NUKLEOID: CHARAKTERISTIKA, STRUKTURA, SLOŽENÍ, FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Nucleoid je nepravidelná oblast, s neuspořádanou vzhled, který se nachází uvnitř prokaryotické buňky, která zabírá významnou oblast cytoplazmy a jasně diferencovatelné kvůli jeho různých fázích.

Ten se vyznačuje místem, kde se koncentruje bakteriální DNA, jako jediná dlouhá molekula se dvěma řetězci tvořící takzvaný bakteriální chromozom, který kondenzuje a je viditelný jako nukleoid.

Nukleoid je označen číslem 7. Zdroj: LadyofHats

Jednoduše řečeno, nukleoid je struktura podobná eukaryotickému jádru, ale nemá viditelné strukturální hranice. Je však možné odlišit jej od zbytku cytoplazmatického obsahu a rozpoznat jej jako jednu ze svých hlavních složek.

vlastnosti

Tvar nukleoidu je výsledkem mnoha jeho výčnělků, což má za následek korálový tvar, který při duplikování nabývá více bilobového tvaru, který se pak rozdělí na dva různé nukleoidy.

Nukleoid je ekvivalentem chromatinu v eukaryotických buňkách, existují však značné rozdíly. Zaprvé, základní proteiny (histonový typ) přítomné v nukleoidu netvoří pravidelné a kompaktní struktury jako histony v chromatinových nukleosomech, což představuje méně komplexní organizaci.

Navíc spirálové napětí, které zhutňuje nukleoidní DNA, je plectonemického a toroidního typu a v chromatinu je napětí způsobené interakcí mezi DNA a histony toroidního typu (supercoiling).

DNA v prokaryotických buňkách je kruhová a mají pouze jeden chromozom a následně jednu kopii každého genu, což je genetický haploid.

Genom bakterií je relativně malý a snadno se s ním manipuluje, přidání nebo odstranění fragmentů DNA (kvůli jejich snadné disociaci od zbytku nukleoidních složek) lze znovu zavést do bakterií, což je ideální pro práci na genetické inženýrství.

Struktura a složení

Nukleoid, také známý jako tělo chromatinu, má jako svou hlavní složku DNA, která tvoří více než polovinu jeho obsahu, a je kondenzován přibližně 1000krát. Jak je každý nukleoid izolován, jeho hmota je tvořena 80% DNA.

Kromě svého genomu má však molekuly RNA a širokou škálu enzymů, jako je RNA polymeráza a topoisomerázy, jakož i základní proteiny.

V celé řadě bakterií existuje genetický materiál, který není koncentrován v nukleoidu, ale je rozptýlen v cytoplazmě ve strukturách nazývaných plazmidy, ve kterých se nacházejí menší molekuly DNA.

Další odrůdy proteinů, které jsou úzce spojeny s nukleoidem, mají funkci udržování kondenzovaného a kompaktního a také usnadňování segregace genetického materiálu na dceřiné buňky. Zdá se, že procesy syntézy RNA a proteinů v nukleoidu pomáhají udržovat celkový tvar nukleoidů.

Na druhé straně, během procesů, jako je buněčná diferenciace nebo při přijímání latentních stavů, se tvar nukleoidu dramaticky liší.

Organizace nukleoidů se liší podle druhu bakterií, které se hodnotí. Jeho organizaci ovlivňují také další proteiny spojené s nukleoidy (PAN).

Nukleoid v buněčném dělení

Když se bakterie začaly dělit, nukleoid obsahuje materiál dvou genomů, produkt syntézy DNA. Tento duplikovaný materiál je díky dělení buněk distribuován mezi dceřiné buňky.

Během tohoto procesu se každý genom, prostřednictvím proteinů asociovaných s nukleoidem a membránou, váže na určité sektory posledně jmenovaného, ​​které budou při rozdělení dělit dvě oblasti bakteriálního chromozomu, takže každý vzniklý kompartment (tj. Každý dceřinná buňka) je ponechána s nukleoidem.

Několik proteinů, jako je HU a IHF, se pevně váže na DNA a účastní se její kondenzace, replikace a skládání.

Funkce

Nukleoid není jen neaktivní nosič genetického materiálu (bakteriální chromozom). Kromě toho spolu s účinkem doprovodných proteinů v něm chrání DNA. Jeho zhutnění je přímo korelováno s ochranou genomu během procesů, jako je oxidační stres a fyzikální faktory, jako je záření.

To se také notoricky podílí na globální buněčné organizaci a dokonce hraje zásadní roli při určování místa buněčného dělení během binárního štěpení. Tímto způsobem se zamezí nepřesným řezům v nukleoidech, které budou tvořit dceřiné buňky, když se vytvoří dělící přepážka.

Pravděpodobně z tohoto důvodu nukleoidy zaujímají specifické pozice v buňce, prostřednictvím přenosu DNA zprostředkované proteiny asociovanými s nukleoidem (jako jsou Fts přítomné v septum během binárního štěpení), aby udržovaly DNA mimo dělící stěnu.

Mechanismy migrace nukleoidu a jeho pozice v bakteriální buňce nejsou dosud přesně známy, existují však velmi pravděpodobné faktory, které regulují její pohyb v cytoplazmě.

Nukleoid v bakteriích bez binárního štěpení

Ačkoli byl nukleoid lépe charakterizován u bakterií, které vykazují binární štěpení, existují některé varianty bakterií, které se dělí nebo reprodukují jinými metodami.

U těch bakterií, které používají pučení jako prostředek reprodukce, má nukleoid patrně segmentaci, takže v organizaci této bakteriální struktury existuje různorodost.

U bakterií, jako je Gemmata obscuriglobus, které se reprodukují pučením, má nukleoid řadu kompartmentů, které jsou ohraničeny intracytoplasmatickou membránou.

U tohoto druhu, když opustí dceřiná buňka, obdrží nahý nukleoid, který je zakrytý intracytoplazmatickou membránou, když pupen zraje a je uvolněn z rodičovské buňky.

Jiné velké bakterie mají velké množství nukleoidů rozptýlených a oddělených kolem jejich periferie, zatímco zbytek cytoplazmy zůstává bez DNA. To představuje případ polyploidie, která je v eukaryotických buňkách známější.

Rozdíly s eukaryotickým jádrem

V případě prokaryotických buněk postrádá nukleoid membránu, na rozdíl od jádra eukaryotických buněk, která má membránu, která zabaluje jeho genom a chrání jej.

V eukaryotické buňce je genetický materiál organizován v chromozomech velmi kompaktním nebo uspořádaným způsobem, zatímco nukleoid je méně kompaktní a více rozptýlený. V prokaryotoch však tvoří definovaná a diferencovatelná těla.

Počet chromozomů v eukaryotických buňkách se obvykle liší. Jsou však početnější než prokaryotické organismy, které mají pouze jeden. Na rozdíl od genomického materiálu bakterií mají eukaryotické buňky dvě kopie každého genu, díky čemuž jsou geneticky diploidní.

Reference

1. Lewin, B. (1994). Geny 2. vydání Editorial Reverte, Španělsko.
2. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Biology of mikroorganisms. Pearsonovo vzdělávání.
3. Margolin W. (2010) Zobrazování bakteriálního nukleoidu. In: Dame RT, Dorman CJ (eds) Bacterial Chromatin. Springer, Dordrecht
4. Müller-Esterl, W. (2008). Biochemie. Základy medicíny a biologických věd. Reverte.
5. Wang, L., & Lutkenhaus, J. (1998). FtsK je nezbytný protein buněčného dělení, který je lokalizován do septa a indukován jako součást odpovědi SOS. Molecular mikrobiology, 29 (3), 731-740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC, a Eichelmann, MCG (2005). Stacionární fáze bakterií Escherichia coli. Latinoamericana Microbiología, 47, 92-101.