NUCLEOID: EIGENSCHAFTEN, STRUKTUR, ZUSAMMENSETZUNG, FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2024

Das Nukleoid ist eine unregelmäßige Region mit einem ungeordneten Erscheinungsbild innerhalb der prokaryotischen Zellen, das eine wichtige Region des Zytoplasmas einnimmt und aufgrund seiner unterschiedlichen Phase klar differenzierbar ist.

Letzteres wird als der Ort unterschieden, an dem die bakterielle DNA konzentriert ist, als das einzige lange Molekül mit zwei Ketten, die das sogenannte bakterielle Chromosom bilden, das kondensiert und als Nukleoid sichtbar ist.

Das Nukleoid ist mit der Nummer 7 gekennzeichnet. Quelle: LadyofHats

Einfach ausgedrückt ist das Nukleoid eine Struktur ähnlich dem eukaryotischen Kern, hat jedoch keine sichtbaren strukturellen Grenzen. Es ist jedoch möglich, es vom Rest des zytoplasmatischen Gehalts zu unterscheiden und es als eine seiner Hauptkomponenten zu erkennen.

Eigenschaften

Die Form des Nukleoids ist das Ergebnis vieler Projektionen davon, was zu einer Korallenform führt, die während der Vervielfältigung eine zweilappigere Form annimmt, die sich dann in zwei verschiedene Nukleoide trennt.

Das Nukleoid ist das Äquivalent von Chromatin in eukaryotischen Zellen, es gibt jedoch einige bemerkenswerte Unterschiede. Erstens bilden die im Nukleoid vorhandenen Grundproteine ​​(Histontyp) keine regelmäßigen und kompakten Strukturen wie Histone in Chromatinnukleosomen, was eine weniger komplexe Organisation darstellt.

Außerdem ist die helikale Spannung, die die DNA des Nukleoids verdichtet, vom plektonämischen und toroidalen Typ, und im Chromatin ist die Spannung, die durch die Wechselwirkung zwischen DNA und Histonen verursacht wird, vom toroidalen Typ (Supercoiling).

DNA in prokaryotischen Zellen ist zirkulär und sie haben nur ein Chromosom und folglich eine Kopie jedes Gens, da sie genetisch haploide sind.

Das Genom von Bakterien ist relativ klein und leicht zu manipulieren. Durch Hinzufügen oder Entfernen von DNA-Fragmenten (aufgrund ihrer leichten Dissoziation von den übrigen Nukleoidkomponenten) kann es wieder in Bakterien eingeführt werden, was es ideal für die Arbeit macht Gentechnik.

Struktur und Zusammensetzung

Das Nukleoid, auch als Chromatinkörper bekannt, hat als Hauptbestandteil DNA, die mehr als die Hälfte seines Inhalts ausmacht und etwa 1000-mal kondensiert. Da jedes Nukleoid isoliert wird, besteht seine Masse aus 80% DNA.

Zusätzlich zu seinem Genom enthält es jedoch RNA-Moleküle und eine Vielzahl von Enzymen wie RNA-Polymerase und Topoisomerasen sowie basische Proteine.

In einer Vielzahl von Bakterien gibt es genetisches Material, das nicht im Nukleoid konzentriert ist, sondern im Zytoplasma in Strukturen verteilt ist, die als Plasmide bezeichnet werden und in denen kleinere DNA-Moleküle gefunden werden.

Andere Arten von Proteinen, die eng mit dem Nukleoid verbunden sind, haben die Funktion, es kondensiert und kompakt zu halten und auch die Trennung von genetischem Material zu Tochterzellen zu erleichtern. Die Prozesse der RNA- und Proteinsynthese im Nukleoid scheinen die Aufrechterhaltung der Gesamtform des Nukleoids zu unterstützen.

Andererseits variiert die Form des Nukleoids während Prozessen wie der Zelldifferenzierung oder bei der Annahme latenter Zustände dramatisch.

Die Organisation des Nukleoids variiert je nach der untersuchten Bakterienart. Andere Nucleoid-assoziierte Proteine ​​(PAN) beeinflussen ebenfalls seine Organisation.

Das Nukleoid in der Zellteilung

Wenn sich Bakterien zu teilen beginnen, enthält das Nukleoid das Material zweier Genome, ein Produkt der DNA-Synthese. Dieses duplizierte Material wird aufgrund der Zellteilung unter den Tochterzellen verteilt.

Während dieses Prozesses bindet jedes Genom über Proteine, die mit dem Nukleoid und der Membran assoziiert sind, an bestimmte Sektoren des letzteren, die bei der Teilung zwei Regionen des Bakterienchromosoms ziehen, so dass jedes Kompartiment entsteht (dh jedes Tochterzelle) bleibt mit einem Nukleoid zurück.

Mehrere Proteine ​​wie HU und IHF binden fest an DNA und sind an deren Kondensation, Replikation und Faltung beteiligt.

Eigenschaften

Das Nukleoid ist nicht nur ein inaktiver Träger des genetischen Materials (Bakterienchromosom). Zusätzlich schützen sie zusammen mit der Wirkung von Begleitproteinen die DNA. Seine Verdichtung steht in direktem Zusammenhang mit dem Schutz des Genoms bei Prozessen wie oxidativem Stress und physikalischen Faktoren wie Strahlung.

Dies ist auch in berüchtigter Weise an der globalen zellulären Organisation beteiligt und spielt sogar eine grundlegende Rolle bei der Bestimmung des Ortes der Zellteilung während der binären Spaltung. Auf diese Weise werden ungenaue Schnitte in den Nukleoiden vermieden, aus denen die Tochterzellen bestehen, wenn das sich teilende Septum gebildet wird.

Wahrscheinlich aus diesem Grund nehmen die Nukleoide bestimmte Positionen innerhalb der Zelle ein, indem sie DNA transportieren, die durch mit dem Nukleoid assoziierte Proteine ​​(wie die während der binären Spaltung im Septum vorhandenen Fts) vermittelt wird, um die DNA vom sich teilenden Septum fernzuhalten.

Die Migrationsmechanismen des Nukleoids und seine Position innerhalb der Bakterienzelle sind noch nicht genau bekannt, es gibt jedoch sehr wahrscheinlich Faktoren, die seine Bewegung innerhalb des Zytoplasmas regulieren.

Nukleoid in Bakterien ohne binäre Spaltung

Obwohl das Nukleoid in Bakterien, die eine binäre Spaltung aufweisen, besser charakterisiert wurde, gibt es einige Varianten in Bakterien, die sich durch andere Methoden teilen oder vermehren.

Bei den Bakterien, die das Knospen als Fortpflanzungsmittel verwenden, ist das Nukleoid offenbar segmentiert, so dass die Organisation dieser Bakterienstruktur unterschiedlich ist.

In Bakterien wie Gemmata obscuriglobus, die sich durch Knospen vermehren, weist das Nukleoid eine Reihe von Kompartimenten auf, die durch eine intrazytoplasmatische Membran begrenzt sind.

Bei dieser Spezies erhält eine Tochterzelle beim Austritt ein nacktes Nukleoid, das von einer intrazytoplasmatischen Membran bedeckt ist, wenn die Knospe reift und aus der Elternzelle freigesetzt wird.

Andere große Bakterien haben eine große Anzahl von Nukleoiden, die um ihre Peripherie verstreut und getrennt sind, während der Rest des Zytoplasmas frei von DNA bleibt. Dies stellt einen Fall von Polyploidie dar, der in eukaryotischen Zellen bekannter ist.

Unterschiede zum eukaryotischen Kern

Bei prokaryotischen Zellen fehlt dem Nukleoid eine Membran, im Gegensatz zum Kern eukaryotischer Zellen, der eine Membran aufweist, die sein Genom packt und es schützt.

In der eukaryotischen Zelle ist das genetische Material in den Chromosomen sehr kompakt oder organisiert organisiert, während das Nukleoid weniger kompakt und stärker verteilt ist. In Prokaryoten bildet es jedoch definierte und differenzierbare Körper.

Die Anzahl der Chromosomen in der eukaryotischen Zelle variiert normalerweise. Sie sind jedoch zahlreicher als prokaryotische Organismen, die nur einen haben. Im Gegensatz zum genomischen Material von Bakterien besitzen eukaryotische Zellen zwei Kopien jedes Gens, wodurch sie genetisch diploid sind.

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