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Transformation

Unter Transformation versteht man die Aufnahme und Integration von extrazellulärer DNA in die Zellen. Ein Kontakt von Zelle zu Zelle ist für die Transformation nicht erforderlich. Damit die Transformation erfolgreich ist, müssen mehrere Aspekte erfüllt sein:

  • Die Zelle sollte kompetent sein.

  • Die DNA sollte außerhalb der Zelle existieren. Die DNA kann kreisförmig (Plasmid) oder linear sein.

  • Nach der Aufnahme sollte die fremde DNA in das Chromosom eingebaut oder in Form eines Plasmids stabilisiert werden.

Es gibt nur eine Handvoll Bakterienarten (z. B. Neisseria gonorrhoeae), die unter normalen Bedingungen des Bakterienwachstums eine Transformation durchführen können (natürliches Wachstum). Die Kompetenz der Bakterien kann durch das Vorhandensein von Peptiden, den Ernährungszustand oder andere Stressbedingungen wie die Präsenz von Antibiotika ausgelöst werden.

Das Poster zeigt 6 Stufen der Transformation. In der ersten Stufe, der sogenannten Bindung, wird ein linearer DNA-Strang an die Zellwand der Bakterien gebunden. Während der zweiten Phase, der so genannten Fragmentierung, werden die DNA-Stränge aufgespalten. Während der dritten Phase, dem Transport, wird die DNA linearisiert und durch die bakterielle Zellwand transportiert. In der vierten Stufe, der Aufnahme, sind lineare DNA-Fragmente im Bakterienzytoplasma vorhanden. In der fünften Stufe, der Lyse, können diese Fragmente lysiert und somit von der Zelle zerstört werden. In der letzten Phase, der sogenannten Integration, können DNA-Fragmente, die während der Lyse nicht zerstört wurden, in das bakterielle Chromosom eingebaut werden.

Abbildung 1: Schritte der Transformation. Rechts: gramnegative Bakterien, links: grampositive Bakterien. 1) Bindung: Die nackten DNA-Stränge binden sich an die Zellen. 2) Fragmentierung: Die Enzyme der Zelle zerschneiden die DNA in kleinere Stücke. 3) Transport: Zellproteine helfen bei der Aufnahme der DNA in die Zelle (bei Eukaryoten in den Zellkern). 4) Aufnahme: Die DNA gelangt erfolgreich in die Zelle. Die DNA kann zerstört (5-Lyse) oder in das Genom eingebaut (6-Integration) werden.

Die Transformation ist auch eine wichtige biotechnologische Technik. Sie wird angewendet, um ein gewünschtes Gen in eine Bakterienzelle einzufügen und so eine rekombinante Zelle zu schaffen.

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