NUKLEOID: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, SASTAV, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Nukleoid je nepravilna regija, s neuređenim izgledom koji se nalazi unutar prokariotskih stanica, zauzimaju važnu regiju citoplazmi i jasno diferencijabilan zbog svoje različite faze.

Potonji se izdvaja kao mjesto koncentracije bakterijske DNK, kao jedine duge molekule s dva lanca koji tvore takozvani bakterijski kromosom koji se kondenzira, vidljiv je kao nukleoid.

Nukleoid je označen brojem 7. Izvor: LadyofHats

Jednostavno rečeno, nukleoid je struktura slična jezgri eukariota, ali nema vidljive strukturne granice. Međutim, moguće ga je razlikovati od ostatka citoplazmatskog sadržaja i prepoznati ga kao jednu od njegovih glavnih komponenti.

karakteristike

Oblik nukleoida rezultat je mnogih njegovih projekcija, što rezultira koraljnim oblikom, koji tijekom umnožavanja poprima više biblijski oblik, koji se potom odvaja na dva različita nukleoida.

Nukleoid je ekvivalent kromatinu u eukariotskim stanicama, međutim postoje neke značajne razlike. Prvo, osnovni proteini (histonski tip) prisutni u nukleoidu ne tvore pravilne i kompaktne strukture poput histona u kromatinskim nukleozomima, što predstavlja manje složenu organizaciju.

Pored toga, spiralna napetost koja zbija nukleoidnu DNK je plekonemičke i toroidne vrste, a u kromatinu napetost uzrokovana interakcijom između DNK i histona je toroidnog tipa (prekrivanje).

DNK u prokariotskim stanicama je kružnog oblika i oni imaju samo jedan kromosom i, posljedično, po jedan primjerak svakog gena, genetski haploidni.

Genom bakterija je relativno mali i lako ga je manipulirati, dodavanjem ili uklanjanjem fragmenata DNK (zbog njihove jednostavne disocijacije od ostalih nukleoidnih komponenti) može se ponovo uvesti u bakterije, što ga čini idealnim za rad na genetski inženjering.

Struktura i sastav

Nukleoid, također poznat kao kromatinsko tijelo, ima kao svoju glavnu komponentu DNK, koja čini više od polovice njegovog sadržaja, i kondenzira se oko 1000 puta. Kako je svaki nukleoid izoliran, njegova masa se sastoji od 80% DNK.

Međutim, pored svog genoma, on ima RNA molekule i široku paletu enzima poput RNA polimeraze i topoizomeraze, kao i osnovne proteine.

U velikom broju bakterija nalazi se genetski materijal koji nije koncentriran u nukleoidu, ali koji se raspršuje u citoplazmi u strukturama koje nazivamo plazmidi, u kojima se nalaze manje molekule DNK.

Ostale vrste proteina usko povezane s nukleoidom imaju funkciju održavanja kondenziranog i kompaktnog, a također olakšavaju segregaciju genetskog materijala na kćeri stanice. Čini se da procesi RNA i sinteza proteina u nukleoidu pomažu u održavanju cjelokupnog oblika nukleoida.

S druge strane, tijekom procesa poput diferencijacije stanica ili usvajanja latentnih stanja, oblik nukleoida dramatično varira.

Organizacija nukleoida varira ovisno o vrsti bakterija koje se ocjenjuju. Ostali nukleoidni proteini (PAN) također utječu na njegovu organizaciju.

Nukleoid u staničnoj diobi

Kad su se bakterije počele dijeliti, nukleoid sadrži materijal dva genoma, proizvod sinteze DNK. Ovaj duplicirani materijal distribuira se između kćeri, zbog diobe stanica.

Tijekom ovog procesa svaki se genom, putem proteina povezanih nukleoida i membrane, veže na određene sektore potonjeg koji će povući dvije regije bakterijskog kromosoma kada dođe do podjele, tako da svaki odjeljak koji potječe (tj. Svaki kćerna stanica) ostaje nukleoidom.

Nekoliko proteina poput HU i IHF čvrsto se veže za DNA i sudjeluje u njegovoj kondenzaciji, replikaciji i savijanju.

Značajke

Nukleoid nije samo neaktivan nosač genetskog materijala (bakterijski kromosom). Uz to, zajedno s djelovanjem pratećih proteina u njemu, oni štite DNK. Njegovo zbijanje izravno je povezano sa zaštitom genoma tijekom procesa poput oksidativnog stresa i fizičkih čimbenika poput zračenja.

Ovo također sudjeluje na zloglasan način u globalnoj staničnoj organizaciji i čak ima temeljnu ulogu u određivanju mjesta diobe stanica tijekom binarne fisije. Na taj se način izbjegavaju netočni rezovi u nukleoidima koji će sačinjavati kćerne stanice kada se formira razdjelni septum.

Vjerojatno iz tog razloga, nukleoidi zauzimaju specifične položaje unutar stanice, transportom DNA posredovanih proteinima povezanim s nukleoidom (poput Fts-a koji je prisutan u septumu tijekom binarne fisije) kako bi se DNK držala dalje od razdjelnog zida.

Mehanizmi migracije nukleoida i njegov položaj unutar bakterijske stanice još uvijek nisu točno poznati, ali postoje vrlo vjerojatni faktori koji reguliraju njegovo kretanje unutar citoplazme.

Nukleoid u bakterijama bez binarne fisije

Iako se nukleoid bolje karakterizira u bakterijama koje pokazuju binarnu fisiju, postoje neke varijante bakterija koje se dijele ili razmnožavaju drugim metodama.

Kod onih bakterija koje koriste pupoljke kao sredstvo za razmnožavanje, nukleoid očito ima segmentaciju, tako da postoji različitost u organizaciji ove bakterijske strukture.

U bakterijama poput Gemmata obscuriglobus, koje se razmnožavaju pupoljkom, nukleoid ima niz odjeljaka koji su ograničeni intracitoplazmatskom membranom.

Kod ove vrste, kada kćerna stanica izlazi, ona dobiva goli nukleoid koji je kako pupoljka sazrijeva intracitoplazmatskom membranom i pušta se iz matične stanice.

Ostale velike bakterije imaju velik broj nukleoida razbacanih i razdvojenih oko njihove periferije, dok ostatak citoplazme ostaje bez DNK. Ovo predstavlja slučaj poliploidije koji je poznatiji u stanicama eukariota.

Razlike s jezgrom eukariota

U slučaju prokariotskih stanica, nukleoidu nedostaje membrana, za razliku od jezgra eukariotskih stanica koja ima membranu koja pakira svoj genom i štiti ga.

U eukariotskoj stanici genetski se materijal u kromosomima organizira na vrlo kompaktan ili organiziran način, dok je nukleoid manje kompaktan i dispergiran. Međutim, kod prokariota tvori definirana i različita tijela.

Broj kromosoma u eukariotskoj stanici obično varira. Međutim, oni su mnogobrojniji od prokariotskih organizama koji imaju samo jedan. Za razliku od genomskog materijala bakterija, eukariotske stanice posjeduju dvije kopije svakog gena, što ih čini genetski diploidnim.

Reference

1. Lewin, B. (1994). geni 2. izdanje uredništva Reverte, Španjolska.
2. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Biologija mikroorganizama. Pearson Education.
3. Margolin W. (2010) Zamišljanje bakterijskog nukleoida. U: Dame RT, Dorman CJ (izd.) Bakterijski kromatin. Springer, Dordrecht
4. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemija. Osnove medicine i životnih znanosti. Reverte.
5. Wang, L. i Lutkenhaus, J. (1998). FtsK je esencijalni protein stanične diobe koji je lokaliziran u septumu i induciran kao dio SOS odgovora. Molekularna mikrobiologija, 29 (3), 731-740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC i Eichelmann, MCG (2005). Stacionarna faza u bakterijama Escherichia coli. Vlč. Latinoamericana Microbiología, 47, 92-101.