NUCLEOID: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, COMPOZIȚIE, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Nucleoid este o regiune neregulată, cu un aspect dezordonat, situată în interiorul celulelor procariote, care ocupă o regiune importantă a citoplasmei și datorită clar diferențiabil la faza sa diferită.

Acesta din urmă se distinge ca locul în care este concentrat ADN-ul bacterian, fiind singura moleculă lungă cu două lanțuri care formează așa-numitul cromozom bacterian care se condensează, fiind vizibilă ca nucleoid.

Nucleoidul este marcat cu numărul 7. Sursa: LadyofHats

Mai simplu spus, nucleoidul este o structură similară cu nucleul eucariot, dar nu are limite structurale vizibile. Cu toate acestea, este posibil să-l diferențieze de restul conținutului citoplasmatic și să-l recunoască drept una dintre componentele sale principale.

caracteristici

Forma nucleoidului este rezultatul multor proiecții ale acestuia, rezultând o formă corală, care în timpul duplicării ia o formă mai bilobată, care apoi se separă în două nucleoide diferite.

Nucleoidul este echivalentul cromatinei din celulele eucariote, cu toate acestea există unele diferențe notabile. În primul rând, proteinele de bază (tip histonă) prezente în nucleoid nu formează structuri regulate și compacte precum histonele în nucleozomii cromatinici, prezentând o organizare mai puțin complexă.

În plus, tensiunea elicoidală care compactează ADN-ul nucleoid este de tip plectonemic și toroidal, iar în cromatină tensiunea cauzată de interacțiunea dintre ADN și histone este de tip toroidal (supercoiling).

ADN-ul din celulele procariote este circular și au doar un singur cromozom și, prin urmare, o copie a fiecărei gene, fiind haploide genetice.

Genomul bacteriilor este relativ mic și ușor de manipulat, adăugând sau îndepărtând fragmente de ADN (datorită disocierii lor ușoare de restul componentelor nucleoidelor) pot fi reintroduse în bacterii, ceea ce îl face ideal pentru lucrul pe Inginerie genetică.

Structura și compoziția

Nucleoidul, cunoscut și sub denumirea de corpul cromatinei, are ca ADN principal component, care constituie mai mult de jumătate din conținutul său și este condensat de aproximativ 1000 de ori. Pe măsură ce fiecare nucleoid este izolat, masa sa este formată din 80% ADN.

Cu toate acestea, pe lângă genomul său, acesta are molecule de ARN și o mare varietate de enzime precum ARN polimeraza și topoizomeraze, precum și proteine ​​de bază.

Într-o mare varietate de bacterii există material genetic care nu este concentrat în nucleoid, dar care este dispersat în citoplasmă în structuri numite plasmide, în care se găsesc molecule mai mici de ADN.

Alte varietăți de proteine ​​strâns asociate cu nucleoid au funcția de a-l menține condensat și compact și de a facilita, de asemenea, segregarea materialului genetic de celulele fiice. Procesele ARN și sinteza proteinelor din nucleoid par să ajute la menținerea formei generale a nucleoidului.

Pe de altă parte, în timpul proceselor cum ar fi diferențierea celulelor sau adoptarea stărilor latente, forma nucleoidului variază dramatic.

Organizarea nucleoidului variază în funcție de specia de bacterii care este evaluată. Alte proteine ​​asociate cu nucleoid (PAN) influențează, de asemenea, organizarea sa.

Nucleoid în diviziunea celulară

Când bacteriile au început să se împartă, nucleoidul conține materialul a doi genomi, un produs al sintezei ADN-ului. Acest material duplicat este distribuit între celulele fiice, datorită diviziunii celulare.

În timpul acestui proces, fiecare genom, prin proteine ​​asociate cu nucleoidul și membrana, se leagă de anumite sectoare ale acestuia din urmă care vor trage două regiuni ale cromozomului bacterian atunci când are loc divizarea, astfel încât fiecare compartiment care are originea (adică fiecare celula fiică) este lăsat cu un nucleoid.

Mai multe proteine ​​precum HU și IHF se leagă strâns de ADN și participă la condensarea, replicarea și plierea acestuia.

Caracteristici

Nucleoidul nu este doar un purtător inactiv al materialului genetic (cromozomul bacterian). În plus, împreună cu acțiunea de a însoți proteinele din ea, acestea protejează ADN-ul. Compactarea sa este direct corelată cu protecția genomului în timpul proceselor precum stresul oxidativ și a factorilor fizici precum radiația.

Aceasta participă, de asemenea, într-un mod notoriu la organizația celulară globală și are chiar un rol fundamental în determinarea locului diviziunii celulare în timpul fisiunii binare. În acest fel, se evită tăieturile inexacte în nucleoidele care vor alcătui celulele fiice atunci când se formează septul divizor.

Probabil din acest motiv, nucleozidii adoptă poziții specifice în interiorul celulei, prin transportul ADN-ului mediat de proteine ​​asociate cu nucleoidul (cum ar fi Fts-urile prezente în sept în timpul fisiunii binare) pentru a ține ADN-ul departe de septul divizor.

Mecanismele de migrare a nucleoidului și poziția acestuia în interiorul celulei bacteriene nu sunt încă cunoscute cu exactitate, cu toate acestea, există foarte probabil factori care reglează mișcarea acestuia în citoplasmă.

Nucleoid în bacterii fără fisiune binară

Deși nucleoidul a fost mai bine caracterizat în bacteriile care prezintă fisiune binară, există câteva variante în bacterii care se împart sau se reproduc prin alte metode.

La acele bacterii care folosesc înflorirea ca mijloc de reproducere, nucleoidul are aparent segmentarea, astfel încât există o diversitate în organizarea acestei structuri bacteriene.

În bacteriile precum Gemmata obscuriglobus, care se reproduc prin înmugurire, nucleoidul are o serie de compartimente, care sunt delimitate de o membrană intracitoplasmatică.

La această specie, atunci când o celulă fiică iese, primește un nucleoid gol, care este acoperit de o membrană intracitoplasmatică pe măsură ce mugurele se maturizează și este eliberat din celula mamă.

Alte bacterii mari au un număr mare de nucleoizi împrăștiați și separați în jurul periferiei lor, în timp ce restul citoplasmei rămâne fără ADN. Aceasta constituie un caz de poliploidie care este mai cunoscut în celulele eucariote.

Diferențe cu nucleul eucariot

În cazul celulelor procariote, nucleoidului îi lipsește o membrană, în contrast cu nucleul celulelor eucariote care are o membrană care își împachetează genomul și îl protejează.

În celula eucariotă, materialul genetic este organizat în cromozomi într-un mod foarte compact sau organizat, în timp ce nucleoidul este mai puțin compact și mai dispersat. Cu toate acestea, în procariote formează corpuri definite și diferențiale.

Numărul de cromozomi din celula eucariotă variază de obicei. Cu toate acestea, sunt mai numeroase decât organismele procariote care au doar unul. Spre deosebire de materialul genomic al bacteriilor, celulele eucariote posedă două copii ale fiecărei gene, ceea ce le face genetic diploide.

Referințe

1. Lewin, B. (1994). genele Ediția a II-a Editorial Reverte, Spania.
2. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Biologia microorganismelor. Pearson Education.
3. Margolin W. (2010) Imagistica nucleul bacterian. În: Dame RT, Dorman CJ (eds) Cromatină bacteriană. Springer, Dordrecht
4. Müller-Esterl, W. (2008). Biochimie. Fundamente pentru medicină și științele vieții. Reverte.
5. Wang, L., & Lutkenhaus, J. (1998). FtsK este o proteină esențială a diviziunii celulare care este localizată în sept și indusă ca parte a răspunsului SOS. Microbiologie moleculară, 29 (3), 731-740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC și Eichelmann, MCG (2005). Faza staționară în bacteriile Escherichia coli. Rev. Latinoamericana Microbiologie, 47, 92-101.