НУКЛЕОИД: ХАРАКТЕРИСТИКА, СТРОЕНИЕ, СОСТАВ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Нуклеоид является нерегулярной областью, с неупорядоченным внешним видом , расположенным внутри прокариотические клеток, занимающий важную область цитоплазмы и четко дифференцируемые из - за его другую фазу.

Последний выделяется как место, где сосредоточена бактериальная ДНК, как единственная длинная молекула с двумя цепями, образующими так называемую бактериальную хромосому, которая конденсируется, будучи видимой как нуклеоид.

Нуклеоид отмечен цифрой 7. Источник: LadyofHats

Проще говоря, нуклеоид представляет собой структуру, аналогичную ядру эукариот, но не имеет видимых структурных границ. Однако его можно отличить от остального цитоплазматического содержимого и признать его одним из его основных компонентов.

характеристики

Форма нуклеоида является результатом его множества выступов, в результате чего коралловая форма, которая во время дупликации принимает более двулопастную форму, которая затем разделяется на два разных нуклеоида.

Нуклеоид является эквивалентом хроматина в эукариотических клетках, однако есть некоторые заметные различия. Во-первых, основные белки (гистонового типа), присутствующие в нуклеоиде, не образуют регулярных и компактных структур, подобных гистонам в нуклеосомах хроматина, представляя менее сложную организацию.

Кроме того, спиральное натяжение, которое уплотняет нуклеоидную ДНК, имеет плектонемический и тороидальный тип, а в хроматине натяжение, вызванное взаимодействием между ДНК и гистонами, имеет тороидальный тип (суперспирализацию).

ДНК в прокариотических клетках является кольцевой, и они имеют только одну хромосому и, следовательно, по одной копии каждого гена, являющегося генетическим гаплоидом.

Геном бактерий относительно невелик и им легко манипулировать, добавление или удаление фрагментов ДНК (из-за их легкой диссоциации от остальных компонентов нуклеоидов) может быть повторно введено в бактерии, что делает его идеальным для работы с генная инженерия.

Структура и состав

Нуклеоид, также известный как тело хроматина, имеет в качестве основного компонента ДНК, которая составляет более половины его содержимого и конденсируется примерно в 1000 раз. Поскольку каждый нуклеоид изолирован, его масса на 80% состоит из ДНК.

Однако, помимо своего генома, он имеет молекулы РНК и широкий спектр ферментов, таких как РНК-полимераза и топоизомеразы, а также основные белки.

У большого разнообразия бактерий есть генетический материал, который не сконцентрирован в нуклеоиде, а рассредоточен в цитоплазме в структурах, называемых плазмидами, в которых обнаруживаются более мелкие молекулы ДНК.

Другие разновидности белков, тесно связанных с нуклеоидом, имеют функцию сохранения его конденсированной и компактной, а также облегчения разделения генетического материала на дочерние клетки. Процессы синтеза РНК и белка в нуклеоиде, по-видимому, помогают поддерживать общую форму нуклеоида.

С другой стороны, во время таких процессов, как дифференцировка клеток или принятие латентных состояний, форма нуклеоида резко меняется.

Организация нуклеоида варьируется в зависимости от оцениваемого вида бактерий. Другие нуклеоид-ассоциированные белки (PAN) также влияют на его организацию.

Нуклеоид в делении клетки

Когда бактерии начали делиться, нуклеоид содержит материал двух геномов, продукт синтеза ДНК. Этот дублированный материал распределяется между дочерними клетками из-за клеточного деления.

Во время этого процесса каждый геном через белки, связанные с нуклеоидом и мембраной, связывается с определенными секторами последней, которые будут тянуть две области бактериальной хромосомы, когда происходит деление, так что каждый отсек, который возникает (то есть каждый дочерняя клетка) остается с нуклеоидом.

Некоторые белки, такие как HU и IHF, прочно связываются с ДНК и участвуют в ее конденсации, репликации и фолдинге.

Характеристики

Нуклеоид - это не только неактивный носитель генетического материала (бактериальной хромосомы). Кроме того, вместе с действием сопутствующих в нем белков они защищают ДНК. Его уплотнение напрямую связано с защитой генома во время таких процессов, как окислительный стресс, и физических факторов, таких как радиация.

Это также печально известное участие в глобальной клеточной организации и даже играет фундаментальную роль в определении места деления клеток во время бинарного деления. Таким образом можно избежать неточных разрезов в нуклеоидах, которые будут составлять дочерние клетки при образовании делящейся перегородки.

Вероятно, по этой причине нуклеоиды занимают определенные положения внутри клетки посредством транспорта ДНК, опосредованного белками, связанными с нуклеоидом (такими как Fts, присутствующие в перегородке во время бинарного деления), чтобы удерживать ДНК подальше от разделяющей перегородки.

Механизмы миграции нуклеоида и его положение в бактериальной клетке еще точно не известны, однако весьма вероятно, что существуют факторы, регулирующие его движение в цитоплазме.

Нуклеоид в бактериях без бинарного деления

Хотя нуклеоид лучше охарактеризован у бактерий, демонстрирующих бинарное деление, у бактерий есть некоторые варианты, которые делятся или размножаются другими методами.

У тех бактерий, которые используют почкование в качестве средства размножения, нуклеоид, по-видимому, имеет сегментацию, поэтому существует разнообразие в организации этой бактериальной структуры.

У таких бактерий, как Gemmata obscuriglobus, которые размножаются почкованием, нуклеоид имеет ряд отделений, ограниченных внутрицитоплазматической мембраной.

У этого вида, когда дочерняя клетка выходит, она получает голый нуклеоид, который покрывается внутрицитоплазматической мембраной по мере созревания зачатка и высвобождается из родительской клетки.

Другие крупные бактерии имеют большое количество нуклеоидов, разбросанных и разделенных по периферии, в то время как остальная часть цитоплазмы остается свободной от ДНК. Это представляет собой случай полиплоидии, более характерной для эукариотических клеток.

Отличия от эукариотического ядра

В случае прокариотических клеток у нуклеоида отсутствует мембрана, в отличие от ядра эукариотических клеток, у которого есть мембрана, которая упаковывает его геном и защищает его.

В эукариотической клетке генетический материал организован в хромосомах очень компактно или организованно, в то время как нуклеоид менее компактен и более рассредоточен. Однако у прокариот он образует определенные и дифференцируемые тела.

Количество хромосом в эукариотической клетке обычно варьируется. Однако их больше, чем прокариотических организмов, у которых есть только один. В отличие от геномного материала бактерий, эукариотические клетки обладают двумя копиями каждого гена, что делает их генетически диплоидными.

Ссылки

1. Левин, Б. (1994). Гены 2-е издание Редакционное Реверте, Испания.
2. Мэдиган, М. Т., Мартинко, Дж. М. и Паркер, Дж. (2004). Брок: Биология микроорганизмов. Pearson Education.
3. Марголин В. (2010) Визуализация бактериального нуклеоида. В: Dame RT, Dorman CJ (eds) Bacterial Chromatin. Спрингер, Дордрехт
4. Мюллер-Эстерль, В. (2008). Биохимия. Основы медицины и наук о жизни. Реверте.
5. Ван Л. и Люткенхаус Дж. (1998). FtsK - это важный белок деления клеток, который локализуется в перегородке и индуцируется как часть SOS-ответа. Молекулярная микробиология, 29 (3), 731-740.
6. Сантос, А.Р., Ферра, Г.К., и Эйхельманн, М.К.Г. (2005). Стационарная фаза у бактерий Escherichia coli. Rev. Latinoamericana Microbiología, 47, 92-101.