Adalah mungkin untuk memisahkan organisme yang kita kenal sekarang menjadi dua kelompok besar menurut organisasi genomiknya. Yang pertama adalah genom prokariotik, umumnya ditemukan pada bakteri, dan yang kedua adalah genom eukariotik.
Genom prokariotik terdiri dari kromosom, terdiri dari molekul DNA melingkar. Kromosom ini sangat kecil, dengan sekitar 6 x 10 5 (bp) pasangan basa hingga 9,2 x 10 6 bp, jika dibandingkan dengan eukariota.
Namun , ia memiliki cukup DNA untuk mengkodekan semua protein yang diperlukan untuk perkembangannya. Genom ini masih memiliki sebagian kecil DNA yang tidak mengkode protein, yang disebut “urutan nukleotida pendek dan berulang”.
Selain kromosom sirkular tunggal, kebanyakan bakteri memiliki satu atau lebih unit genetik bergerak, yang dapat dibagi menjadi tiga kategori menurut mekanisme pergerakannya.
Mereka:
- Transposon
- Fag
- Plasmid
Tergantung pada kategorinya, segmen bergerak ini dapat berpindah dari satu genom ke genom lainnya, dari bakteri ke sel eukariotik, baik itu hewan maupun tumbuhan.
Ketika diaktifkan, DNA ini dapat meningkatkan jumlah total DNA dalam sel penerima dan akibatnya dalam variabilitas genetik.
Kategori pertama, yaitu transposon , mencakup unsur genetik yang terdiri dari gen yang memungkinkan mereka bergerak di dalam genom. Unsur-unsur genetik ini dapat dilepaskan atau dibiarkan satu posisi dalam genom dan disisipkan ke posisi lain.
Untuk melakukan ini, mereka menghasilkan enzim, transponase, yang mampu mendorong penyisipan unsur itu sendiri, atau salah satu salinannya, di wilayah baru kromosom, sehingga di tempat baru terjadi pemotongan pada pita DNA sehingga bahwa unsur transposable dimasukkan dan dihubungkan kembali pada posisi baru.
Jadi, segera setelah unsur-unsur ini dimasukkan, mereka dapat memodifikasi cara di mana gen yang berdekatan akan diekspresikan, menghasilkan kombinasi genetik baru dan memodifikasi, baik atau tidak, genom bakteri pembawa.
Elemen-unsur ini masih dapat sangat meningkatkan plastisitas respons genom dalam menghadapi tekanan lingkungan tempat mereka tinggal. Contoh yang baik adalah pengaruh beberapa unsur transposabel pada variabilitas yang dimiliki beberapa spesies serangga dalam resistensi terhadap insektisida.
Kategori kedua, fag , juga disebut sebagai virus bakteri atau bakteriofag, dapat memiliki DNA atau RNA sebagai materi genetiknya. Fag memiliki bentuk ekstraseluler yang mampu menyisipkan diri ke dalam genom prokariota dari infeksi virus.
Seperti pada virus, materi genetik dilindungi dari aksi degradasi banyak senyawa di lingkungan ekstraseluler, berkat lapisan protein, yang dikenal sebagai kapsid .
Pada infeksi, unsur-unsur ini berikatan dengan permukaan luar bakteri dan memasukkan genom vital melalui membran plasma inang. Begitu berada di dalam bakteri, gen fag memaksa genom mikroorganisme itu untuk mengekspresikan informasinya menggunakan semua mesin enzimatik dari prokariota inang.
Dengan cara ini, fag memaksa inang atau sel yang terinfeksi untuk membuat komponen yang akan mengelompok bersama untuk membentuk fag baru.
Kategori ketiga, yaitu plasmid , meliputi molekul DNA sirkular, ekstra genetik, bereplikasi secara otonom dan tidak bergantung pada kromosom bakteri. Elemen genetik ini bisa ada dalam satu atau lebih salinan per sel.
Selain itu, berbagai jenis plasmid dapat terjadi dalam sel yang sama. Mengenai aspek fungsional, plasmid dapat memberikan keuntungan adaptif bagi bakteri, seperti kekuatan infeksi dalam kasus patogen, serta resistensi terhadap antibiotik dan kemungkinan pertahanan terhadap bakteri lain.
Plasmid adalah unsur yang sangat penting untuk bioteknologi, karena mereka memiliki gen yang mengontrol kemampuan untuk mentransfer dirinya sendiri dari satu sel bakteri ke sel bakteri lainnya, dalam proses yang dikenal sebagai konjugasi . Mekanisme ini, yang melibatkan jenis integrasi DNA plasmid ke DNA sel target, telah banyak dieksplorasi dalam kegiatan rekayasa genetika.