يتألف جينوم البكتريا من كروموسوم بهيئة جزيئة دائرية مفردة. إضافة إلى الكروموسوم، تمتلك العديد من البكتريا جزيئات DNA دائرية صغيرة تعرف بالبلازميدات. إن مصطلح "بلازميد" قد استخدم أصلاً من قبل Lederberg عام 1952 ليصف عناصر وراثية خارج كروموسومية والذي تطور ليصبح :

عناصر وراثية خارج كروموسومية extra-chromosomal elements لها القابلية على التضاعف ذاتياً أي أنها وحدات مستقلة autonomous units، وتورث بشكل ثابت توجد هذه الجزيئات في البكتريا الموجبة والسالبة لصبغة غرام بالإضافة إلى بعض الخمائر والفطريات .معظم البلازميدات هي جزيئات DNA مزدوجة الشريط دائرية مغلقة تساهمياً covalently closed circular double stranded DNA molecules (شكل 1).

شكل (1) : (A) كروموسوم بكتيري (الدائرة الكبيرة) مع (B) بلازميده (الدائرة الصغيرة) كما يبدوان تحت المجهر الالكتروني (تصميم المؤلف)

توجد بعض البلازميدات بنسخة واحدة بالخلية، بينما توجد الأخرى بعدة نسخ. يدعى النوع الأول من السيطرة بنظام السيطرة مفرد النسخة single copy control والذي يشبه الكروموسوم البكتيري ويتضاعف لمرة واحدة لكل جيل. إن بلازميد النسخة الواحدة single copy plasmid يحافظ وبكفاءة على تماثله مع الكروموسوم البكتيري. تسمح أنظمة السيطرة متعددة النسخ لعدة تضاعفات للجيل الواحد، وهذا ينتج في عدة نسخ للبلازميد لكل بكتريا. توجد البلازميدات متعددة النسخ multicopy plasmids بعدد ملحوظ (نموذجيا 10 إلى 20 نسخة) لكل كروموسوم بكتيري. ولابد من ملاحظة أن البلازميدات قليلة النسخ تقع تحت تنظيم أكثر تشددا لتضاعفها من تلك البلازميدات متعددة النسخ. تنتقل بعض البلازميدات والـ episomes بين الخلايا بواسطة عملية اقترانية conjugative process (والتي تتضمن اتصال مباشر بين الخلايا الواهبة donor cells والخلايا المستلمة recipient cells). إن خاصية عملية النقل في بعض الحالات يحدث فيها في بعض الأحيان أن تنتقل جينات العائل البكتيرية مع DNA البلازميد (أو DNA الـ episomes)، وهكذا تلعب هذه الأحداث دوراً رئيسياً في تبادل المادة الوراثية بين البكتريا. بشكل عام، تحمل البلازميدات الجينات التي هي ليست أساسية لوظيفة البكتريا ولكنها تلعب دور مهم في دورة الحياة ونمو العوائل البكتيرية .تسرع بعض البلازميدات عملية الجماع بين البكتريا، وتدعى بعوامل الخصوبة F factors (أنظر أدناه)، بينما تحمل الأخرى جينات تقتل بكتريا أخرى، والتي تدعى بـ Col factors (تنتج بعض السلالات البكتيرية البكتريوسين bacteriocin والذي يمكن له أن يقتل السلالات المنافسة) (شكل 2).

شكل (2): إنتاج الـ colicin النادر الذي يسمم البيئة بالنسبة للخلايا الخالية من هكذا بلازميد. ولو أن تخليق وتحرر الـ  colicin هو عملية مميتة حتما (A) ،ولكن الخلايا المحتوية على هكذا بلازميدات تكون منيعة للـ colicin الخارجي (B) (تصميم المؤلف).

إن البكتريوسين والذي يقتل سلالات بكتريا القولون يدعى بالكوليسين colicin والذي ينتج فقط من قبل تلك السلالات التي تحمل بلازميدات متخصصة تدعى هذه السلالات بالـ colicinogenic وتدعى البلازميدات بـ Col factors. ويمكن لبعض البلازميدات، كما في Col E1، أن تنتقل لخلايا عائلة أخرى وذلك عبر الاقتران .conjugation

بعض البكتريا المقاومة للمضادات الحيوية تحتوي على بلازميدات، تدعى بالـ R- factors، والتي تحمل جينات المقاومة لعدة مضادات حيوية كما في streptomycin والـ sulphonamide والـ tetracycline . إن واحدة من الصفات التي تجعل البلازميدات في طليعة علم الأحياء المجهرية هو قابليتها على حمل ونقل الجينات المشفرة إلى المقاومة للمركبات المضادة للأحياء المجهرية .ينتشر هذا النوع من البلازميدات في البكتريا ويمكن أن ينتقل بين أنواع مختلفة من الأحياء المجهرية، وهذه هي الخاصية الوراثية التي تمثل مشكلة طبية خطيرة جداً في البشر والحيوانات. تدعى هذه البلازميدات بـ R plasmids والتي تحتوي على العديد من الجينات والتي تشفر لمقاومة مدى واسع من المركبات المضادة للأحياء المجهرية، والتي تحتوي على المضادات الحيوية antibiotics، المعادن الثقيلة heavy metals المقاومة للعناصر المطفرة mutagenic agents كما في بروميد الاثيديوم أما بالنسبة لتركيبها، فان R plasmids هي بلازميدات اقترانية حيث تقع جينات التضاعف والنقل في جزء معين منها، بينما تقع جينات المقاومة بجزء آخر . ان أهم ما يذكر في المجال التطبيقي هو استخدام بعض البلازميدات وبشكل واسع في تجارب الهندسة الوراثية . على الرغم من احتواء بعض البلازميدات على مئات الآلاف من الأزواج القاعدية إلا أن معظم البلازميدات تكون دائرية الشكل وبطول عدة الآلاف من الأزواج القاعدية فقط. إن امتلاك البلازميدات لمنشأ التضاعف origin of replication جعلها قادرة على أن تتضاعف بشكل مستقل عن الكروموسومات البكتيرية.

مواضيع ذات صلة

آليات الاقتران mechanisms of conjugation

الاقتران conjugation

اليات انتقال الجينات في البكتريا

تبادل المعلومات الوراثية واليات التنظيم الوراثي في البكتيريا

Putting DNA Back into Cells

Vectors for Higher Cells

GENE TRANSFER

The Bacterial Genome

A Phage Vector for Bacteria

دور الفطريات في الدراسات الوراثيةRole of Fungi in Genetic Studies

الحوامض النوويـــة

تنظيم جينوم الاحيـــاء