NUKLEOID: EGENSKABER, STRUKTUR, SAMMENSÆTNING, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den nucleoid er en uregelmæssig region, med en uordnet udseende placeret inde i prokaryote celler, besætter en vigtig region af cytoplasmaet og klart differentiable grund af sin forskellig fase.

Sidstnævnte udmærker sig som det sted, hvor bakterie-DNA'et er koncentreret, som det eneste lange molekyle med to kæder, der danner det såkaldte bakteriekromosom, der kondenserer, og er synligt som en nukleoid.

Nukleoiden er markeret med tallet 7. Kilde: LadyofHats

Kort sagt er nukleoiden en struktur, der ligner den eukaryote kerne, men den har ikke synlige strukturelle grænser. Det er imidlertid muligt at differentiere det fra resten af ​​det cytoplasmatiske indhold og genkende det som en af ​​dets hovedkomponenter.

egenskaber

Formen på nukleoiden er resultatet af mange fremspring af den, hvilket resulterer i en koralform, der under duplikering får en mere bilobet form, som derefter adskilles i to forskellige nukleoider.

Nukleoiden er ækvivalent med kromatin i eukaryote celler, men der er nogle markante forskelle. For det første danner de basiske proteiner (histontype), der er til stede i nukleoiden, ikke regelmæssige og kompakte strukturer som histoner i kromatin-nukleosomer, hvilket udgør en mindre kompleks organisation.

Derudover er den spiralformede spænding, der komprimerer det nukleoid-DNA, af den plectonemiske og toroidale type, og i kromatin er spændingen, der er forårsaget af interaktionen mellem DNA og histoner, af den toroidale type (supercoiling).

DNA i prokaryotiske celler er cirkulært, og de har kun et kromosom og følgelig en kopi af hvert gen, der er genetisk haploid.

Genomet af bakterier er relativt lille og let at manipulere, tilføje eller fjerne DNA-fragmenter (på grund af deres lette dissociation fra resten af ​​nukleoidkomponenterne) kan genindføres i bakterier, hvilket gør det ideelt til arbejde med genteknologi.

Struktur og sammensætning

Nukleoiden, også kendt som kromatinlegemet, har som hovedkomponent DNA, der udgør mere end halvdelen af ​​dens indhold og kondenseres omkring 1000 gange. Når hver nukleoid er isoleret, består dens masse af 80% DNA.

Ud over dets genom har den imidlertid RNA-molekyler og en lang række enzymer, såsom RNA-polymerase og topoisomeraser, såvel som basiske proteiner.

I en lang række bakterier er der genetisk materiale, der ikke er koncentreret i nukleoiden, men som er spredt i cytoplasmaet i strukturer kaldet plasmider, hvor mindre DNA-molekyler findes.

Andre sorter proteiner, der er tæt forbundet med nukleoiden, har funktionen til at holde det kondenseret og kompakt og letter også adskillelsen af ​​genetisk materiale til datterceller. Processerne med RNA og proteinsyntese i nukleoidet ser ud til at hjælpe med at opretholde den overordnede form af nukleoiden.

På den anden side, under processer såsom celledifferentiering eller ved vedtagelse af latente tilstande, varierer formen på nukleoidet dramatisk.

Organiseringen af ​​nukleoiden varierer afhængigt af arten af ​​bakterier, der evalueres. Andre nucleoid-associerede proteiner (PAN) påvirker også dens organisation.

Nukleoiden i celledeling

Når bakterier er begyndt at dele sig, indeholder nukleoiden materialet fra to genomer, et produkt af DNA-syntese. Dette duplikerede materiale distribueres blandt dattercellerne på grund af celledeling.

Under denne proces binder hvert genom gennem proteiner, der er forbundet med nukleoid og membran, til visse sektorer af sidstnævnte, der vil trække to regioner i bakteriekromosomet, når opdelingen finder sted, således at hvert rum der stammer fra (dvs. hver dattercelle) er tilbage med en nukleoid.

Flere proteiner såsom HU og IHF binder sig tæt til DNA og deltager i dens kondensation, replikation og foldning.

Funktioner

Nukleoiden er ikke kun en inaktiv bærer af det genetiske materiale (bakteriekromosom). Desuden beskytter de DNA sammen med virkningen af ​​ledsagende proteiner i det. Dens komprimering er direkte korreleret med beskyttelsen af ​​genomet under processer såsom oxidativ stress og fysiske faktorer, såsom stråling.

Dette deltager også på en berygtet måde i den globale celleorganisation og har endda en grundlæggende rolle i at bestemme stedet for celledeling under binær fission. På denne måde undgås unøjagtige nedskæringer i nukleoiderne, der udgør dattercellerne, når det delende septum dannes.

Sandsynligvis indtager nukleoiderne af denne grund specifikke positioner i cellen gennem transport af DNA medieret af proteiner associeret med nukleoidet (såsom Fts, der er til stede i septumet under binær fission) for at holde DNA væk fra skillevæggen.

Mekanismerne for migrering af nukleoiden og dens position i bakteriecellen er endnu ikke kendt med præcision, men der er meget sandsynlige faktorer, der regulerer dens bevægelse inden i cytoplasmaet.

Nukleoid i bakterier uden binær fission

Selvom nukleoiden er blevet bedre karakteriseret i bakterier, der udviser binær fission, er der nogle varianter af bakterier, der deler eller reproduceres ved andre metoder.

I de bakterier, der bruger spirende som et middel til reproduktion, har nucleoidet tilsyneladende segmentering, så der er derefter en mangfoldighed i organiseringen af ​​denne bakteriestruktur.

I bakterier som Gemmata obscuriglobus, som reproduceres ved spirende knogler, har nukleoiden en række rum, som er afgrænset af en intracytoplasmatisk membran.

Når en dattercelle udgår, modtager den i denne art en nøgen nukleoid, der er dækket af en intracytoplasmatisk membran, når knoppen modnes og frigøres fra forældercellen.

Andre store bakterier har et stort antal nukleoider spredt og adskilt omkring deres periferi, mens resten af ​​cytoplasmaen forbliver fri for DNA. Dette udgør et tilfælde af polyploidi, der er mere kendt i eukaryote celler.

Forskelle med den eukaryote kerne

I tilfælde af prokaryotiske celler mangler nukleoiden en membran, i modsætning til kernen i eukaryote celler, der har en membran, der pakker sit genom og beskytter den.

I den eukaryotiske celle er det genetiske materiale organiseret i kromosomerne på en meget kompakt eller organiseret måde, mens nukleoiden er mindre kompakt og mere spredt. I prokaryoter danner det imidlertid definerede og differentierbare kropper.

Antallet af kromosomer i den eukaryote celle varierer normalt. De er imidlertid flere end prokaryote organismer, der kun har en. I modsætning til det genomiske materiale fra bakterier har eukaryote celler to kopier af hvert gen, hvilket gør dem genetisk diploide.

Referencer

1. Lewin, B. (1994). Gener 2. udgave, redaktionel, Reverte, Spanien.
2. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Biologi af mikroorganismer. Pearson Uddannelse.
3. Margolin W. (2010) Imaging the Bacterial Nucleoid. I: Dame RT, Dorman CJ (eds) Bakteriel kromatin. Springer, Dordrecht
4. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemi. Grundlæggende oplysninger om medicin og biovidenskab. Reverte.
5. Wang, L., & Lutkenhaus, J. (1998). FtsK er et essentielt celledelingsprotein, der er lokaliseret til septum og induceret som en del af SOS-responsen. Molekylær mikrobiologi, 29 (3), 731-740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC, & Eichelmann, MCG (2005). Den stationære fase i Escherichia coli-bakterier. Pastor Latinoamericana Microbiología, 47, 92-101.