Нуклеоид это в биологии кратко
Обновлено: 19.05.2024
В нуклеоид это нерегулярная область с неупорядоченным внешним видом, расположенная внутри прокариотических клеток, занимающая важную область цитоплазмы и четко дифференцируемая из-за ее различных фаз.
Последний выделяется как место, где сосредоточена бактериальная ДНК, как единственная длинная молекула с двумя цепями, образующими так называемую бактериальную хромосому, которая конденсируется, будучи видимой как нуклеоид.
Проще говоря, нуклеоид представляет собой структуру, аналогичную ядру эукариот, но не имеет видимых структурных границ. Однако, если есть возможность отличить его от остального цитоплазматического содержимого и признать его одним из его основных компонентов.
характеристики
Форма нуклеоида является результатом множества его выступов, в результате чего коралловая форма, которая во время дупликации принимает более двулопастную форму, которая затем разделяется на два разных нуклеоида.
Нуклеоид является эквивалентом хроматина в эукариотических клетках, однако есть некоторые заметные различия. Во-первых, основные белки (тип гистонов), присутствующие в нуклеоиде, не образуют регулярных и компактных структур, как гистоны в нуклеосомах хроматина, представляя менее сложную организацию.
Кроме того, спиральное натяжение, которое уплотняет нуклеоидную ДНК, имеет плектонемический и тороидальный тип, а в хроматине натяжение, вызванное взаимодействием между ДНК и гистонами, имеет тороидальный тип (суперспирализацию).
ДНК в прокариотических клетках является кольцевой, и они имеют только одну хромосому и, следовательно, по одной копии каждого гена, являющегося генетическим гаплоидом.
Геном бактерий относительно невелик и им легко манипулировать, добавление или удаление фрагментов ДНК (из-за их легкой диссоциации от остальных компонентов нуклеоидов) может быть повторно введено в бактерии, что делает его идеальным для работы с генная инженерия.
Структура и состав
Нуклеоид, также известный как тело хроматина, имеет ДНК в качестве основного компонента, которая составляет более половины его содержимого и конденсируется примерно в 1000 раз. Поскольку каждый нуклеоид изолирован, его масса на 80% состоит из ДНК.
Однако, помимо генома, в нем есть молекулы РНК и широкий спектр ферментов, таких как РНК-полимераза и топоизомеразы, а также основные белки.
У большого разнообразия бактерий есть генетический материал, который не сконцентрирован в нуклеоиде, а рассредоточен в цитоплазме в структурах, называемых плазмидами, в которых обнаруживаются более мелкие молекулы ДНК.
Другие разновидности белков, тесно связанных с нуклеоидом, имеют функцию сохранения его конденсированной и компактной формы, а также способствуют разделению генетического материала на дочерние клетки. Процессы синтеза РНК и белка в нуклеоиде, по-видимому, помогают поддерживать общую форму нуклеоида.
С другой стороны, во время таких процессов, как дифференцировка клеток или принятие латентных состояний, форма нуклеоида резко меняется.
Организация нуклеоида варьируется в зависимости от оцениваемого вида бактерий. Другие нуклеоид-ассоциированные белки (PAN) также влияют на его организацию.
Нуклеоид в делении клетки
Когда бактерии начали делиться, нуклеоид содержит материал двух геномов, продукт синтеза ДНК. Этот дублированный материал распределяется между дочерними клетками из-за клеточного деления.
Во время этого процесса каждый геном через белки, связанные с нуклеоидом и мембраной, связывается с определенными секторами последней, которые будут тянуть две области бактериальной хромосомы, когда происходит деление, так что каждый отсек, который возникает (то есть каждый дочерняя клетка) остается с нуклеоидом.
Различные белки, такие как HU и IHF, прочно связываются с ДНК и участвуют в ее конденсации, репликации и фолдинге.
Характеристики
Нуклеоид - это не только неактивный носитель генетического материала (бактериальной хромосомы). Кроме того, вместе с действием сопутствующих белков в нем они защищают ДНК. Его уплотнение напрямую связано с защитой генома во время таких процессов, как окислительный стресс, и физических факторов, таких как радиация.
Он также принимает участие в глобальной организации клеток и даже играет фундаментальную роль в определении места деления клеток во время бинарного деления. Таким образом можно избежать неточных разрезов в нуклеоидах, которые будут составлять дочерние клетки при формировании делящейся перегородки.
Вероятно, по этой причине нуклеоиды занимают определенные положения в клетке посредством транспорта ДНК, опосредованного нуклеоид-ассоциированными белками (такими как Fts, присутствующими в перегородке во время бинарного деления), чтобы удерживать ДНК подальше от разделяющей перегородки.
Механизмы миграции нуклеоида и его положение в бактериальной клетке еще точно не известны, однако, скорее всего, существуют факторы, регулирующие его движение в цитоплазме.
Нуклеоид в бактериях без бинарного деления
Хотя нуклеоид лучше охарактеризован у бактерий, демонстрирующих бинарное деление, у бактерий есть несколько вариантов, которые делятся или размножаются другими методами.
У тех бактерий, которые используют почкование как средство размножения, нуклеоид, по-видимому, имеет сегментацию, поэтому существует разнообразие в организации этой бактериальной структуры.
В таких бактериях, как Gemmata obscuriglobus, который воспроизводится почкованием, нуклеоид имеет ряд компартментов, ограниченных внутрицитоплазматической мембраной.
У этого вида, когда дочерняя клетка выходит, она получает голый нуклеоид, который покрывается внутрицитоплазматической мембраной по мере созревания зачатка и высвобождается из родительской клетки.
Другие крупные бактерии имеют большое количество нуклеоидов, разбросанных и разделенных по периферии, в то время как остальная часть цитоплазмы остается свободной от ДНК. Это представляет собой случай полиплоидии, более характерной для эукариотических клеток.
Отличия от эукариотического ядра
В случае прокариотических клеток у нуклеоида отсутствует мембрана, в отличие от ядра эукариотических клеток, которое имеет мембрану, которая упаковывает его геном и защищает его.
В эукариотической клетке генетический материал организован в хромосомах очень компактно или организованно, тогда как нуклеоид менее компактен и более рассредоточен. Однако у прокариот он образует определенные и дифференцируемые тела.
Количество хромосом в эукариотической клетке обычно варьируется. Однако их больше, чем прокариотических организмов, у которых есть только один. В отличие от геномного материала бактерий, эукариотические клетки обладают двумя копиями каждого гена, что делает их генетически диплоидными.
Нуклеоид (означает подобный ядру, также известен как ядерная область) — компартмент неправильной формы внутри клетки прокариот, в котором находится генетический материал. ДНК нуклеоида имеет замкнутую кольцевую форму. Такой способ хранения наследственной информации может быть противопоставлен способу эукариот, у которых ДНК упакован в хромосомы и изолирован имеющей мембрану органеллой — ядром.
Нуклеоид может быть легко идентифицирован электронной микроскопией при сильном увеличении. Несмотря на то, что он не имеет постоянной формы, он ясно виден на фоне цитоплазмы. При специальном окрашивании нуклеоид также можно различить под световым микроскопом.
Состав
Эксперименты показывают, что нуклеоид состоит в основном из ДНК (примерно 60 %), а также содержит РНК и белки. Последние два компонента представляют собой в основном матричную РНК и белки, регулирующие экспрессию генов бактериального генома. В состав нуклеоида входят также структурные белки, которые способствуют компактизации ДНК, то есть несут функцию, схожую с функцией гистонов в эукариотических клетках.
См. также
Ссылки
- Prescott, L. (1993). Microbiology, Wm. C. Brown Publishers, ISBN 0-697-01372-3
- Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Нуклеоид" в других словарях:
НУКЛЕОИД — (от лат. nucleus ядро и греч. eidos вид), ДНК содержащая зона клетки прокариот. Обычно находится в центре клетки, не отграничена мембранами. Н. соответствует одной сложной кольцевидной молекуле ДНК, не соединённой с гистонами и закреплённой в… … Биологический энциклопедический словарь
нуклеоид — сущ., кол во синонимов: 1 • рибонуклеопротеид (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
нуклеоид — nucleoid, prokaryon нуклеоид. Аналог ядра у бактерий лишенный мембраны ДНК содержащий участок прокариотической клетки (у некоторых прокариот может быть более одного Н. на клетку), деление Н. происходит после репликации ДНК с участием клеточной… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
нуклеоид — (nucleoidum; нуклео + греч. eidos вид; син. ядро бактериальное) скопление ядерного вещества. бактериальной клетки … Большой медицинский словарь
НУКЛЕОИД — аналог ядра у бактерий. В отличие от истинных ядер Н. не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом. Бактериальная ДИК не связана с основными белками гистонами и в Н. расположена в виде фибрилл … Словарь ботанических терминов
Нуклеоид — аналог ядра у бактерий. В отличие от истинных ядер Н. не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом. Бактериальная ДНК не связана с основными белками гистонами и в Н. расположена в виде фибрилл … Толковый словарь по почвоведению
Нуклеоид прокарион — Нуклеоид, прокарион * нуклеоід, пракарыён * nucleoid or prokaryon 1. Область клетки прокариота, содержащая ДНК … Генетика. Энциклопедический словарь
нуклеоид вирусный — сердцевина вириона, состоящая из нуклеиновой кислоты, ассоциированной с вирусными белками … Большой медицинский словарь
- Нуклеоид (означает подобный ядру, также известен как ядерная область) — компартмент неправильной формы внутри клетки прокариот, в котором находится генетический материал. ДНК нуклеоида имеет замкнутую кольцевую форму. Такой способ хранения наследственной информации может быть противопоставлен способу эукариот, у которых ДНК упакована в хромосомы и изолирована имеющей мембрану органеллой — ядром.
нуклеоид
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.
Насколько понятно значение слова полурота (существительное):
Синонимы к слову «нуклеоид»
Предложения со словом «нуклеоид»
- Клетки прокариот лишены настоящего ядра, его функции выполняет нуклеоид.
Нуклео́ид (англ. Nucleoid) — неправильной формы зона в цитоплазме прокариотической клетки, в которой находится геномная ДНК и ассоциированные с ней белки. На долю ДНК приходится около 60 % массы нуклеоида; помимо ДНК, нуклеоид содержит РНК и белки. Белки нуклеоида, которые обеспечивают пространственную организацию геномной ДНК, называют нуклеоидными белками или нуклеоид-ассоциированными белками; они не имеют ничего общего с гистонами, упаковывающими ДНК у эукариот. В отличие от гистонов, ДНК-связывающие.
Предложения со словом «нуклеоид»
Клетки прокариот лишены настоящего ядра, его функции выполняет нуклеоид.
Вначале делится нуклеоид, затем между двумя будущими клетками образуется перегородка, состоящая из двух слоёв цитоплазматической мембраны.
Водоросли – единственная группа, где имеются все три типа клеточной организации: прокариотическая (синезеленые водоросли, где ядер нет, их роль выполняет нуклеоид); мезокариотическая (динофитовые, есть ядро, но примитивное) и эукариотическая (водоросли остальных отделов – настоящие ядерные организмы).
Синонимы к слову «нуклеоид»
Карта слов и выражений русского языка
Онлайн-тезаурус с возможностью поиска ассоциаций, синонимов, контекстных связей и примеров предложений к словам и выражениям русского языка.
Справочная информация по склонению имён существительных и прилагательных, спряжению глаголов, а также морфемному строению слов.
В отличие от эукариот бактерии не имеют оформленного ядра, однако их ДНК не разбросана по всей клетке, а сосредоточена в компактной структуре, которую называют нуклеоидом. В функциональном отношении он представляет собой функциональный аналог ядерного аппарата.
Что такое нуклеоид
Нуклеоид бактерий — это область в их клетках, содержащая структурированный генетический материал. В отличие от ядра эукариот она не отделена мембраной от остального клеточного содержимого и не имеет постоянной формы. Несмотря на это генетический аппарат бактерий четко отграничен от цитоплазмы.
Нуклеоид не включает в себя плазмиды, которые являются внехромосомными элементами бактериального генома.
Особенности нуклеоида бактерий
Обычно нуклеоид занимает центральный участок бактериальной клетки и ориентирован вдоль ее оси. Объем этого компактного образования не превышает 0,5 мкм3, а молекулярная масса варьирует от 1×109 до 3×109 дальтон. В определенных точках нуклеоид связан с клеточной мембраной.
В состав нуклеоида бактерий входят три компонента:
- ДНК.
- Структурные и регуляторные белки.
- РНК.
ДНК имеет хромосомную организацию, отличную от эукариотической. Чаще всего нуклеоид бактерий содержит одну хромосому или несколько ее копий (при активном росте их количество достигает 8 и более). Этот показатель варьирует в зависимости от вида и стадии жизненного цикла микроорганизма. Некоторые бактерии имеют несколько хромосом с разным набором генов.
В центре нуклеоида ДНК укомплектована достаточно плотно. Эта зона недоступна для рибосом, ферментов репликации и транскрипции. Напротив, дезоксирибонуклеиновые петли периферической области нуклеоида напрямую контактируют с цитоплазмой и представляют собой активные участки бактериального генома.
Количество белкового компонента в нуклеоиде бактерий не превышает 10 %, что примерно в 5 раз меньше, чем в хроматине эукариот. Большая часть белков ассоциирована с ДНК и участвует в ее структурировании. РНК представляет собой продукт транскрипции бактериальных генов, которая осуществляется на периферии нуклеоида.
Генетический аппарат бактерий является динамическим образованием, способным менять свою форму и структурную конформацию. В нем отсутствуют характерные для ядра эукариотической клетки ядрышки и митотический аппарат.
Бактериальная хромосома
В большинстве случаев хромосомы нуклеоида бактерий имеют замкнутую кольцевую форму. Значительно реже встречаются линейные хромосомы. В любом случае эти структуры состоят из одной молекулы ДНК, которая содержит набор генов, необходимых для выживания бактерии.
Хромосомная ДНК укомплектована в виде суперспирализованных петель. Количество петель на хромосому варьирует от 12 до 80. Каждая хромосома является полноценным репликоном, так как при удвоении ДНК копируется целиком. Начинается этот процесс всегда из точки начала репликации (OriC), которая прикреплена к плазматической мембране.
Суммарная длина молекулы ДНК в хромосоме на несколько порядков превышает размеры бактерии, поэтому возникает необходимость в ее упаковке, но при сохранении функциональной активности.
В хроматине эукариот эти задачи выполняют основные белки — гистоны. Нуклеоид бактерий имеет в своем составе ДНК-связывающие белки, которые отвечают за структурную организацию генетического материала, а также влияют на экспрессию генов и репликацию ДНК.
К нуклеоид-ассоциированым белкам относятся:
- гистоноподобные белки HU, H-NS, FIS и IHF;
- топоизомеразы;
- белки семейства SMC.
Последние 2 группы оказывают наибольшее влияние на суперспирализацию генетического материала.
Нейтрализация отрицательных зарядов хромосомной ДНК осуществляется за счет полиаминов и ионов магния.
Биологическая роль нуклеоида
В первую очередь нуклеоид необходим бактериям для того, чтобы хранить и передавать наследственную информацию, а также реализовывать ее на уровне клеточного синтеза. Иными словами, биологическая роль этого образования такая же, как у ДНК.
Другие функции нуклеоида бактерий включают:
- локализацию и компактизацию генетического материала;
- функциональную упаковку ДНК;
- регуляцию метаболизма.
Структурирование ДНК не только позволяет молекуле уместиться в микроскопической клетке, но и создает условия для нормального протекания процессов репликации и транскрипции.
Особенности молекулярной организации нуклеоида создают условия для контроля клеточного метаболизма путем изменения конформации ДНК. Регуляция происходит за счет выпетливания определенных участков хромосомы в цитоплазму, что делает их доступными для ферментов транскрипции, или наоборот, втягивания внутрь.
Способы обнаружения
Существует 3 способа визуального обнаружения нуклеоида в бактериях:
- световая микроскопия;
- фазово-контрастная микроскопия;
- электронная микроскопия.
В зависимости от способа подготовки препарата и метода исследования нуклеоид может выглядеть по разному.
Световая микроскопия
Для выявления нуклеоида при помощи светового микроскопа бактерии предварительно окрашивают таким образом, чтобы нуклеоид имел цвет, отличный от остального клеточного содержимого, — иначе эта структура не будет видна. Также обязательна фиксация бактерий на предметном стекле (при этом микроорганизмы погибают).
Через объектив светового микроскопа нуклеоид выглядит как бобовидное образование с четкими границами, которое занимает центральную часть клетки.
Методы окраски
В большинстве случаев для визуализации нуклеоида методом световой микроскопии используют следующие способы окраски бактерий:
- по Романовскому-Гимзе;
- метод Фельгена.
При окрашивании по Романовскому-Гимзе бактерии предварительно фиксируются на предметном стекле метиловым спиртом, а затем в течение 10-20 минут пропитываются красителем из равной смеси азура, эонина и метиленового синего, растворенных в метаноле. В результате нуклеоид становится фиолетовым, а цитоплазма — бледно-розовой. Перед микроскопией краска сливается, а препарат промывается дистиллятом и высушивается.
В методе Фельгена применяется слабо кислотный гидролиз. В результате освобожденная дезоксирибоза переходит в альдегидную форму и взаимодействует с фуксинсернистой кислотой реактива Шиффа. В итоге нуклеоид становится красным, а цитоплазма приобретает синий цвет.
Фазово-контрастная микроскопия
Фазово-контрастная микроскопия имеет большее разрешение, чем световая. Этот метод не требует фиксации и окраски препарата, — наблюдение происходит за живыми бактериями. Нуклеоид в таких клетках выглядит как светлая овальная область на фоне темной цитоплазмы. Более эффективным метод можно сделать, применив флюоресцентные красители.
Выявление нуклеоида при помощи электронного микроскопа
Существует 2 способа подготовки препарата для исследования нуклеоида под электронным микроскопом:
- ультратонкий срез;
- срез замороженной бактерии.
На электронных микрофотографиях ультратонкого среза бактерии нуклеоид имеет вид состоящей из тонких нитей плотной сетчатой структуры, которая выглядит светлее окружающей цитоплазмы.
На срезе замороженной бактерии после иммуноокрашивания нуклеоид выглядит как кораллоподобная структура с плотной сердцевиной и тонкими проникающими в цитоплазму выступами.
На электронных фотографиях нуклеоид бактерий чаще всего занимает центральную часть клетки и имеет меньший объем, нежели в живой клетке. Это связано с воздействием химических реактивов, используемых для фиксации препарата.
Читайте также: