Der Hauptunterschied zwischen Transformation und Transduktion besteht darin, dass Transformation ein Mechanismus ist, der das genetische Material von Bakterien verändert, indem exogenes genetisches Material aus seiner Umgebung direkt durch die Zellmembran aufgenommen und in das Genom eingebaut wird, während die Transduktion erfolgt Injektion fremder DNA durch ein Bakteriophagenvirus in das Wirtsbakterium.
Konjugation ist eine bekannte Methode der DNA-Rekombination, die sowohl in Eukaryoten als auch in Prokaryoten zu finden ist. Wissenschaftler haben entdeckt, dass es möglich ist, DNA durch zwei weitere Mechanismen von einer Bakterienzelle auf eine andere zu übertragen: Transformation und Transduktion. Ähnlich wie bei der Konjugation übertragen diese beiden Mechanismen die DNA in eine Richtung, und die Rekombination erfolgt zwischen Allelen in homologen DNA-Regionen. Beide Mechanismen übertragen sehr wenige DNA-Mengen und übertragen nicht das gesamte Zellchromosom.
Was ist Transformation?
Fred Griffith, ein medizinischer Offizier im britischen Gesundheitsministerium in London, entdeckte 1928 den Transformationsprozess. Es ist der Mechanismus, durch den Bakterien DNA-Fragmente aus der Umwelt aufnehmen und in ihre Chromosomen einbauen. Nach erfolgreicher Transformation erhält die Empfängerzelle (Transformante) einige Eigenschaften, die vorher in ihr nicht vorhanden waren. In Prokaryoten wie Bakterien findet die Transformation regelmäßig statt, wenn die Zellen in großer Zahl vorhanden sind, wie z. B. im menschlichen Darmtrakt oder in reichh altigem Boden.
Abbildung 01: Transformation
Um eine erfolgreiche Transformation durchzuführen, sollte das Bakterium kompetent genug sein. Somit hängt die Transformation oder die Fähigkeit einer Zelle, extrazelluläre DNA aus der Umgebung aufzunehmen, von der Kompetenz des Bakteriums ab. Die Kompetenz hängt von variablen Eigenschaften zwischen Bakterienarten ab. Die Transformation kann künstlich erfolgen; manchmal kommt es sogar auf natürliche Weise vor. Wenn es natürlich auftritt, erhöht es das Potenzial, häufiger Krankheiten zu verursachen.
Was ist Transduktion?
Im Gegensatz zur Transformation erfordert die Transduktion ein Virus als Mittel, um DNA-Fragmente von der Spender- zur Empfängerzelle zu transportieren. Diese Viren sind bakterieninfizierende Viren oder Bakteriophagen. Wie alle Viren haben diese Bakteriophagen einen DNA- oder RNA-Kern, der von einer Proteinhülle umgeben ist. Bakteriophagen heften sich an die Oberflächenrezeptoren der Bakterien und injizieren die virale DNA direkt in die Bakterien.
Transduktion geschieht auf zwei Arten: lytischer Zyklus oder lysogener Zyklus. Im lytischen Zyklus dringt der virale Phage in eine Wirtszelle ein, zerstört das Chromosom des Wirts und repliziert sich innerhalb der Wirtszelle. Am Ende zerstören (lysieren) diese Phagen dieselbe Wirtszelle; daher nennen wir sie virulente Phagen. Im Gegensatz zum lytischen Zyklus findet im lysogenen Zyklus keine direkte Lyse der Bakterienzelle statt. Im lysogenen Zyklus integriert sich die Phagen-DNA als Prophage in das Wirtschromosom. Nach der Integration durchläuft die Wirtszelle eine DNA-Replikation und eine binäre Sp altung, was zu Kopien der Wirtszelle mit Prophagen führt. Schließlich entschuldigen sich diese Prophagen von den Chromosomen des Wirts und gehen in den lytischen Zyklus über.
Abbildung 02: Transduktion
Transduktion ist ein nützliches Werkzeug in der Gentechnik, wenn ein fremdes Gen in Bakterien eingeführt wird. Außerdem ist es hilfreich, den Mechanismus zu verstehen, durch den Antibiotika aufgrund der Übertragung von Antibiotikaresistenzgenen zwischen Bakterien unwirksam werden.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Transformation und Transduktion?
- Transformation und Transduktion sind zwei Mechanismen, die am horizontalen Gentransfer von einem Bakterium zu einem anderen beteiligt sind.
- Diese beiden Mechanismen übertragen DNA in eine Richtung.
- Beide Mechanismen übertragen jedoch nur sehr wenige DNA-Mengen und übertragen nicht das gesamte Zellchromosom.
- Darüber hinaus sind sowohl Transformation als auch Transduktion wichtige Werkzeuge in der Molekularbiologie und Gentechnik.
Was ist der Unterschied zwischen Transformation und Transduktion?
Transformation ist die genetische Veränderung von Bakterien durch direkte Aufnahme und Einverleibung von exogener DNA aus ihrer Umgebung. Andererseits ist die Transduktion der Prozess, bei dem ein Virus genetisches Material von einem Bakterium auf ein anderes überträgt. Dies ist also der Hauptunterschied zwischen Transformation und Transduktion. Die Transformation wurde 1928 von Fred Griffith entdeckt, während die Transduktion 1952 von Norton Zinder und Joshua Lederberg entdeckt wurde. Darüber hinaus bewegt sich die nackte DNA während der Transformation ohne die Hilfe eines Virus über die Wand und die Membran des Empfängers. Die Transduktion erfolgt jedoch durch einen Bakteriophagen. Daher können wir auch dies als Unterschied zwischen Transformation und Transduktion betrachten.
Außerdem werden bei der Transformation extrazelluläre DNA-Fragmente erworben. Bei der Transduktion fügt der Bakteriophage ein DNA-Fragment in Bakterien ein. Daher ist dies ein signifikanter Unterschied zwischen Transformation und Transduktion. Zusätzlich besteht ein weiterer Unterschied zwischen Transformation und Transduktion darin, dass ein Plasmidtransfer bei der Transformation möglich ist, während er bei der Transduktion wahrscheinlich nicht auftritt. Darüber hinaus besteht ein weiterer signifikanter Unterschied zwischen Transformation und Transduktion darin, dass die Transformation für DNAase anfällig ist, während die Transduktion DNAase-resistent ist.
Die folgende Infografik zeigt den Unterschied zwischen Transformation und Transduktion im direkten Vergleich.
Zusammenfassung – Transformation vs. Transduktion
Transformation und Transduktion sind zwei Wege des horizontalen Gentransfers zwischen Bakterien. Transformation ist der Prozess der direkten Aufnahme exogener DNA aus der Umgebung über Zellwand und Membran in die Bakterienzelle und deren Einbau in ihr Genom. Andererseits ist die Transduktion der Prozess der Injektion viraler DNA in Bakterienzellen durch die Bakteriophagen. Daher erfolgt die Transduktion durch einen viralen Wirt. Darüber hinaus erfolgt die Transformation natürlich und künstlich. Es kommt auf die Kompetenz der Bakterien an. Die Transduktion hängt nicht von der Kompetenz der Bakterien ab. Die Transduktion erfolgt über einen lytischen und lysogenen Zyklus. Das ist also der Unterschied zwischen Transformation und Transduktion.
