DNA

DNA in een bacterie
Mutatie
Conjugatie
Transductie
Transformatie
CRISPR/Cas

Het erfelijk materiaal van de bacterie bestaat uit precies dezelfde bouwstenen als bij mens, dier en plant, namelijk uit DNA. De volgorde van de basen in het DNA bepaalt de volgorde van de aminozuren in het eiwit , en hiermee de eigenschappen van dit eiwit. Een eiwit is weer verantwoordelijk voor een bepaalde eigenschap.

Replicatie= kopieren van het DNA (leidt tot verdubbeling) zie dit filmpje.
Transcriptie= overschrijven = RNA wordt gemaakt met als mal een enkele streng DNA .
Translatie=vertaling=Eiwitsynthese op basis van RNA (=DNA) code worden aan de ribosomen de aminozuren (gebonden en gebracht met t-RNA) aan elkaar gekoppeld tot lange ketens.
Deze lange ketens zijn de eiwitten, hun samenstelling en daardoor ook hun eigenschappen= functie zijn bepaald door het RNA (dus DNA) dat bij de ribosomen vertaald naar aminozuren. 

De transcriptie en translatie spelen zich af in dezelfde ruimte en zijn aan elkaar gekoppeld. Dit is kenmerkende voor de prokaryote cel. Ook de archaea hebben een gekoppelde transcriptie en translatie. Bij de eukaryote cel vindt de transcriptie in de kern plaats en de translatie in het cytoplasma.

Hieronder wordt de bovenste DNA streng overgeschreven in RNA waarna de RNA volgorde de aminozuurvolgorde bepaalt.

Bij een bacterie ligt het DNA ligt als één groot molecuul midden in het cytoplasma van de bacteriecel. Het molecuul heeft een lengte van 1,5 mm en is dus 1000 x zo lang als de bacterie zelf! De erfelijke informatie is in principe in enkelvoud aanwezig (bij vrijwel alle ander organismen zijn er twee genen voor elke eigenschap aanwezig). Naast dat ene grote molecuul DNA waarop alle voor het leven noodzakelijke eigenschappen, hebben veel bacteriën nog veel kleinere moleculen DNA in de cel liggen : de plasmiden.

Eeen plasmide is een klein ringvormig zich zelf vermeerderend stuk DNA dat codeert voor "extra" eigenschappen zoals resistentie tegen een antibioticum, de vorming van toxines, het vermogen een kapsel te vormen en andere eigenschappen die voor het voortbestaan niet beslist noodzakelijk zoals de mogelijkheid om te "paren", zie hieronder bij conjugatie.
Plasmiden worden in de moderne biotechnologie gebruikt om erfelijk materiaal over te brengen van het ene organisme naar het andere (genetic engineering).

Veranderingen in het DNA

Bacterien vermeerderen zich door deling, nakomelingen zijn dus genetisch hetzelfde als de cel waaruit ze zijn ontstaan. Toch kunnen bacterien snel veranderen,

Dit kan door:

Mutatie
In principe wordt erfelijk materiaal, het DNA, onveranderd doorgeven aan de nakomelingen er ontstaan kopieen.
In de praktijk gaat er echter wel een iets mis. Niet zo vaak maar een bacterien deelt zich vaak en snel dus een grotere kans op een mutatie dan bij andere organismen.
Er valt een 'letter' (base) weg, waardoor de woorden niet meer kloppen en het juiste eiwit niet meer gemaakt kan worden. De nieuwe bacterie verandert dan : hij raakt een eigenschap kwijt of krijgt er een eigenschap bij. Zo'n verandering in het DNA noemt men een mutatie. De veranderde bacterie heet een mutant. In veel gevallen is dit ongunstig, waardoor de bacterie minder goed is aangepast aan de oude omstandigheden als zijn onveranderde soortgenoten. In sommige gevallen kan de nieuwe eigenschap juist voordelig zijn, zo zijn penicilline-resistente bacteriën in het voordeel vergeleken met hun onveranderde soortgenoten, tenminste in een omgeving waar penicilline aanwezig is! In ziekenhuizen kan op deze wijze een selectie plaatsvinden in het voordeel van de resistente stammen. Zo'n mutatie veroorzaakt een verandering bij een "nakomeling", verticale overdracht.

Veel meer veranderingen ontstaan door "horizontale" DNA overdracht, het overgaan van genetisch materiaal van het ene organisme op het andere zonder dat er een relatie is tussen de twee bestaat. Dus van de ene bestaande bacterie op een andere en dat kan ook een andere soort zijn. Dit is kenmerkend voor bacteriën. Hier de verschillende manieren waarop dat kan:

Conjugatie
Het proces waarbij een bacterie met een F-pilus in open verbinding komt met een andere bacteriecel en door het ontstane opening een copie van het plasmide overbrengt.De enkele ketens worden weer dubbelstrengs. Het is niet zo dat het DNA door de holte van de pilus in de andere cel wordt gebracht (zoals vroeger werd aangenomen).

Transductie:

Overdracht van de ene bacterie aan de andere door middel van een virus, dit heet  transductie.

Een virus verpakt tijdens zijn vermeerdering per ongeluk een stukje DNA van de gastheer in en dat wordt aan een volgende bacterie doorgegeven.