НУКЛЕОЇД: ХАРАКТЕРИСТИКИ, БУДОВА, СКЛАД, ФУНКЦІЇ – БІОЛОГІЯ – 2024

Нуклеоїд є нерегулярною областю, з неврегульованим зовнішнім виглядом, розташований всередині прокаріотів клітин, що займає важливу область цитоплазми і чітко диференціюються з – за його іншу фазу.

Остання виділяється як місце зосередження бактеріальної ДНК, як єдина довга молекула з двома ланцюгами, що утворюють так звану бактеріальну хромосому, яка конденсується, будучи видимою як нуклеоїд.

Нуклеоїд позначений цифрою 7. Джерело: LadyofHats

Простіше кажучи, нуклеоїд – це структура, схожа на ядро ​​еукаріотичного типу, але не має видимих ​​структурних меж. Однак можна диференціювати його від решти цитоплазматичного вмісту та визнати його одним із основних його компонентів.

характеристики

Форма нуклеоїда є результатом багатьох його проекцій, в результаті чого утворюється коралова форма, яка під час дублювання набуває більш двобілу форму, яка потім розділяється на два різних нуклеоїди.

Нуклеоїд є еквівалентом хроматину в еукаріотичних клітинах, проте є деякі помітні відмінності. По-перше, основні білки (тип гістону), наявні в нуклеоїді, не утворюють регулярних і компактних структур, як гістони в хроматинових нуклеосомах, представляючи менш складну організацію.

Крім того, спіральна напруга, що ущільнює нуклеоїдну ДНК, має плектонемічний та тороїдальний тип, а в хроматині напруга, спричинене взаємодією між ДНК та гістонами, має тороїдальний тип (перекривлення).

ДНК у клітинах прокаріотів є круговою, і вони мають лише одну хромосому і, отже, одну копію кожного гена, будучи генетично гаплоїдною.

Геном бактерій порівняно невеликий і його легко маніпулювати, додавання або видалення фрагментів ДНК (завдяки їх легкій дисоціації від решти нуклеоїдних компонентів) може бути знову введено в бактерії, що робить його ідеальним для роботи над генна інженерія.

Будова та склад

Нуклеоїд, також відомий як тіло хроматину, має основний компонент ДНК, який складає більше половини його вмісту і конденсується приблизно в 1000 разів. Оскільки кожен нуклеоїд виділяється, його маса складається з 80% ДНК.

Однак, крім свого геному, він має молекули РНК та широкий спектр ферментів, таких як РНК-полімераза та топоізомерази, а також основні білки.

У великій різноманітності бактерій є генетичний матеріал, який не сконцентрований у нуклеоїді, але розсіюється в цитоплазмі в структурах, званих плазмідами, в яких виявлено менші молекули ДНК.

Інші різновиди білків, тісно пов’язані з нуклеоїдом, мають функцію утримування його конденсованим та компактним, а також сприяють поділу генетичного матеріалу на дочірні клітини. Процеси синтезу РНК та білка в нуклеоїді допомагають підтримувати загальну форму нуклеоїда.

З іншого боку, під час таких процесів, як диференціювання клітин або при прийнятті прихованих станів, форма нуклеоїда різко змінюється.

Організація нуклеоїду змінюється залежно від виду бактерій, який оцінюється. Інші нуклеоїдні асоційовані білки (ПАН) також впливають на його організацію.

Нуклеоїд у поділі клітин

Коли бактерії почали ділитися, нуклеоїд містить матеріал двох геномів, продукт синтезу ДНК. Цей дубльований матеріал поширюється між дочірніми клітинами за рахунок поділу клітин.

Під час цього процесу кожен геном через білки, пов’язані з нуклеоїдом і мембраною, зв’язується з певними секторами останньої, які підтягуватимуть дві області бактеріальної хромосоми, коли відбувається поділ, так що кожне відділення, яке походить (тобто кожне дочірня клітина) залишається нуклеоїдом.

Кілька білків, таких як HU та IHF, щільно зв’язуються з ДНК і беруть участь у її конденсації, реплікації та згортанні.

Особливості

Нуклеоїд – це не тільки неактивний носій генетичного матеріалу (бактеріальна хромосома). Крім того, разом із дією супутніх білків у ньому вони захищають ДНК. Його ущільнення безпосередньо корелює із захистом геному під час таких процесів, як окислювальний стрес та фізичні фактори, такі як випромінювання.

Це також неоднозначно бере участь у глобальній клітинній організації і навіть має фундаментальну роль у визначенні місця поділу клітин під час бінарного поділу. Таким чином, уникнути неточних надрізів у нуклеоїдах, які становлять дочірні клітини, коли утворюється розділювальна перегородка.

Ймовірно, з цієї причини нуклеоїди займають специфічні положення всередині клітини за допомогою транспортування ДНК, опосередкованої білками, пов’язаними з нуклеоїдом (наприклад, Fts, присутніми в перегородці під час бінарного поділу), щоб утримати ДНК подалі від роздільної стінки.

Механізми міграції нуклеоїда та його положення всередині бактеріальної клітини ще точно не відомі, проте є дуже ймовірні фактори, що регулюють його рух всередині цитоплазми.

Нуклеоїд в бактеріях без бінарного поділу

Хоча нуклеоїд краще характеризується бактеріями, які виявляють бінарне ділення, є деякі варіанти бактерій, які діляться або розмножуються іншими методами.

У тих бактерій, які використовують брунькування як засіб розмноження, нуклеоїд, мабуть, має сегментацію, тому в організації цієї бактеріальної структури існує різноманітність.

У таких бактерій, як Gemmata obsucuriglobus, які розмножуються брунькуванням, нуклеоїд має низку відділень, які обмежені внутрішньоцитоплазматичною мембраною.

У цього виду, коли дочірня клітина виходить, вона отримує оголений нуклеоїд, який покривається внутрішньоцитоплазматичною мембраною в міру дозрівання бутона і вивільняється з материнської клітини.

Інші великі бактерії мають велику кількість нуклеоїдів, розсіяних і розділених по периферії, а решта цитоплазми залишається вільною від ДНК. Це являє собою випадок поліплоїдії, більш відомий в еукаріотичних клітинах.

Відмінності з еукаріотичним ядром

У випадку з прокаріотичними клітинами нуклеоїд не має мембрани, на відміну від ядра еукаріотичних клітин, який має мембрану, яка запаковує його геном і захищає його.

В еукаріотичній клітині генетичний матеріал організований в хромосомах дуже компактним або організованим способом, тоді як нуклеоїд менш компактний і більш диспергований. Однак у прокаріотів він утворює визначені та диференційовані тіла.

Кількість хромосом в еукаріотичній клітині зазвичай змінюється. Однак вони більш численні, ніж прокаріотичні організми, які мають лише одного. На відміну від геномного матеріалу бактерій, еукаріотичні клітини мають дві копії кожного гена, що робить їх генетично диплоїдними.

Список літератури

1. Левін, Б. (1994). Гени 2-е видання Редакційна реверте, Іспанія.
2. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Брок: Біологія мікроорганізмів. Пірсон освіта.
3. Марголін В. (2010) Зображення бактеріального нуклеоїда. В: Dame RT, Dorman CJ (eds) Bacterial Chromatin. Спрингер, Дордрехт
4. Müller-Esterl, W. (2008). Біохімія. Основи медицини та наук про життя. Поверніть.
5. Ван, Л. та Люткенхаус, Дж. (1998). FtsK – це важливий білок поділу клітин, який локалізується у перегородці та індукується як частина SOS-відповіді. Молекулярна мікробіологія, 29 (3), 731-740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC та Eichelmann, MCG (2005). Стаціонарна фаза бактерій Escherichia coli. Преподобна Latinoamericana Microbiología, 47, 92-101.

Нуклеоїд

У прокаріотів (бактерій та архей), нуклеоїд (що означає «ядерноподібний») — регіон нерегулярної форми в межах клітини, де локалізований генетичний матеріал. Нуклеїнова кислота у ролі генетичного матеріалу — кругова дво-ланцюжкова молекула ДНК (бактеріальна хромосома), що може існувати у кількох ідентичних копіях. Цей метод зберігання генетичного матеріалу дуже відрізняється від еукаріотів, де ДНК упаковується в кілька хромосом і ізольований в межах мембранної органели — ядра.

Прокаріотична клітина показує нуклеоїд.

На електронних мікрофотографіях нуклеоїд може бути чітко візуалізований при високому збільшенні, де він чітко відрізняється від цитозоля. Фарбуючи клітини за допомогою DAPI або фарбника Фойлгена, які зафарблюють ДНК, нуклеоїд можна побачити і під оптичним мікроскопом.

Oops something went wrong: