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10.2: Genomische DNA in Prokaryoten
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PROTOKOLLE

10.2: Genomische DNA in Prokaryoten

Das Genom der meisten prokaryontischen Organismen besteht aus Doppelstrang-DNA. Sie ist in einem zirkulären Chromosom organisiert ist. Es befindet sich in einer Region des Cytoplasmas, welche als Nucleoid bezeichnet wird. Zur möglichst effizienten Lagerung ist das Chromosom eng gewickelt. Prokaryonten enthalten auch weitere kreisförmige DNA-Stücke, die Plasmide genannt werden. Diese Plasmide sind kleiner als das Chromosom und tragen oft Gene, die adaptive Funktionen wie z.B. Antibiotikaresistenz übertragen.

Genomische Diversität bei Bakterien

Obwohl bakterielle Genome viel kleiner als eukaryontische Genome sind, variieren sie erheblich in Größe und Gengehalt. Eines der kleinsten bekannten bakteriellen Genome ist das von Mycoplasma genitalium. Es ist ein sexuell übertragbarer Erreger, der beim Menschen Harnwegs -und Genitalieninfektionen verursacht. Das Genom des M. genitalium ist nur 580.076 Basenpaare lang und besteht aus 559 (476 kodierende und 83 nicht-kodierende) Genen. Am anderen Ende des Spektrums liegt ein bestimmter Stamm des Sorangium cellulosum. Es handelt sich um ein bodenbewohnendes Bakterium. Das Genom des S. cellulosum ist für ein Bakterium mit 14.782.125 Basenpaaren Länge enorm lang und kodiert 11.599 Gene.

Bakterien können durch Plasmide Antibiotikaresistenzen entwickeln

Vor der Entdeckung von Antibiotika konnten schon kleinere Verletzungen zum Tod führen. Einfache bakterielle Infektionen konnten nämlich nicht aufgehalten werden. Die Entdeckung des Penicillins im Jahre 1928 läutete die Ära der Antibiotika ein. Sie wurde durch revolutionäre medizinische Behandlungsmethoden und eine Erhöhung der Lebenserwartung gekennzeichnet. Der übermäßige Einsatz von Antibiotika bei Menschen und landwirtschaftlichen Nutztieren hat jedoch dazu geführt, dass einige Bakterien Resistenzen gegenüber Antibiotika entwickelt haben. Dadurch sind diese weniger wirksam oder unwirksam geworden. Antibiotika-Resistenzgene können auf Plasmiden übertragen werden. Das ist problematisch, da viele Bakterien Plasmide mit entfernt verwandten Arten austauschen können. Dieser Prozess wird als bakterielle Konjugation bezeichnet. Antibiotikaresistenzen können sich daher schnell durch Bakterienpopulationen verbreiten, was die dringende Notwendigkeit der Entwicklung neuer Antibiotika unterstreicht.


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