NUKLEOID: ZNAČILNOSTI, ZGRADBA, SESTAVA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

Prokariontsko jedro je nepravilna regijo, z neurejeno videzom, ki se nahajajo znotraj prokariontskih celicah, ki obsega pomembno regijo citoplazmi in jasno nediferenciabilna zaradi njene različne faze.

Slednji se odlikuje kot mesto koncentracije bakterijske DNK, kot edina dolga molekula z dvema verigama, ki tvori tako imenovani bakterijski kromosom, ki se kondenzira, viden pa je kot nukleoid.

Nukleoid je označen s številko 7. Vir: LadyofHats

Preprosto povedano, nukleoid je struktura, podobna evkariontskemu jedru, vendar nima vidnih strukturnih meja. Vendar pa ga je mogoče razlikovati od preostale vsebnosti citoplazme in ga prepoznati kot eno od njegovih glavnih komponent.

značilnosti

Oblika nukleoida je posledica številnih projekcij le-tega, kar ima za posledico koralno obliko, ki med podvajanjem dobi bolj dvobarvno obliko, ki se nato loči na dva različna nukleoida.

Nukleoid je ekvivalent kromatina v evkariontskih celicah, vendar obstajajo nekatere opazne razlike. Prvič, osnovni proteini (histonski tip), ki so prisotni v nukleoidu, ne tvorijo pravilnih in kompaktnih struktur, kot so histoni, v kromatinskih nukleosomih, kar predstavlja manj zapleteno organizacijo.

Poleg tega je spiralna napetost, ki stisne nukleoidno DNK, plekonemične in toroidne vrste, pri kromatinu pa je napetost, ki jo povzroča interakcija med DNK in histoni, toroidnega tipa (prekrivanje).

DNK v prokariotskih celicah je krožen in ima samo en kromosom in posledično po en izvod vsakega gena, ki je genetsko haploiden.

Genom bakterij je razmeroma majhen in ga je enostavno manipulirati, dodajanje ali odstranjevanje fragmentov DNK (zaradi njihove enostavne disociacije od preostalih nukleoidnih komponent) se lahko ponovno vnese v bakterije, zaradi česar je idealno za delo na genski inženiring.

Struktura in sestava

Nukleoid, znan tudi kot telo kromatina, ima DNK kot svojo glavno sestavino, ki predstavlja več kot polovico njegove vsebnosti in je kondenzirana približno 1000-krat. Ko je vsak nukleoid izoliran, je njegova masa sestavljena iz 80% DNK.

Vendar pa poleg svojega genoma vsebuje molekule RNA in široko paleto encimov, kot so RNA polimeraza in topoizomeraza, pa tudi osnovne beljakovine.

V veliki množici bakterij je genskega materiala, ki ni koncentriran v nukleoidu, ampak je v citoplazmi razpršen v strukturah, imenovanih plazmidi, v katerih najdemo manjše molekule DNK.

Druge sorte beljakovin, tesno povezane z nukleoidom, imajo funkcijo ohranjanja kondenziranega in kompaktnega, prav tako pa omogočajo ločevanje genskega materiala na hčerinske celice. Proces RNA in sinteza beljakovin v nukleoidu očitno pomagata pri vzdrževanju celotne oblike nukleoida.

Po drugi strani se med postopki, kot so diferenciacija celic ali pri sprejemanju latentnih stanj, oblika nukleoida močno spreminja.

Organizacija nukleoida se razlikuje glede na vrsto bakterij, ki se ocenjujejo. Tudi drugi nukleoidni proteini (PAN) vplivajo na njegovo organizacijo.

Nukleoid v delitvi celic

Ko se bakterije začnejo deliti, nukleoid vsebuje material dveh genomov, produkta sinteze DNK. Ta podvojeni material se zaradi delitve celic porazdeli med hčerinske celice.

Med tem postopkom se vsak genom prek beljakovin, povezanih z nukleoidom in membrano, veže na določene sektorje slednjega, ki potegnejo dve regiji bakterijskega kromosoma, kadar pride do delitve, tako da vsak oddelek, ki izvira (to je vsak hčerinska celica) ostane z nukleoidom.

Več beljakovin, kot sta HU in IHF, se tesno veže na DNK in sodeluje pri njegovi kondenzaciji, razmnoževanju in zgibanju.

Lastnosti

Nukleoid ni le neaktivni nosilec genskega materiala (bakterijski kromosom). Poleg tega skupaj z delovanjem spremljajočih beljakovin v njem ščitijo DNK. Njegovo zbijanje je neposredno povezano z zaščito genoma med procesi, kot so oksidativni stres in fizični dejavniki, kot je sevanje.

To tudi v svetovni celični organizaciji sodeluje zloglasno in ima celo temeljno vlogo pri določanju mesta delitve celic med binarno cepitvijo. Na ta način se izognemo nenatančnim rezom nukleoidov, ki bodo sestavljali hčerinske celice, ko se tvori delitveni septum.

Verjetno iz tega razloga nukleoidi zavzemajo posebne položaje znotraj celice s prevozom DNK, ki ga posredujejo beljakovine, povezane z nukleoidom (kot so Fts, prisotni v septumu med binarno cepitvijo), da se DNK oddalji od ločevalnega septuma.

Mehanizmi migracije nukleoida in njegov položaj znotraj bakterijske celice še niso natančno znani, vendar obstajajo zelo verjetni dejavniki, ki uravnavajo njegovo gibanje znotraj citoplazme.

Nukleoid v bakterijah brez binarne cepitve

Čeprav je nukleoid bolje označen za bakterije, ki kažejo binarno cepitev, obstajajo nekatere različice bakterij, ki se z drugimi metodami delijo ali razmnožujejo.

Pri tistih bakterijah, ki uporabljajo brstenje kot sredstvo za razmnoževanje, ima nukleoid očitno segmentacijo, zato je v organizaciji te bakterijske strukture raznolika.

V bakterijah, kot je Gemmata obscuriglobus, ki se razmnožujejo z brsti, ima nukleoid vrsto oddelkov, ki jih omejuje intracitoplazmatska membrana.

Pri tej vrsti, ko hčerinska celica izstopi, prejme goli nukleoid, ki ga pokrije intracitoplazmatska membrana, ko popka dozoreva in se sprosti iz matične celice.

Druge velike bakterije imajo veliko nukleoidov, raztresenih in ločenih po obodu, preostanek citoplazme pa ostane brez DNK. To predstavlja primer poliploidije, ki je bolj znan v evkariontskih celicah.

Razlike z evkariontskim jedrom

V primeru prokariotskih celic nukleoidu manjka membrana, v nasprotju z jedrom evkariontskih celic, ki ima membrano, ki pakira njegov genom in ga ščiti.

V evkariontski celici je genetski material organiziran v kromosomih na zelo kompakten ali organiziran način, medtem ko je nukleoid manj kompakten in bolj disperziran. Vendar v prokariotih tvori definirana in različna telesa.

Število kromosomov v evkariontski celici se običajno razlikuje. Vendar pa so številčnejši od prokariotskih organizmov, ki imajo le enega. V nasprotju z genskim materialom bakterij imajo evkariontske celice po dve kopiji vsakega gena, zaradi česar so genetsko diploidne.

Reference

1. Lewin, B. (1994). Geni 2. izdaja Uredništvo Reverte, Španija.
2. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Biologija mikroorganizmov. Pearsonova vzgoja.
3. Margolin W. (2010) Imaging bakterijskega nukleoida. V: Dame RT, Dorman CJ (eds) Bakterijski kromatin. Springer, Dordrecht
4. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemija. Osnove medicine in življenjskih ved. Povrni.
5. Wang, L., in Lutkenhaus, J. (1998). FtsK je esencialni protein celične delitve, ki je lokaliziran v septumu in induciran kot del SOS odziva. Molekularna mikrobiologija, 29 (3), 731-740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC in Eichelmann, MCG (2005). Stacionarna faza bakterije Escherichia coli. Vl. Latinoamericana Microbiología, 47, 92–101.