NUKLEOID: EGENSKAPER, STRUKTUR, SAMMANSÄTTNING, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den nukleoid är en oregelbunden regionen, med en oordnad utseende, som ligger inne prokaryota celler, som upptar en viktig region av cytoplasman och klart differentierbar på grund av dess olika fas.

Den senare kännetecknas som den plats där bakterie-DNA är koncentrerat, som den enda långa molekylen med två kedjor som bildar den så kallade bakteriekromosomen som kondenserar, och är synlig som en nukleoid.

Nukleoiden är markerad med siffran 7. Källa: LadyofHats

Enkelt uttryckt är nukleoiden en struktur som liknar den eukaryota kärnan, men den har inte synliga strukturella gränser. Det är emellertid möjligt att skilja det från resten av cytoplasmatinnehållet och känna igen det som en av dess huvudkomponenter.

egenskaper

Formen på nukleoiden är resultatet av många projektioner av den, vilket resulterar i en korallform, som under duplicering får en mer bilobed form, som sedan separeras i två olika nukleoider.

Nukleoiden är ekvivalenten med kromatin i eukaryota celler, men det finns några märkbara skillnader. Först bildar de grundläggande proteinerna (histontyp) som finns i nukleoiden inte regelbundna och kompakta strukturer som histoner i kromatinnukleosomer, vilket ger en mindre komplex organisation.

Dessutom är den spiralformade spänningen som komprimerar nukleoid-DNA av den plectonemiska och toroidala typen, och i kromatin är spänningen orsakad av interaktionen mellan DNA och histoner av den toroidala typen (supercoiling).

DNA i prokaryota celler är cirkulärt och de har bara en kromosom och följaktligen en kopia av varje gen, som är genetisk haploid.

Genomet av bakterier är relativt litet och lätt att manipulera, lägga till eller ta bort DNA-fragment (på grund av deras enkla dissociation från resten av nukleoidkomponenterna) kan återinföras i bakterier, vilket gör det idealiskt för arbete med genteknik.

Struktur och sammansättning

Nukleoiden, även känd som kromatinkroppen, har som huvudkomponent DNA, som utgör mer än hälften av dess innehåll och kondenseras cirka 1000 gånger. När varje nukleoid isoleras består den av 80% DNA.

Utöver dess genom har den RNA-molekyler och en mängd olika enzymer såsom RNA-polymeras och topoisomeraser, såväl som basiska proteiner.

I en stor variation av bakterier finns det genetiskt material som inte är koncentrerat i nukleoiden, men som sprids i cytoplasma i strukturer som kallas plasmider, i vilka mindre DNA-molekyler finns.

Andra sorter av proteiner som är nära förknippade med nukleoiden har funktionen att hålla den kondenserad och kompakt och underlättar också segregeringen av genetiskt material till dotterceller. Processerna för RNA och proteinsyntes i nukleoid verkar hjälpa till att upprätthålla nukleoidens övergripande form.

Å andra sidan, under processer som celldifferentiering eller vid antagande av latenta tillstånd, varierar formen på nukleoiden dramatiskt.

Organisationen av nukleoiden varierar beroende på vilken bakteriesort som utvärderas. Andra nukleoidassocierade proteiner (PAN) påverkar också dess organisation.

Nukleoid i celldelning

När bakterier har börjat delas, innehåller nukleoiden materialet från två genom, en produkt från DNA-syntes. Detta duplicerade material distribueras bland dottercellerna på grund av celldelning.

Under denna process binder varje genom genom proteiner associerade med nukleoid och membran till vissa sektorer av det senare som kommer att dra två områden i bakteriekromosomen när uppdelning sker, så att varje fack som kommer från (det vill säga varje dottercell) sitter kvar med en nukleoid.

Flera proteiner såsom HU och IHF binds tätt till DNA och deltar i dess kondensation, replikation och vikning.

Funktioner

Nukleoiden är inte bara en inaktiv bärare av det genetiska materialet (bakteriell kromosom). Dessutom skyddar de DNA tillsammans med verkan av åtföljande proteiner i det. Dess kompaktering är direkt korrelerad med skyddet av genomet under processer såsom oxidativ stress och fysiska faktorer som strålning.

Detta deltar också på ett ökänt sätt i den globala mobilorganisationen och har till och med en grundläggande roll för att bestämma platsen för celldelning under binär klyvning. På detta sätt undviks felaktiga snitt i nukleoiderna som kommer att utgöra dottercellerna när det delande septumet bildas.

Förmodligen av detta skäl antar nukleoiderna specifika positioner i cellen genom transport av DNA medierat av proteiner associerade med nukleoiden (såsom Fts som finns i septum under binär fission) för att hålla DNA borta från skiljeväggen.

Mekanismerna för migration av nukleoiden och dess position i bakteriecellen är ännu inte exakt kända, men det finns mycket troliga faktorer som reglerar dess rörelse inom cytoplasma.

Nukleoid i bakterier utan binär klyvning

Även om nukleoiden har bäst karakteriserats i bakterier som uppvisar binär klyvning, finns det några varianter av bakterier som delar upp eller reproduceras med andra metoder.

I de bakterier som använder spirande som reproduktionsmedel har nukleoiden uppenbarligen segmentering, så det finns då en mångfald i organisationen av denna bakteriestruktur.

I bakterier som Gemmata obscuriglobus, som reproduceras genom spirande, har nukleoiden en serie fack, som avgränsas av ett intracytoplasmatiskt membran.

I denna art, när en dottercell existerar, får den en naken nukleoid som täcks av ett intracytoplasmiskt membran när knoppen mognar och frigörs från modercellen.

Andra stora bakterier har ett stort antal nukleoider spridda och separerade runt deras periferi, medan resten av cytoplasman förblir fri från DNA. Detta utgör ett fall av polyploidi som är mer känt i eukaryota celler.

Skillnader med den eukaryota kärnan

När det gäller prokaryota celler saknar nukleoiden ett membran, i motsats till kärnan i eukaryota celler, som har ett membran som packar sitt genom och skyddar det.

I den eukaryota cellen är det genetiska materialet organiserat i kromosomerna på ett mycket kompakt eller organiserat sätt, medan nukleoiden är mindre kompakt och mer spridd. Men i prokaryoter bildar det definierade och differentierande kroppar.

Antalet kromosomer i den eukaryota cellen varierar vanligtvis. Men de är fler än prokaryota organismer som bara har en. I motsats till det genomiska materialet från bakterier, har eukaryota celler två kopior av varje gen, vilket gör dem genetiskt diploida.

referenser

1. Lewin, B. (1994). gener 2: a upplagan Reverte, Spanien.
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). Biokemi. Grunder för medicin och biovetenskap. Reverte.
5. Wang, L., & Lutkenhaus, J. (1998). FtsK är ett viktigt celldelningsprotein som är lokaliserat till septum och induceras som en del av SOS-svaret. Molekylär mikrobiologi, 29 (3), 731-740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC, & Eichelmann, MCG (2005). Den stationära fasen i Escherichia coli-bakterier. Pastor Latinoamericana Microbiología, 47, 92-101.