Ein Bakterienplasmid ist ein kleines, ringförmiges DNA-Molekül, das in vielen Bakterien vorkommt und unabhängig vom bakteriellen Chromosom repliziert wird. Anders als die chromosomale DNA, die das Hauptgenom des Bakteriums ausmacht und essenzielle genetische Informationen enthält, ist die Plasmid-DNA meist nicht notwendig für das Überleben der Zelle unter normalen Bedingungen. Plasmide tragen jedoch Gene, die den Bakterien in spezifischen Umweltbedingungen oder unter besonderen Belastungen einen selektiven Vorteil verschaffen können, beispielsweise Gene, die Resistenzen gegen Antibiotika, die Produktion von Toxinen oder die Fähigkeit zur Verstoffwechslung ungewöhnlicher Substrate vermitteln.

Plasmide sind in ihrer Größe und Anzahl pro Zelle variabel; sie können nur einige tausend Basenpaare umfassen oder mehrere zehntausend Basenpaare lang sein und sind in einer Zelle oft in mehreren Kopien vorhanden. In der Regel erfolgt ihre Replikation unabhängig vom bakteriellen Hauptchromosom, was bedeutet, dass sie durch eigene Replikationsursprünge und Mechanismen autonom vermehrt werden. Diese unabhängige Replikation ermöglicht es den Bakterien, ihre Plasmide bei der Zellteilung an die Tochterzellen weiterzugeben. Manche Plasmide sind jedoch episomal, das heißt, sie können sich auch in das Chromosom integrieren und werden dann als Teil des Hauptgenoms repliziert.

Ein bedeutender Aspekt von Plasmiden ist ihre Rolle beim horizontalen Gentransfer, also dem Austausch genetischen Materials zwischen verschiedenen Bakterienzellen, auch über Artgrenzen hinweg. Viele Plasmide enthalten Gene, die für den Transfer zwischen Zellen kodieren, etwa über Konjugation, einem Prozess, bei dem eine Donorzelle eine Plasmidkopie an eine Empfängerzelle überträgt. Hierzu bildet die Donorzelle eine dünne, röhrenförmige Verbindung zur Empfängerzelle, den sogenannten Pilus, durch den die Plasmid-DNA transferiert wird. Dies ist besonders bei der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen von großer Bedeutung: Ein einzelnes Resistenzgen auf einem Plasmid kann über Konjugation an andere Bakterien weitergegeben werden und somit auch nicht-pathogene Stämme resistent machen.

Darüber hinaus sind Plasmide in der molekularbiologischen Forschung und Gentechnik von unschätzbarem Wert. Forscher nutzen Plasmide als Vektoren, also als Transportmittel, um gezielt Gene in Bakterien oder andere Organismen einzuführen. Diese rekombinanten Plasmide werden so manipuliert, dass sie ein gewünschtes Gen enthalten, das in einem Wirtsorganismus exprimiert werden soll. Dies ermöglicht eine Vielzahl biotechnologischer Anwendungen, wie die Herstellung von Medikamenten, Enzymen und Impfstoffen. Ein Beispiel hierfür ist die Produktion von Insulin: Durch das Einfügen des menschlichen Insulin-Gens in ein Plasmid und die Übertragung in Bakterienkulturen können diese genetisch veränderten Bakterien das Hormon Insulin in großen Mengen herstellen.

Bakterienplasmide lassen sich grob in verschiedene Klassen unterteilen, je nach ihrer Funktion und ihrem Einfluss auf die Wirtszelle. R-Plasmide beispielsweise tragen Gene für Resistenzen gegenüber Antibiotika, während F-Plasmide (Fertilitätsplasmide) Gene enthalten, die für den Konjugationsprozess nötig sind. Es gibt auch Virulenzplasmide, die Gene kodieren, die zur Pathogenität eines Bakteriums beitragen, etwa durch die Produktion bestimmter Toxine oder Adhärenzfaktoren, die das Anheften an Wirtzellen erleichtern.

Zusammenfassend spielen Bakterienplasmide eine entscheidende Rolle sowohl im bakteriellen Überleben und in der Anpassung an neue Umweltbedingungen als auch in der Entwicklung und Verbreitung von Antibiotikaresistenzen. In der Biotechnologie dienen sie als vielseitige Werkzeuge, die genetische Modifikationen und die Produktion von Biomolekülen ermöglichen. Plasmide sind somit nicht nur für die mikrobiologische Forschung von großer Bedeutung, sondern auch für das Verständnis und die Bekämpfung von Infektionskrankheiten und die Herstellung innovativer therapeutischer Ansätze.