NUKLEOIDI: OMINAISUUDET, RAKENNE, KOOSTUMUS, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Nukleoidi on epäsäännöllinen alue, jossa on huonokuntoinen ulkonäkö sisäpuolella prokaryoottiset solut, jolla on merkittävä alue sytoplasmassa ja selvästi differentioituvia koska sen eri vaiheessa.

Jälkimmäinen erotetaan paikasta, johon bakteeri-DNA on keskittynyt, sillä ainoana pitkänä molekyylinä, jolla on kaksi ketjua, jotka muodostavat ns. Bakteerikromosomin, joka tiivistyy ja on näkyvissä nukleoidina.

Nukleoidi on merkitty numerolla 7. Lähde: LadyofHats

Yksinkertaisesti sanottuna, nukleoidi on eukaryoottisen ytimen kaltainen rakenne, mutta sillä ei ole näkyviä rakenteellisia rajoja. Se on kuitenkin mahdollista erottaa muusta sytoplasmisen sisällöstä ja tunnistaa se yhdeksi sen pääkomponenteista.

ominaisuudet

Nukleoidin muoto on seurausta sen monista projektioista, mistä on seurauksena korallin muoto, joka kopioinnin aikana saa enemmän punnittuneen muodon, joka sitten erottuu kahdeksi eri nukleoidiksi.

Nukleoidi on kromatiinin ekvivalentti eukaryoottisoluissa, kuitenkin joitain merkittäviä eroja. Ensinnäkin, nukleoidissa läsnä olevat emäksiset proteiinit (histonityyppi) eivät muodosta säännöllisiä ja kompakteja rakenteita, kuten kromatiininukleosomien histonit, esittäen vähemmän monimutkaista organisaatiota.

Lisäksi nukleoidi-DNA: ta tiivistävä kierteinen jännitys on plektoneemista ja toroidista tyyppiä, ja kromatiinissa DNA: n ja histonien vuorovaikutuksen aiheuttama jännitys on toroidityyppiä (superkelaaminen).

Prokaryoottisolujen DNA on ympyränmuotoinen ja heillä on vain yksi kromosomi ja siten yksi kopio jokaisesta geenistä, jotka ovat geneettisiä haploideja.

Bakteerien genomi on suhteellisen pieni ja helppo käsitellä, DNA-fragmenttien lisääminen tai poistaminen (johtuen niiden helposta dissosioitumisesta muista nukleoidikomponenteista) voidaan viedä uudelleen bakteereihin, mikä tekee siitä ihanteellisen työskentelyyn geenitekniikka.

Rakenne ja koostumus

Nukleoidilla, joka tunnetaan myös nimellä kromatiini runko, on pääkomponentti-DNA, joka muodostaa yli puolet sen sisällöstä ja on tiivistynyt noin 1000 kertaa. Koska jokainen nukleoidi on eristetty, sen massa koostuu 80%: sta DNA: ta.

Genomin lisäksi sillä on kuitenkin RNA-molekyylejä ja laaja valikoima entsyymejä, kuten RNA-polymeraasi ja topoisomeraasit, sekä emäksisiä proteiineja.

Monissa bakteereissa on geneettistä materiaalia, joka ei ole keskittynyt nukleoidiin, mutta joka on dispergoitunut sytoplasmaan rakenteisiin, joita kutsutaan plasmideiksi, joista löytyy pienempiä DNA-molekyylejä.

Muiden proteiinilajikkeiden, jotka liittyvät läheisesti nukleoidiin, tehtävänä on pitää se tiivistyneenä ja kompakttina ja myös helpottaa geneettisen materiaalin segregoitumista tytärsoluihin. RNA: n ja proteiinisynteesin prosessit nukleoidissa näyttävät auttavan nukleoidin kokonaismuodon ylläpitämisessä.

Toisaalta prosessien, kuten solujen erilaistumisen tai piilevien tilojen omaksumisen aikana, nukleoidin muoto vaihtelee dramaattisesti.

Nukleoidin organisointi vaihtelee arvioitujen bakteerilajien mukaan. Muut nukleoidi-assosioituneet proteiinit (PAN) vaikuttavat myös sen organisaatioon.

Nukleoidi solunjaossa

Kun bakteerit ovat alkaneet jakautua, nukleoidi sisältää kahden genomin materiaalin, joka on DNA-synteesin tuote. Tämä päällekkäinen materiaali jakautuu tytär- soluihin solunjakautumisen vuoksi.

Tämän prosessin aikana jokainen genomi sitoutuu nukleoidiin ja membraaniin liittyvien proteiinien kautta tiettyihin jälkimmäisten sektoreihin, jotka vetävät bakteerikromosomin kahta aluetta jakautumisen tapahtuessa, niin että jokainen lähtevä alue (eli jokainen tytärsolu) jätetään nukleoidi.

Useat proteiinit, kuten HU ja IHF, sitoutuvat tiiviisti DNA: han ja osallistuvat sen kondensaatioon, replikaatioon ja taittumiseen.

ominaisuudet

Nukleoidi ei ole vain geneettisen materiaalin (bakteerikromosomin) inaktiivinen kantaja. Lisäksi ne yhdessä mukana olevien proteiinien vaikutuksen kanssa suojaavat DNA: ta. Sen tiivistyminen korreloi suoraan genomin suojaamisen kanssa prosessien, kuten hapettavan stressin, ja fysikaalisten tekijöiden, kuten säteilyn, aikana.

Tämä osallistuu myös tunnetulla tavalla globaaliin solujen organisointiin ja sillä on jopa perustavanlaatuinen rooli solunjakopaikan määrittämisessä binaarifission aikana. Tällä tavoin vältetään epätarkkoja leikkauksia nukleoideissa, jotka muodostavat tytärsolut, kun jakava väliseinä muodostuu.

Todennäköisesti tästä syystä nukleoidit asettuvat spesifisiin asemiin solussa kuljettamalla DNA: ta, jota välittävät nukleoidiin liittyvät proteiinit (kuten septumissa läsnä olevat Fts: t binaarisen fission aikana) pitämään DNA: n poissa jakavasta väliseinästä.

Nukleoidin muuttumismekanismeja ja sen sijaintia bakteerisolussa ei vielä tunneta tarkkuudella, mutta on olemassa hyvin todennäköisiä tekijöitä, jotka säätelevät sen liikkumista sytoplasmassa.

Nukleoidi bakteereissa ilman binaarifissiota

Vaikka nukleoidi on karakterisoitu paremmin bakteereissa, jotka osoittavat binaarista fissioa, bakteereissa on joitain variantteja, jotka jakautuvat tai lisääntyvät muilla menetelmillä.

Niissä bakteereissa, jotka käyttävät orastavaa lisääntymiskeinona, nukleoidilla on ilmeisesti segmentoituminen, joten tämän bakteerirakenteen organisaatiossa on monimuotoisuutta.

Bakteerien, kuten Gemmata obscuriglobus -bakteerien, jotka lisääntyvät orastamalla, nukleoidissa on sarja osastoja, joita rajaa solunsisäinen kalvo.

Tässä lajeissa, kun tytärsolu poistuu, se vastaanottaa paljaan nukleoidin, jonka peittää solunsisäinen kalvo silmukan kypsyessä ja joka vapautetaan emasolusta.

Muissa suurissa bakteereissa on suuri määrä nukleoideja hajallaan ja erotettu niiden reuna-alueiden ympärille, kun taas loput sytoplasmasta ovat vapaita DNA: sta. Tämä on tapaus polyploidiasta, joka on tutumpi eukaryoottisoluissa.

Erot eukaryoottisen ytimen kanssa

Prokaryoottisolujen tapauksessa nukleoidista puuttuu membraani, toisin kuin eukaryoottisoluissa, jossa on membraani, joka pakata genominsa ja suojaa sitä.

Eukaryoottisolussa geenimateriaali on järjestetty kromosomeihin erittäin kompaktilla tai organisoidulla tavalla, kun taas nukleoidi on vähemmän kompakti ja hajaantuneempi. Prokaryooteissa se muodostaa kuitenkin määritellyt ja erotettavat elimet.

Kromosomien lukumäärä eukaryoottisolussa vaihtelee yleensä. Niitä on kuitenkin enemmän kuin prokaryoottisia organismeja, joilla on vain yksi. Päinvastoin kuin bakteerien perimämateriaali, eukaryoottisoluilla on kaksi kopiota jokaisesta geenistä, mikä tekee niistä geneettisesti diploidisia.

Viitteet

1. Lewin, B. (1994). geenejä 2. painos Toimituksellinen käännös, Espanja.
2. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Mikro-organismien biologia. Pearson koulutus.
3. Margolin W. (2010) kuvaa bakteerinukleoidia. Julkaisussa: Dame RT, Dorman CJ (toim.) Bakteerikromatiini. Springer, Dordrecht
4. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemia. Lääketieteen ja biotieteiden perusteet. Reverte.
5. Wang, L., ja Lutkenhaus, J. (1998). FtsK on välttämätön solujakautumisproteiini, joka lokalisoituu väliseinään ja indusoidaan osana SOS-vastetta. Molekyylimikrobiologia, 29 (3), 731-740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC, ja Eichelmann, MCG (2005). Paikallinen vaihe Escherichia coli -bakteereissa. Rev. Latinoamericana Microbiología, 47, 92-101.