बैक्टीरिया का गुणसूत्र और प्लास्मिड

एक बैक्टीरिया में आमतौर पर उसके अधिकांश जीन एक एकल, सामान्यतः गोलाकार गुणसूत्र पर होते हैं जो न्यूक्लियोइड नामक एक सघन क्षेत्र में संकुचित होता है, और इसमें प्लास्मिड भी हो सकते हैं, जो छोटे डीएनए अणु होते हैं और स्वतंत्र रूप से प्रतिकृति करते हैं। गुणसूत्र में वे मुख्य जीन होते हैं जिनकी कोशिका को जीवित रहने के लिए आवश्यकता होती है, जबकि प्लास्मिड में अक्सर सहायक जीन होते हैं, जिनमें एंटीबायोटिक प्रतिरोध और विषाणुता के लिए जिम्मेदार जीन शामिल हैं, जो कोशिकाओं के बीच स्थानांतरित हो सकते हैं।

Definition

बैक्टीरियल गुणसूत्र कोशिका का मुख्य जीनोम है, आमतौर पर एक एकल गोलाकार डीएनए अणु जो न्यूक्लियोइड में संघनित होता है; एक प्लास्मिड एक छोटा, स्वायत्त रूप से प्रतिकृति करने वाला डीएनए अणु है जो सहायक जीन वहन करता है और गुणसूत्र से भिन्न होता है।

Scope

यह विषय बताता है कि बैक्टीरियल जीनोम कैसे व्यवस्थित और संकुलित होता है, गुणसूत्र और अतिरिक्त-गुणसूत्र (प्लास्मिड) डीएनए के बीच का अंतर, प्लास्मिड प्रतिकृति और रखरखाव, और गतिशील, सहायक आनुवंशिक तत्वों के रूप में प्लास्मिड की भूमिका। यह संरचना और कार्य का एक संदर्भ अवलोकन है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।

Core questions

• एक बैक्टीरियल गुणसूत्र को न्यूक्लियोइड में कैसे व्यवस्थित और संकुचित किया जाता है?
• गुणसूत्र डीएनए और प्लास्मिड डीएनए में क्या अंतर है?
• प्लास्मिड कैसे प्रतिकृति करते हैं और एक विभाजित आबादी में स्थिर रूप से बने रहते हैं?
• प्लास्मिड आमतौर पर किस प्रकार के सहायक कार्य करते हैं?

Key concepts

• गोलाकार बैक्टीरियल गुणसूत्र
• न्यूक्लियोइड और गुणसूत्र संघनन
• सुपरकॉइलिंग और न्यूक्लियोइड-एसोसिएटेड प्रोटीन
• प्लास्मिड और प्रतिकृति
• प्रतिकृति की उत्पत्ति
• प्लास्मिड प्रतिलिपि संख्या और असंगति
• टॉक्सिन-एंटीटॉक्सिन रखरखाव प्रणाली
• सहायक (प्रतिरोध और विषाणुता) जीन

Mechanisms

अधिकांश बैक्टीरियल जीनोम एक एकल गोलाकार गुणसूत्र के रूप में व्यवस्थित होते हैं जो कोशिका से कई गुना लंबा होता है, इसलिए इसे सुपरकॉइल्ड लूप्स में मोड़ा जाता है और न्यूक्लियोइड-एसोसिएटेड प्रोटीन और कंडेंसिन-जैसी मशीनरी द्वारा न्यूक्लियोइड में व्यवस्थित किया जाता है, जैसा कि वांग और सहयोगियों द्वारा समीक्षा की गई है। प्लास्मिड अलग प्रतिकृति हैं: प्रत्येक अपनी उत्पत्ति वहन करता है और गुणसूत्र से स्वतंत्र रूप से प्रतिकृति करता है, जिसमें प्रतिलिपि संख्या और असंगति समूह प्रतिकृति नियंत्रण प्रणाली द्वारा निर्धारित होते हैं। कम-प्रतिलिपि प्लास्मिड की स्थिर वंशागति को विभाजन प्रणालियों और टॉक्सिन-एंटीटॉक्सिन लोकी के माध्यम से पश्च-विभाजन हत्या द्वारा मजबूत किया जाता है, जिसे गेर्डेस और सहयोगियों ने एक ऐसी क्रियाविधि के रूप में वर्णित किया है जो उन संतति कोशिकाओं को चुनिंदा रूप से मारती है जो प्लास्मिड खो देती हैं। प्लास्मिड और संबंधित गतिशील तत्व सहायक जीनोम के रूप में कार्य करते हैं जो एंटीबायोटिक-प्रतिरोध निर्धारकों जैसे जीनों को आबादी में फैला सकते हैं।

Clinical relevance

प्लास्मिड बैक्टीरिया के बीच एंटीमाइक्रोबियल प्रतिरोध और कुछ विषाणुता जीनों के प्रसार के लिए एक मुख्य माध्यम हैं, यही कारण है कि उनकी जीव विज्ञान प्रतिरोध महामारी विज्ञान को समझने के लिए केंद्रीय है। यह प्रविष्टि गुणसूत्र और प्लास्मिड जीव विज्ञान को एक क्रियाविधि स्तर पर समझाती है और नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

History

प्लास्मिड शब्द 1952 में जोशुआ लेडरबर्ग द्वारा अतिरिक्त-गुणसूत्र आनुवंशिक निर्धारकों को दर्शाने के लिए पेश किया गया था, और बाद के काम ने प्लास्मिड को स्वायत्त प्रतिकृति के रूप में स्थापित किया। यह पहचान कि प्लास्मिड हस्तांतरणीय प्रतिरोध जीन वहन करते हैं, और बाद में जीनोम-स्केल और न्यूक्लियोइड संगठन के इमेजिंग अध्ययन, जिनकी वांग और सहयोगियों द्वारा समीक्षा की गई, ने एक संरचित गुणसूत्र की आधुनिक तस्वीर को परिष्कृत किया जिसके साथ एक गतिशील सहायक जीनोम होता है।

Key figures

• Joshua Lederberg
• Stanley Cohen
• Kenn Gerdes

Seminal works

• wang-2013
• smillie-2010
• frost-2005

Frequently asked questions

गुणसूत्र और प्लास्मिड में क्या अंतर है?

गुणसूत्र जीवन के लिए आवश्यक मुख्य जीन वहन करता है और आमतौर पर एक एकल बड़ा गोलाकार अणु होता है, जबकि प्लास्मिड एक छोटा, स्वतंत्र रूप से प्रतिकृति करने वाला डीएनए अणु होता है जो सहायक, अक्सर हस्तांतरणीय, जीन वहन करता है।

एंटीबायोटिक प्रतिरोध के लिए प्लास्मिड क्यों महत्वपूर्ण हैं?

कई प्रतिरोध जीन प्लास्मिड पर स्थित होते हैं जिन्हें बैक्टीरिया के बीच कॉपी और स्थानांतरित किया जा सकता है, जिससे प्रतिरोध बैक्टीरियल आबादी के माध्यम से और उनके बीच तेजी से फैल सकता है।