NUKLEOID: EGENSKAPER, STRUKTUR, SAMMENSETNING, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den nucleoid er en uregelmessig region, med en uordnet utseende, som ligger inne i prokaryote celler, opptar et viktig område av cytoplasma og tydelig differentiable på grunn av sin forskjellige fase.

Det siste utmerker seg som stedet der bakterie-DNAet er konsentrert, som det eneste lange molekylet med to kjeder som danner det såkalte bakteriekromosomet som kondenserer, og blir synlig som en nukleoid.

Nukleoiden er merket med tallet 7. Kilde: LadyofHats

Enkelt sagt er nukleoiden en struktur som ligner den eukaryote kjernen, men den har ikke synlige strukturelle grenser. Imidlertid er det mulig å skille det fra resten av det cytoplasmatiske innholdet og gjenkjenne det som en av hovedkomponentene.

kjennetegn

Formen på nukleoiden er resultatet av mange projeksjoner av den, noe som resulterer i en korallform, som under duplisering får en mer bilobet form, som deretter skilles i to forskjellige nukleoider.

Nukleoidet tilsvarer kromatin i eukaryote celler, men det er noen markante forskjeller. For det første danner de grunnleggende proteiner (histonetype) som er til stede i nukleoiden ikke regelmessige og kompakte strukturer som histoner i kromatinnukleosomer, og presenterer en mindre sammensatt organisering.

I tillegg er den spiralformede spenningen som komprimerer nukleoid-DNA av den plectonemiske og toroidale typen, og i kromatin er spenningen forårsaket av samspillet mellom DNA og histoner av den toroidale typen (supercoiling).

DNA i prokaryote celler er sirkulært, og de har bare ett kromosom, og følgelig en kopi av hvert gen, som er genetisk haploid.

Genomet til bakterier er relativt lite og lett å manipulere, tilsette eller fjerne DNA-fragmenter (på grunn av deres enkle dissosiasjon fra resten av nukleoidkomponentene) kan gjeninnføres i bakterier, noe som gjør det ideelt for arbeid med genteknologi.

Struktur og sammensetning

Nukleoiden, også kjent som kromatinkroppen, har som hovedkomponent DNA, som utgjør mer enn halvparten av innholdet og kondenseres rundt 1000 ganger. Når hver nukleoid er isolert, består massen av 80% DNA.

I tillegg til genomet har det RNA-molekyler og et stort utvalg av enzymer som RNA-polymerase og topoisomeraser, så vel som basiske proteiner.

I et stort utvalg av bakterier er det genetisk materiale som ikke er konsentrert i nukleoidene, men som er spredt i cytoplasmaet i strukturer som kalles plasmider, der mindre DNA-molekyler finnes.

Andre varianter av proteiner som er nært forbundet med nukleoiden har funksjonen til å holde det kondensert og kompakt og også lette atskillelsen av genetisk materiale til datterceller. Prosessene med RNA og proteinsyntese i nukleoidet ser ut til å hjelpe til å opprettholde den generelle formen til nukleoiden.

På den annen side, under prosesser som celledifferensiering eller ved adopsjon av latente tilstander, varierer formen på nukleoidene dramatisk.

Organiseringen av nukleoidene varierer i henhold til arten av bakterier som blir evaluert. Andre nukleoidassosierte proteiner (PAN) påvirker også organisasjonen.

Nukleoiden i celledeling

Når bakterier har begynt å dele seg, inneholder nukleoiden materialet fra to genomer, et produkt av DNA-syntese. Dette dupliserte materialet distribueres blant dattercellene på grunn av celledeling.

Under denne prosessen binder hvert genom gjennom proteiner assosiert med nukleoid og membran seg til visse sektorer av det sistnevnte som vil trekke to regioner av bakteriekromosomet når deling oppstår, slik at hvert rom som har sin opprinnelse (det vil si hver dattercelle) sitter igjen med en nukleoid.

Flere proteiner som HU og IHF binder seg tett til DNA og deltar i dens kondensasjon, replikasjon og folding.

Egenskaper

Nukleoiden er ikke bare en inaktiv bærer av arvestoffet (bakteriekromosom). I tillegg beskytter de DNAet sammen med virkningen av ledsagende proteiner i det. Dens komprimering er direkte korrelert med beskyttelsen av genomet under prosesser som oksidativt stress og fysiske faktorer som stråling.

Dette deltar også på en beryktet måte i den globale cellulære organisasjonen og har til og med en grunnleggende rolle i å bestemme stedet for celledeling under binær fisjon. På denne måten unngås unøyaktige kutt i nukleoidene som vil utgjøre dattercellene når det skillende septum dannes.

Antagelig av denne grunn inntar nukleoidene spesifikke posisjoner i cellen gjennom transport av DNA formidlet av proteiner assosiert med nukleoiden (slik som Fts som er tilstede i septumet under binær fisjon) for å holde DNAet borte fra delingsseptumet.

Mekanismene for migrering av nukleoiden og dens plassering i bakteriecellen er ennå ikke kjent med presisjon, men det er svært sannsynlige faktorer som regulerer dens bevegelse i cytoplasma.

Nukleoid i bakterier uten binær fisjon

Selv om nukleoidene har blitt bedre karakterisert i bakterier som viser binær fisjon, er det noen varianter av bakterier som deler seg eller reproduserer ved andre metoder.

I de bakteriene som bruker spiring som reproduksjonsmiddel, har nukleoidene tilsynelatende segmentering, så det er da et mangfold i organiseringen av denne bakteriestrukturen.

I bakterier som Gemmata obscuriglobus, som reproduserer ved spiring, har nukleoiden en rekke rom, som er avgrenset av en intracytoplasmatisk membran.

Når en dattercelle kommer ut hos denne arten, får den en naken nukleoid som er dekket av en intracytoplasmatisk membran når knoppen modnes og frigjøres fra foreldrecellen.

Andre store bakterier har et stort antall nukleoider spredt og separert rundt deres periferi, mens resten av cytoplasmaen forblir fri for DNA. Dette utgjør et tilfelle av polyploidi som er mer kjent i eukaryote celler.

Forskjeller med den eukaryote kjernen

Når det gjelder prokaryote celler, mangler nukleoiden en membran, i motsetning til kjernen i eukaryote celler som har en membran som pakker genomet sitt og beskytter det.

I den eukaryote cellen er arvestoffet organisert i kromosomene på en veldig kompakt eller organisert måte, mens nukleoiden er mindre kompakt og mer spredt. I prokaryoter danner det imidlertid definerte og differensierbare kropper.

Antall kromosomer i den eukaryote cellen varierer vanligvis. Imidlertid er de flere enn prokaryote organismer som bare har en. I motsetning til det genomiske materialet til bakterier, har eukaryote celler to kopier av hvert gen, noe som gjør dem genetisk diploide.

referanser

1. Lewin, B. (1994). gener 2. utgave Redaksjonell Reverte, Spania.
2. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Biologi av mikroorganismer. Pearson Education.
3. Margolin W. (2010) Imaging the Bacterial Nucleoid. I: Dame RT, Dorman CJ (eds) Bakteriell kromatin. Springer, Dordrecht
4. Müller-Esterl, W. (2008). Biokjemi. Grunnleggende for medisin og biovitenskap. Reverte.
5. Wang, L., & Lutkenhaus, J. (1998). FtsK er et essensielt celledelingsprotein som er lokalisert til septum og indusert som en del av SOS-responsen. Molekylær mikrobiologi, 29 (3), 731-740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC, & Eichelmann, MCG (2005). Den stasjonære fasen i Escherichia coli-bakterier. Pastor Latinoamericana Microbiología, 47, 92-101.