các vi khuẩn là những sinh vật nhỏ có khả năng sản xuất protein với số lượng lớn. Để làm điều này, ta có thể sử dụng kỹ thuật nuôi cấy vi khuẩn trên các plasmid chứa gen mong muốn. Nhờ đó, các vi khuẩn sẽ được kích hoạt để sản xuất ra số lượng lớn protein cần thiết. Ứng dụng này không chỉ đơn giản và tiết kiệm, mà còn mang lại hiệu quả cao.

Ngoài ra, phương pháp này còn được xem như là cách tạo ra một lượng lớn plasmid, hay nguồn cung cấp protein quan trọng như insulin và kháng sinh. Việc sử dụng kỹ thuật nuôi cấy vi khuẩn trên plasmid không chỉ giúp tăng hiệu quả sản xuất protein, mà còn có thể mở rộng các ứng dụng khác như nghiên cứu gen và sản xuất các loại thuốc mới. Vì thế, phương pháp này đang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sinh học và y học hiện đại.

Để dùng làm thể truyền (vector) thì plasmid cần phải đáp ứng những gì?

• Vùng nhân dòng đa vị chứa các điểm cắt cho các endonucleaza giới hạn, dùng để chèn các ADN nhân dòng.
• Plasmid phải chứa gen để chọn (như gen kháng ampicillin… )
• Điểm khởi động sao chép hoạt động trong E.coli

Lời kết

Tipnhanh đã giải đáp thắc mắc Plasmid là gì đến quý vị và các bạn thông qua bài viết trên đây. Plasmid là một loại ADN phụ, được tìm thấy trong tế bào của một số vi sinh vật như vi khuẩn. Chúng thường chứa những gen không cần thiết cho sự sống của vi sinh vật đó, nhưng lại có thể mang lại lợi ích cho chúng trong những điều kiện đặc biệt.

Mong rằng với những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ, bạn sẽ có thêm kiến thức hữu ích trong cuộc sống về chủ đề plasmid là gì. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về plasmid, bạn có thể tìm đọc các tài liệu khoa học liên quan hoặc thảo luận với các chuyên gia trong lĩnh vực. Chúc bạn luôn học tốt!