NUKLEOID: JELLEMZŐK, SZERKEZET, ÖSSZETÉTEL, FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2025

A nukleoid egy szabálytalan régió, rendezetlen megjelenésű, prokarióta sejtekben helyezkedik el, a citoplazma fontos régióját foglalja el és egyértelműen megkülönböztethető különböző fázisa miatt.

Ez utóbbi abban különbözik, hogy a baktérium-DNS koncentrálódik, egyetlen hosszú molekulaként, két lánccal, amely úgynevezett bakteriális kromoszómát alkot, amely kondenzál, és nukleoidként látható.

A nukleoidot 7-es szám jelöli. Forrás: LadyofHats

Egyszerűen fogalmazva: a nukleoid szerkezete hasonló az eukarióta maghoz, de nincs látható szerkezeti határa. Lehetséges azonban megkülönböztetni a citoplazmatikus tartalom többi részétől, és felismerni egyik fő alkotóelemeként.

jellemzők

A nukleoid alakja annak sok vetületéből adódik, ami egy korall alakot eredményez, amely a duplikáció során inkább elcsúszik, és ezután két különböző nukleoidra osztódik.

A nukleoid ekvivalens a kromatinnal az eukarióta sejtekben, azonban vannak néhány figyelemreméltó különbség. Először, a nukleoidban jelen lévő alapfehérjék (hiszton típusú) nem képeznek szabályos és kompakt struktúrákat, mint például a kromatin nukleoszómák hisztonjai, kevésbé összetett szervezetet mutatva.

Ezenkívül a nukleoid DNS-t tömörítő spirális feszültség plektonemikus és toroid típusú, a kromatinban pedig a DNS és a hisztonok kölcsönhatása által okozott feszültség toroid típusú (szuper-tekercselés).

A prokarióta sejtekben a DNS kör alakú, és csak egy kromoszómával rendelkeznek, következésképpen minden gén egy példánya, genetikai haploidok.

A baktériumok genomja viszonylag kicsi és könnyen kezelhető, a DNS-fragmensek hozzáadása vagy eltávolítása (könnyebb disszociációjuk miatt a nukleoid többi alkotórészéből) újból beilleszthető baktériumokba, így ideális a génmanipuláció.

Felépítés és összetétel

A kromatintestként is ismert nukleoid fő komponense a DNS, amely tartalmának több mint felét teszi ki, és körülbelül 1000-szer kondenzálódik. Mivel minden nukleoidot izolálnak, tömegét 80% -os DNS-ből állítja.

A genomon kívül RNS-molekulákat és sokféle enzimet, például RNS-polimerázt és topoizomerázokat, valamint bázikus fehérjéket tartalmaz.

A baktériumok nagyon sok változatában található olyan genetikai anyag, amely nem koncentrálódik a nukleoidban, hanem a citoplazmában diszpergálódik olyan plazmidoknak nevezett struktúrákban, amelyekben kisebb DNS-molekulák találhatók.

Más, a nukleoidhoz szorosan kapcsolódó fehérjefajtáknak a funkciója kondenzált és kompakt állapotban tartása, valamint megkönnyítik a genetikai anyag szétválasztását a lánysejtekbe. Úgy tűnik, hogy az RNS és a protein szintézis folyamata a nukleoidban elősegíti a nukleoid általános alakjának fenntartását.

Másrészt, olyan folyamatok során, mint a sejtek differenciálódása vagy a rejtett állapotok elfogadása, a nukleoid alakja drasztikusan változik.

A nukleoid szervezete az értékelt baktériumfajtától függ. Egyéb nukleoid-asszociált proteinek (PAN) szintén befolyásolják szervezetét.

A nukleoid a sejtosztódásban

Amikor a baktériumok elkezdenek osztódni, a nukleoid két genom anyagát tartalmazza, a DNS-szintézis terméke. Ez a párhuzamos anyag a sejtosztódás miatt eloszlik a lányos sejtek között.

Ennek a folyamatnak a során minden egyes genom a nukleoiddal és a membránnal társított fehérjék révén kötődik az utóbbi egyes szektoraihoz, amelyek a megosztódás során a baktérium kromoszómájának két régióját meghúzzák, oly módon, hogy az egyes területek, amelyek származnak (azaz mindegyik leánysejt) nukleoiddal marad.

Számos fehérje, például HU és IHF szorosan kötődik a DNS-hez, és részt vesz annak kondenzációjában, replikációjában és hajtogatásában.

Jellemzők

A nukleoid nem csak a genetikai anyag (bakteriális kromoszóma) inaktív hordozója. Ezenkívül a benne lévő kísérő fehérjék hatására megvédik a DNS-t. Sűrűsége közvetlenül korrelál a genom védelmével olyan folyamatok során, mint az oxidatív stressz és a fizikai tényezők, például a sugárzás.

Ez szintén hírhedt módon vesz részt a globális celluláris szervezetben, és még alapvető szerepet játszik a sejtosztódás helyének meghatározásában a bináris hasítás során. Ily módon elkerülhetők a pontatlan vágások azokban a nukleoidokban, amelyek alkotják a leánysejteket, amikor a megosztó septum kialakul.

Valószínűleg ezen okból a nukleoidok specifikus pozíciókat vesznek fel a sejtben, a nukleoidhoz kapcsolódó fehérjék által közvetített DNS (például a septumban lévő bináris hasadás során jelen lévő Fts) közvetítésével, hogy a DNS-t távolítsák el az elválasztó faltól.

A nukleoid migrációjának mechanizmusa és helyzete a baktériumsejtben még nem ismert pontossággal, azonban vannak valószínűsíthető tényezők, amelyek szabályozzák annak mozgását a citoplazmában.

Nukleoid baktériumokban bináris hasadás nélkül

Bár a nukleoidot jobban jellemezték azokban a baktériumokban, amelyek bináris hasadást mutatnak, vannak baktériumok olyan variánsai, amelyek más módszerekkel osztódnak vagy szaporodnak.

Azokban a baktériumokban, amelyek a szaporodás eszközeként bimbózókat használnak, a nukleoidnak nyilvánvalóan van szegmentációja, tehát ennek a baktériumszerkezetnek a megszervezése sokféleséget mutat.

Olyan baktériumokban, mint például a Gemmata obscuriglobus, amelyek szaporodás útján szaporodnak, a nukleoidnak egy sor része van, amelyeket egy intracitoplazmatikus membrán határol.

Ebben a fajban, amikor egy leánysejt kilép, egy meztelen nukleoidot kap, amelyet egy intracitoplazmatikus membrán fed le, amikor a rügy érlelődik, és felszabadul a szülősejtből.

Más nagy baktériumok számos nukleoiddal szétszórtan és elválasztva vannak a peremükön, míg a citoplazma többi része mentes DNS-től. Ez a poliploidia esete, amely jobban ismert az eukarióta sejtekben.

Különbségek az eukarióta magdal

Prokarióta sejtek esetében a nukleoidnak nincs membránja, szemben az eukarióta sejtek magjával, amelynek membránja csomagolja a genomját és védi azt.

Az eukarióta sejtben a genetikai anyag a kromoszómákban nagyon kompakt vagy szervezett módon van elrendezve, míg a nukleoid kevésbé kompakt és diszpergáltabb. A prokariótákban azonban definiált és megkülönböztethető testeket képez.

Az eukarióta sejtben a kromoszómák száma általában változik. Ezek azonban sokkal több, mint a prokarióta szervezetek, amelyeknek csak egy van. A baktériumok genomikus anyagával ellentétben az eukarióta sejtek mindegyik gén két példányát tartalmazzák, genetikailag diploidossá téve őket.

Irodalom

1. Lewin, B. (1994). gének Második kiadás Reverte, Spanyolország.
2. Madigan, MT, Martinko, JM és Parker, J. (2004). Brock: A mikroorganizmusok biológiája. Pearson oktatás.
3. Margolin W. (2010) A bakteriális nukleoid képképe. In: Dame RT, Dorman CJ (szerk.) Bakteriális kromatin. Springer, Dordrecht
4. Müller-Esterl, W. (2008). Biokémia. Az orvostudomány és az élettudomány alapjai. Reverte.
5. Wang, L. és Lutkenhaus, J. (1998). Az FtsK egy nélkülözhetetlen sejtosztódási protein, amely a septumba lokalizálódik és az SOS válasz részeként indukálódik. Molekuláris mikrobiológia, 29 (3), 731-740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC, és Eichelmann, MCG (2005). Az Escherichia coli baktériumok stacionárius fázisa. Rev. Latinoamericana Microbiología, 47, 92-101.