Un plásmidoDicionario Digalego plásmido* Real Academia de Medicina e Cirurxía de Galicia- Diccionario Galego de termos médicos-2001. é unha pequena molécula de ADN que se encontra nunha célula que está separada fisicamente do ADN cromosómico e pode replicarse independentemente. Normalmente trátase de pequenas moléculas de ADN circular bicatenario que se encontran en bacterias, pero ás veces están presentes tamén en arqueas e eucariotas. Na natureza, os plásmidos adoitan portar xenes que poden beneficiar a supervivencia do organismo, por exemplo danlles resistencia aos antibióticos. Aínda que os cromosomas son grandes e conteñen toda a información xenética esencial para vivir en condicións normais, os plásmidos xeralmente son moi pequenos e conteñen só xenes adicionais que poden ser útiles para o organismo en certas situacións ou condicións particulares. Os plásmidos artificiais utilízanse amplamente como vectores en clonación molecular, xa que serven para dirixir a replicación de secuencias de ADN recombinante dentro dos organismos hóspedes. No laboratorio, os plásmidos poden introducirse nunha célula polo mecanismo da transformación.
Os plásmidos considéranse replicóns, unidades de ADN con capacidade de replicación autónoma dentro dun hóspede axeitado. Porén, os plásmidos, igual que os virus, non son xeralmente clasificados como seres vivos. Os plásmidos transmítense desde unha bacteria a outra (incluso doutra especie) principalmente por conxugación. Esta transferencia hóspede a hóspede dun material xenético é un mecanismo de transferencia horizontal de xenes, e os plásmidos son considerados parte do mobiloma. A diferenza dos virus (que encapsulan o seu material xenético nunha cuberta proteica protectora chamada cápside), os plásmidos son ADN "espido" e non codifican os xenes necesarios para encapsular o material xenético para transferilo así a un novo hóspede. Porén, algunhas clases de plásmidos codifican os pili "sexuais" ou da conxugación necesarios para a súa propia transferencia. O tamaño do plásmido varía de 1 a uns 200 kbp, e o número de plásmidos idénticos nunha soa célula pode estar entre un e miles baixo certas circunstancias.
As relacións entre microbios e o ADN do plásmido non é nin parasita nin mutualista, porque ambos os casos implicarían a presenza dunha especie independente nun estado prexudicial ou comensal co organismo hóspede. En vez diso,, os plásmidos proporcionan un mecanismo para a transferencia horizontal de xenes dentro dunha poboación de microbios e proporcionan tipicamente unha vantaxe selectiva baixo un estado ambiental dado. Os plásmidos poden portar xenes que proporcionan resistencia a antibióticos presentes de forma natural nun nicho ecolóxico competitivo, ou a proteína producida pode actuar como toxina en circunstancias similares, ou permitir que o organismo utilice un composto orgánico determinado que sería vantaxoso cando escaseasen os nutrientes.
Historia
O termo plásmido foi introducido en 1952 polo biólogo molecular norteamericano Joshua Lederberg para referirse a "calquera determinante hereditario extracromosómico." O uso inicial do termo incluía calquera material xenético que exista extracromosomicamente para polo menos parte do seu ciclo de replicación, pero como esa descrición inclúía os virus bacterianos, a noción de plásmido foi sendo refinada co tempo para comprender os elementos xenéticos que se reproducen autonomamente. Posteriormente, en 1968, decidiuse que o termo plásmido debería adoptarse como termo para os elmentos xeneticos extracromosómicos, e para distinguilos dos virus, a definición foi restrinxida a elementos xenéticos que existen exclusivamente ou predominantemente fóra do cromosoma e poden replicarse autonomamente.
Propiedades e características 400px|miniatura|Hai dous tipos de plásmidos en canto á súa integración nunha bacteria hóspede: os plásmidos que non se integran replícanse como no exemplo superior, mentres que os episomas, o exemplo inferior, poden integrarse no cromosoma do hóspede.
Para que os plásmidos se repliquen independentemente dentro dunha célula, deben posuír un tramo de ADN que poida actuar como orixe de replicación. A unidade autorreplicante, neste caso o plásmido, chámase replicón. Un replicón bacteriano típico pode consistir en varios elementos, como o xene para a proteína da iniciación da replicación específica do plásmido (Rep), unidades repetidas chamadas iteróns, caixas de DnaA e unha rexión adxacente rica en AT. Os plásmidos máis pequenos fan uso dos encimas replicativos do hóspede para facer copias de si mesmos, mentres que os plásmidos máis grandes poden portar xenes específicos para a súa replicación. Uns poucos tipos de plásmidos poden tamén inserirse no cromosoma do hóspede, e estes plásmidos integrativos son ás veces denominados episomas en procariotas.
Os plásmidos case sempre levan polo menos un xene. Moitos dos xenes que levan os plásmidos son beneficiosos para as células hóspedes, por exemplo: permiten que a célula hóspede sobreviva nun ambiente que doutro modo sería letal ou restritivo para o crecemento. Algúns destes xenes codifican trazos para dar resistencia a antibióticos ou resistencia a metais pesados, mentres que outros poden producir factores de virulencia que permiten que unha bacteria colonice un hóspede e supere as súas defensas, ou teñen funcións metabólicas específicas que permiten que a bacteria utilice un nutriente en particular, incluíndo a capacidade de degradar compostos orgánicos duradeiros ou tóxicos. Os plásmidos poden tamén proporcionar ás bacterias a capacidade de fixar nitróxeno. Algúns plásmidos, porén, non teñen un efecto observable sobre o fenotipo da célula hóspede ou o seu beneficio para a célula hóspede non se pode determinar, e estes plásmidos denomínanse plásmidos crípticos.
Os plásmidos que aparecen na natureza varían moito nas súas propiedades físicas. O seu tamaño pode ir de miniplásmidos moi pequenos de menos de 1 quilopares de bases (Kbp), a megaplásmidos moi grandes de varios pares de megabases (Mbp). No extremo superior do rango de tamaños, pouca diferenza hai entre un megaplásmido e un minicromosoma. Os plásmidos son xeralmente circulares, pero tamén se coñecen exemplos de plásmidos lineares. Estes plásmidos lineares requiren mecanismos especializados para replicar os seus extremos.
Os plásmidos poden estar presentes nunha célula individual en diverso número, desde só un a varios centos. A cantidade normal de copias de plásmidos que se poden encontrar nunha soa célula denomínase número de copias e está determinado por como se regula a iniciación da replicación e o tamaño da molécula. Os plásmidos máis grandes adoitan ter un menor número de copias. Os plásmidos con baixo número de copias que existen en só unha ou unhas poucas copias en cada bacteria están, durante a división celular, en perigo de perderse nunha das bacterias formadas. Ditos plásmidos de copia única teñen sistemas que intentan distribuír activamente unha copia a ambas as células fillas. Estes sistemas, entre os que están o sistema parABS e o sistema parMRC, denomínanse a miúdo sistemas de partición ou funcións de partición dun plásmido.
Clasificacións e tipos 250px|miniatura|Resumo da conxugación bacteriana miniatura|Micrografía electrónica de transmisión dun feixe de fibras de ADN, presumablemente dun só bucle de cromosoma bacterinao. miniatura|Micrografía electrónica dun plásmido bacteriano (fragmento cromosómico).
Os plásmidos poden clasificarse de diversos xeitos. Poden clasificarse pola súa capacidade de favorecer a conxugación en dous grandes grupos: plásmidos conxugativos e non conxugativos. Os plásmidos conxugativos conteñen un conxunto de xenes de transferencia ou tra, que promoven a conxugación sexual entre diferentes células. No complexo proceso da conxugación bacteriana, os plásmidos poden transferirse dunha bacteria a outra coa intervención de pili sexuais codificados por algúns dos xenes tra (ver figura). Os plásmidos non conxugativos non poden iniciar a conxugación, polo que só poden ser transferidos coa axuda de plásmidos conxugativos. Unha clase intermedia de plásmidos son mobilizables e portan só un conxunto de xenes que cómpren para a transferencia. Poden parasitar un plásmido conxugativo, e só se transfiren a alta frecuencia na súa presenza.
Os plásmidos poden tamén ser clasificados en grupos de incompatibilidade. Un microbio pode albergar diferentes tipos de plásmidos, pero só poden existir nunha célula bacteriana plásmidos de diferentes tipos se son compatibles. Se dous plásmidos non son compatibles, un deles vaise perder rapidamente da célula. Diferentes plásmidos poden, por tanto, ser asignados a distintos grupos de incompatibilidade dependendo de se poden coexistir na célula ou non. Os plásmidos incompatibles (que pertencen ao mesmo grupo de incompatibilidade) normalmente comparten o mesmo tipo de mecanismos de replicación ou partición e dese modo non poden estar xuntos nunha célula.
Outra maneira de clasificar os plásmidos é pola súa función. Con este criterio establécense cinco clases de plásmidos: Plásmidos de fertilidade ou plásmidos (ou factores) F, que conteñen xenes tra. Poden realizar a conxugación e teñen como resultado a expresión de pili sexuais. Os plásmidos de fertilidade desempeñan un importante papel na conxugación de E. coli. Ademais de que foi o primeiro deste tipo en ser descrito ten unha lonxitude aproximada de 10 Kb, contén xenes responsables da unión á célula, e da transferencia do plásmido situado entre cepas bacterianas específicas no proceso de conxugación. Gran parte do conxunto da información para a transferencia de plásmidos está situada no operón tra, o cal contén menos de 28 xenes. Estes xenes dirixen a formación de pili sexuais que unen unha célula doadora a unha receptora, outros xenes, ao contrario, colaboran na transferencia de ADN. Tamén conteñen segmentos denominados secuencias de inserción, colaboran na inserción do plásmido no cromosoma e na célula do hóspede, polo que poden existir fóra do cromosoma bacteriano ou estar integrados nel. Plásmidos de resistencia (ou plásmidos R), que conteñen xenes que proporcionan resistencia contra antibióticos ou velenos. Coñecidos historicamente como factores R, antes de que se comprendese ben a natureza dos plásmidos. Conteñen xenes que codifican encimas capaces de destruír ou modificar antibióticos, normalmente non están integrados no cromosoma da bacteria que os contén, e encontráronse nestes plásmidos xenes que codifican a resistencia a antibióticos como a ampicilina, o cloranfenicol e a kanamicina, entre outros. Algúns plásmidos R conteñen un só xene de resistencia; outros chegan a ter ata oito. Con frecuencia os xenes de resistencia encóntranse nun elemento de transposición de forma que nas cepas bacterianas se poden desenvolver con rapidez plásmidos que codifican resistencias múltiples. Como moitos plásmidos de resistencia son á súa vez plásmidos de conxugación poden propagarse por toda unha poboación aínda que con menor rapidez que os plásmidos de fertilidade. Con frecuencia, os plásmidos ou factores R non conxugativos, pasan dunha bacteria a outra durante a conxugación promovida por outro plásmido; con este método toda unha poboación pode facerse resistente aos antibióticos. De feito o que algúns destes plásmidos se poidan transferir doadamente entre especies, promove aínda máis a propagación de resistencias. Cando o hóspede consome grandes cantidades de antibióticos selecciónanse bacterias con factores R e fanse máis frecuentes; os plásmidos R poden entón ser transferidos a xéneros máis patóxenos como Salmonella, entre outros, e producir maiores problemas de saúde pública.