NUKLEOĪDS: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, SASTĀVS, FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Nucleoid ir neregulāra reģions ar nekārtīgas izskatu, kas atrodas iekšpusē prokariotiem, kas aizņem nozīmīgu reģionu citoplazmā un skaidri nodalāmas, jo tā dažādās fāzes.

Pēdējais izceļas kā vieta, kur koncentrējas baktēriju DNS, jo tā ir vienīgā garā molekula ar divām ķēdēm, kas veido tā saukto baktēriju hromosomu, kas kondensējas, un ir redzama kā nukleoīds.

Nukleoīds ir apzīmēts ar skaitli 7. Avots: LadyofHats

Vienkārši sakot, nukleoīds ir struktūra, kas līdzīga eikariotu kodolam, taču tam nav redzamu strukturālo robežu. Tomēr ir iespējams to atšķirt no pārējā citoplazmas satura un atpazīt to kā vienu no galvenajiem komponentiem.

raksturojums

Nukleoīda forma ir daudzu tā projekciju rezultāts, iegūstot koraļļa formu, kas dublēšanās laikā iegūst vairāk biloba formu, kas pēc tam sadalās divos dažādos nukleoīdos.

Nukleoīds ir hromatīna ekvivalents eikariotu šūnās, tomēr ir dažas ievērojamas atšķirības. Pirmkārt, nukleoīdā esošie pamata proteīni (histona tips) neveido regulāras un kompaktas struktūras, piemēram, histonus hromatīna nukleosomās, veidojot mazāk sarežģītu organizāciju.

Turklāt spirālveida spriedze, kas sablīvē nukleoīdo DNS, ir plektonēmiskā un toroidālā tipa, un hromatīnā DNS un histonu mijiedarbības izraisītais spriegums ir toroidāls (supervīšana).

Prokariotu šūnās esošā DNS ir apļveida, un tām ir tikai viena hromosoma un attiecīgi katra gēna viens eksemplārs, kas ir ģenētiski haploīdi.

Baktēriju genoms ir salīdzinoši mazs un viegli manipulējams, pievienojot vai noņemot DNS fragmentus (pateicoties to vieglajai atdalīšanai no pārējiem nukleoīdu komponentiem) var atkārtoti ievietot baktērijās, padarot to par ideālu darbam ar gēnu inženierija.

Uzbūve un sastāvs

Nukleoīdā, kas pazīstams arī kā hromatīna korpuss, galvenā sastāvdaļa ir DNS, kas veido vairāk nekā pusi no tā satura un ir kondensēta apmēram 1000 reizes. Tā kā katrs nukleoīds ir izolēts, tā masu veido 80% DNS.

Tomēr papildus genomam tajā ir RNS molekulas un plašs enzīmu klāsts, piemēram, RNS polimerāze un topoizomerāzes, kā arī pamata olbaltumvielas.

Lielajā baktēriju skaitā ir ģenētiskais materiāls, kas nav koncentrēts nukleoīdā, bet ir izkliedēts citoplazmā struktūrās, ko sauc par plazmīdām, kurās ir atrodamas mazākas DNS molekulas.

Citu olbaltumvielu šķirņu, kas cieši saistītas ar nukleoīdu, funkcija ir saglabāt to kondensētu un kompaktu, kā arī atvieglot ģenētiskā materiāla segregāciju meitas šūnās. RNS un olbaltumvielu sintēzes procesi nukleoīdā palīdz uzturēt nukleoīda kopējo formu.

No otras puses, tādu procesu laikā kā šūnu diferenciācija vai latentu stāvokļu pieņemšanas nukleoīda forma dramatiski mainās.

Nukleoīda organizācija mainās atkarībā no novērtētajām baktēriju sugām. Arī citi ar nukleoīdiem saistītie proteīni (PAN) ietekmē tā organizāciju.

Nukleoīds šūnu dalījumā

Kad baktērijas ir sākušas dalīties, nukleoīds satur divu genomu materiālu, kas ir DNS sintēzes produkts. Šis dublētais materiāls tiek sadalīts starp meitas šūnām šūnu dalīšanās dēļ.

Šī procesa laikā katrs genoms caur olbaltumvielām, kas saistītas ar nukleoīdu un membrānu, saistās ar noteiktiem pēdējiem sektoriem, kas, sadaloties, izvilks divus baktēriju hromosomas reģionus tā, ka katrs nodalījums, kas rodas (tas ir, katrs meitas šūna) tiek atstāta ar nukleoīdu.

Vairāki proteīni, piemēram, HU un IHF, cieši saistās ar DNS un piedalās tā kondensācijā, replikācijā un locīšanā.

Iespējas

Nukleoīds ir ne tikai neaktīvs ģenētiskā materiāla nesējs (baktēriju hromosoma). Turklāt kopā ar tajā esošajiem papildu olbaltumvielām tie aizsargā DNS. Tā sablīvēšanās ir tieši saistīta ar genoma aizsardzību tādu procesu laikā kā oksidatīvs stress un fizikāli faktori, piemēram, radiācija.

Tas arī piedalās bēdīgi slavenajā veidā globālajā šūnu organizācijā un pat ir būtiska loma, nosakot šūnu dalīšanās vietu binārās skaldīšanas laikā. Tādā veidā nukleoīdos, kas veido meitas šūnas, veidojot dalāmo starpsienu, tiek izvairīti no nepareiziem griezumiem.

Droši vien šī iemesla dēļ nukleoīdi šūnā ieņem īpašas pozīcijas, transportējot DNS, ko medijē proteīni, kas saistīti ar nukleoīdu (piemēram, FTS, kas atrodas starpsienā binārās skaldīšanas laikā), lai saglabātu DNS prom no dalītā starpsienas.

Nukleoīda migrācijas mehānismi un tā atrašanās baktēriju šūnā vēl nav precīzi zināmi, tomēr ir ļoti iespējams faktori, kas regulē tā kustību citoplazmā.

Nukleoīds baktērijās bez bināras dalīšanās

Lai arī nukleoīds ir labāk raksturots baktērijās, kas demonstrē bināru dalīšanos, ir daži baktēriju varianti, kas dalās vai pavairot ar citām metodēm.

Tajās baktērijās, kuras kā reprodukcijas līdzekli izmanto pumpuru veidošanos, nukleoīdā acīmredzot ir segmentācija, tāpēc šīs baktēriju struktūras organizācijā pastāv daudzveidība.

Tādās baktērijās kā Gemmata obscuriglobus, kas vairojas ar pumpuru veidošanos, nukleoīdā ir virkne nodalījumu, kurus norobežo intracitoplazmatiskā membrāna.

Šajā sugā, kad meitas šūna iziet, tā saņem neapbruņotu nukleoīdu, ko pumpura nogatavošanās laikā pārklāj ar intracitoplazmatisko membrānu un atbrīvo no vecāku šūnas.

Citām lielajām baktērijām ir liels skaits nukleoīdu, kas izkaisīti un atdalīti ap perifēriju, bet pārējā citoplazmā paliek bez DNS. Tas ir poliploidijas gadījums, kas vairāk pazīstams eikariotu šūnās.

Atšķirības ar eikariotu kodolu

Prokariotu šūnu gadījumā nukleoīdā trūkst membrānas atšķirībā no eikariotu šūnu kodoliem, kuriem ir membrāna, kas iesaiņo tā genomu un aizsargā to.

Eikariotu šūnā ģenētiskais materiāls hromosomās tiek organizēts ļoti kompaktā vai organizētā veidā, savukārt nukleoīds ir mazāk kompakts un vairāk izkliedēts. Tomēr prokariotos tas veido definētus un diferencējamus ķermeņus.

Hromosomu skaits eikariotu šūnā parasti mainās. Tomēr tie ir daudz vairāk nekā prokariotu organismi, kuriem tikai viens ir. Pretstatā baktēriju genoma materiālam eikariotu šūnās ir divi katra gēna eksemplāri, padarot tos ģenētiski diploīdus.

Atsauces

1. Lewins, B. (1994). Gēni 2. izdevuma redakcija Reverte, Spānija.
2. Madigans, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Broka: Mikroorganismu bioloģija. Pīrsona izglītība.
3. Margolin W. (2010) Attēlojot baktēriju nukleoīdu. In: Dame RT, Dorman CJ (eds) Baktēriju hromatīns. Springers, Dordrehts
4. Müller-Esterl, W. (2008). Bioķīmija. Medicīnas un dzīvības zinātņu pamati. Atgriezties.
5. Vangs, L., un Lutkenhauss, J. (1998). FtsK ir būtisks šūnu dalīšanas proteīns, kas lokalizējas starpsienā un tiek ierosināts kā SOS atbildes daļa. Molekulārā mikrobioloģija, 29 (3), 731–740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC, un Eichelmann, MCG (2005). Stacionārā fāze Escherichia coli baktērijās. Rev. Latinoamericana Microbiología, 47, 92-101.