19 3.2.3 Genetische Organisation einer Bakterienzelle - Medi

3.2.3 Genetische ­Organisation ­einer ­Bakterienzelle
Merke!
Meistens werden mehrere Gene gleichzeitig abgelesen – ein Vorgang, den man polycistronisch
nennt.
Folge: Wird dem Patienten als Antibiotikum Penicillin verabreicht, so zeigen sich alle Bakterien
davon unbeeindruckt, die diese genetische Zusatzinformation besitzen. Sie haben also durch
den Plasmidaustausch einen bedeutenden Selektionsvorteil erworben.
Plasmide
Merke!
Plasmide sind kleine extrachromosomale ringförmige DNA-Moleküle, die zusätzlich zur chromosomalen Erbinformation in der Zelle vorliegen können. In der Regel enthalten diese
Plasmide Gene, die z. B. eine Resistenz gegen Antibiotika vermitteln. Solche Resistenzen nennt man R-Faktoren. Sie können an bestimmten Stellen in das Hauptchromosom
integriert werden, woraufhin ihre genetische
Information abgelesen wird.
Plasmide haben aber auch die Fähigkeit, sich
unabhängig vom Hauptchromosom zu replizieren. So können sehr viele Plasmidkopien
hergestellt werden, welche z. B. die entsprechenden Resistenzgene besitzen.
Eine weitere wissenswerte Eigenschaft der
Plasmide ist, dass sie zwischen den Bakterien (sogar zwischen unterschiedlichen Spezies)
ausgetauscht werden können. Dadurch können Bakterien z. B. eine Resistenz erhalten, die
sie nicht selbst durch eine (sehr unwahrscheinliche) Mutation erworben haben.
Es werden aber nicht nur Resistenzen ausgetauscht, sondern auch F-Faktoren (Fertilitätsfaktoren) und weitere Virulenzfaktoren. Solche
Virulenzfaktoren übertragen z. B. Eigenschaften, die ein Bakterium aggressiver und pathogener machen. Beispiele für plasmidcodierte
und damit austauschbare Eigenschaften sind
Toxine und bakterielle Strukturen wie Fimbrien.
Die Fähigkeit der Bakterien, untereinander Plasmide auszutauschen, hat weitreichende praktische Folgen. Leidet ein Patient z. B. an einer
Infektion mit Bakterien, die eine plasmidcodierte Antibiotikaresistenz gegen Penicillin aufweisen, kann sich die Resistenz auch auf andere,
vorher nichtresistente Bakterien ausbreiten.
Plasmide sind doppelsträngige, ringförmige,
­extrachromosomale DNA.
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Parasexualität
Es gibt bei Bakterien drei verschiedene Möglichkeiten der parasexuellen Übertragung
(nichtmeiotischen Rekombination) von genetischem Material:
–– Bei der Transformation wird freie DNA direkt aufgenommen und ins Genom integriert. Diese Möglichkeit macht man sich
medizinisch vor allem in der Gentechnik
zunutze, indem man gereinigte DNA in die
Bakterienzelle überträgt.
–– Bei der Transduktion erfolgt der Transfer der
DNA durch einen Bakteriophagen, der sie in
das Bakterium injiziert. Dort wird die DNA
dann in das Hauptgenom eingebaut.
–– Bei der Konjugation wird zwischen zwei
Bakterienzellen eine Zellplasmabrücke durch
einen Konjugationspilus (Sexpilus) aufgebaut. Um einen solchen Pilus aufbauen zu
können, brauchen Bakterien einen F-Faktor
(Fertilitätsfaktor). F+ bezeichnet das Vorliegen eines solchen Faktors, bei F− fehlt er.
Der Vorteil eines F+-Bakteriums ist seine zusätzliche Quelle von Genen, über die Resistenzen und Virulenzfaktoren erworben werden können.
Merke!
Transformation:Übertragung von freier DNA
Transduktion: Übertragung von DNA mittels Bakteriophagen
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