Tofauti na yukariyoti, bakteria hawana kiini kilichoundwa, lakini DNA yao haijatawanyika katika seli, lakini imejilimbikizia katika muundo wa kubana unaoitwa nukleoidi. Kwa maneno ya kiutendaji, ni analogi inayofanya kazi ya kifaa cha nyuklia.
Nyukleoidi ni nini
Nyukleoidi ya bakteria ni eneo katika seli zake ambalo lina nyenzo za kijeni zilizoundwa. Tofauti na kiini cha yukariyoti, haijatenganishwa na membrane kutoka kwa yaliyomo yote ya seli na haina sura ya kudumu. Licha ya hayo, vifaa vya kijeni vya bakteria vimetenganishwa waziwazi na saitoplazimu.
Neno lenyewe linamaanisha "kama kiini" au "eneo la nyuklia". Muundo huu uligunduliwa kwa mara ya kwanza mnamo 1890 na mtaalam wa zoolojia Otto Buchli, lakini tofauti zake kutoka kwa vifaa vya maumbile ya yukariyoti ziligunduliwa tayari katika miaka ya 1950 shukrani kwa teknolojia ya hadubini ya elektroni. Jina "nukleoidi" linalingana na dhana ya "kromosomu ya bakteria", ikiwa ya mwisho iko kwenye seli katika nakala moja.
Nucleoid haijumuishi plasmidi hizoni elementi za nje ya kromosomu ya jenomu ya bakteria.
Sifa za nukleoidi ya bakteria
Kwa kawaida, nukleoidi huchukua sehemu ya kati ya seli ya bakteria na kuelekezwa kwenye mhimili wake. Kiasi cha uundaji huu wa kuunganishwa hauzidi mikroni 0.53, na uzito wa molekuli hutofautiana kutoka 1×109 hadi 3×109 d alton. Katika sehemu fulani, nukleoidi hufungamana na utando wa seli.
Nyukleoidi ya bakteria ina vipengele vitatu:
- DNA.
- Protini za kimuundo na udhibiti.
- RNA.
DNA ina shirika la kromosomu ambalo ni tofauti na yukariyoti. Mara nyingi, nucleoid ya bakteria ina chromosome moja au nakala zake kadhaa (na ukuaji wa kazi, idadi yao hufikia 8 au zaidi). Kiashiria hiki kinatofautiana kulingana na aina na hatua ya mzunguko wa maisha ya microorganism. Baadhi ya bakteria wana kromosomu nyingi zilizo na seti tofauti za jeni.
Katikati ya DNA ya nukleoidi imefungwa vizuri sana. Ukanda huu haupatikani kwa ribosomes, replication na enzymes za maandishi. Kinyume chake, vitanzi vya deoksiribonucleic vya eneo la pembeni la nukleoidi vinagusana moja kwa moja na saitoplazimu na kuwakilisha sehemu amilifu za jenomu ya bakteria.
Kiasi cha kijenzi cha protini katika nyukleoidi ya bakteria hakizidi 10%, ambayo ni takriban mara 5 kuliko katika kromati ya yukariyoti. Protini nyingi zinahusishwa na DNA na hushiriki katika muundo wake. RNA ni bidhaaunukuzi wa jeni za bakteria, unaofanywa kwenye pembezoni mwa nukleoidi.
Kifaa cha kijenetiki cha bakteria ni umbile lenye nguvu linaloweza kubadilisha umbo lake na muundo wa muundo. Haina nyukleoli na kifaa cha mitotiki sifa ya kiini cha seli ya yukariyoti.
Kromosomu ya bakteria
Mara nyingi, kromosomu za nukleoidi ya bakteria huwa na umbo la pete funge. Chromosomes ya mstari ni ya kawaida sana. Vyovyote vile, miundo hii inajumuisha molekuli moja ya DNA, ambayo ina seti ya jeni muhimu kwa ajili ya kuishi kwa bakteria.
DNA ya Chromosomal inakamilishwa kwa njia ya mizunguko iliyosongamana zaidi. Idadi ya vitanzi kwa kromosomu inatofautiana kutoka 12 hadi 80. Kila kromosomu ni replicon kamili, kwani wakati wa kuongeza mara mbili DNA inakiliwa kabisa. Utaratibu huu daima huanza kutoka asili ya urudufishaji (OriC), ambayo imeambatishwa kwenye utando wa plazima.
Urefu wa jumla wa molekuli ya DNA katika kromosomu ni maagizo kadhaa ya ukubwa zaidi ya saizi ya bakteria, kwa hivyo inakuwa muhimu kuifunga, lakini wakati wa kudumisha shughuli za utendaji.
Katika kromatini ya yukariyoti, kazi hizi hufanywa na protini kuu - histones. Nucleoid ya bakteria ina protini zinazofunga DNA ambazo huwajibika kwa muundo wa nyenzo za kijeni, na pia huathiri usemi wa jeni na uigaji wa DNA.
Protini zinazohusiana na Nucleoid ni pamoja na:
- protini zinazofanana na histone HU, H-NS, FIS na IHF;
- topoisomerasi;
- protini za familia ya SMC.
Vikundi 2 vya mwisho vina ushawishi mkubwa zaidi juu ya msokoto wa juu wa nyenzo za kijeni.
Utenganishaji wa chaji hasi za DNA ya kromosomu hufanywa na polyamines na ioni za magnesiamu.
Jukumu la kibayolojia la nukleoidi
Kwanza kabisa, nukleoidi ni muhimu kwa bakteria ili kuhifadhi na kusambaza taarifa za urithi, na pia kuzitekeleza katika kiwango cha usanisi wa seli. Kwa maneno mengine, jukumu la kibiolojia la uundaji huu ni sawa na lile la DNA.
Vitendaji vingine vya nukleoidi ya bakteria ni pamoja na:
- ujanibishaji na ugandaji wa nyenzo jeni;
- ufungaji kazi wa DNA;
- udhibiti wa kimetaboliki.
Muundo wa DNA hauruhusu tu molekuli kutoshea katika seli ndogo ndogo, lakini pia huunda hali za mtiririko wa kawaida wa michakato ya urudufishaji na unukuzi.
Vipengele vya mpangilio wa molekuli ya nyukleoidi huunda hali za udhibiti wa kimetaboliki ya seli kwa kubadilisha upatanisho wa DNA. Udhibiti hutokea kwa kutoa sehemu fulani za kromosomu kwenye saitoplazimu, ambayo huzifanya zipatikane kwa vimeng'enya vya nukuu, au kinyume chake, kwa kuzivuta ndani.
Njia za utambuzi
Kuna njia 3 za kugundua nukleoidi katika bakteria:
- hadubini nyepesi;
- hadubini ya utofautishaji wa awamu;
- microscope ya elektroni.
Kulingana na mbinumaandalizi ya maandalizi na njia ya utafiti, nucleoid inaweza kuonekana tofauti.
Mikroscopi nyepesi
Ili kugundua nyukleoidi kwa kutumia darubini nyepesi, bakteria hutiwa madoa hapo awali ili nukleodi iwe na rangi tofauti na yaliyomo mengine ya seli, vinginevyo muundo huu hautaonekana. Pia ni wajibu kurekebisha bakteria kwenye slaidi ya kioo (katika hali hii, vijidudu hufa).
Kupitia lenzi ya darubini nyepesi, nukleoidi inaonekana kama umbo la maharagwe na mipaka iliyo wazi, ambayo inachukua sehemu ya kati ya seli.
Mbinu za kuchorea
Mara nyingi, mbinu zifuatazo za uwekaji madoa kwa bakteria hutumiwa kuibua nukleoidi kwa hadubini nyepesi:
- kulingana na Romanovsky-Giemsa;
- Mbinu ya Felgen.
Wakati wa kuweka madoa kulingana na Romanovsky-Giemsa, bakteria hutanguliwa kwenye slaidi ya glasi na pombe ya methyl, na kisha kwa dakika 10-20 huwekwa na rangi kutoka kwa mchanganyiko sawa wa azure, eonine na methylene bluu., kufutwa katika methanoli. Matokeo yake, nucleoid inakuwa zambarau na cytoplasm inakuwa rangi ya pink. Kabla ya hadubini, doa hutolewa na slaidi huoshwa kwa distillati na kukaushwa.
Njia ya Feulgen hutumia hidrolisisi dhaifu ya asidi. Matokeo yake, deoxyribose iliyotolewa hupita kwenye fomu ya aldehyde na kuingiliana na asidi ya fuchsine-sulphurous ya reagent ya Schiff. Matokeo yake, nukleoidi inakuwa nyekundu, na saitoplazimu inakuwa bluu.
hadubini ya utofautishaji ya awamu
Madarubini ya utofautishaji ya awamu inaazimio la juu kuliko mwanga. Njia hii haihitaji fixation na uchafu wa maandalizi - uchunguzi unafanyika kwa bakteria hai. Nucleoid katika seli kama hizo inaonekana kama eneo la mviringo nyepesi dhidi ya msingi wa saitoplazimu ya giza. Mbinu bora zaidi inaweza kufanywa kwa kupaka rangi za fluorescent.
Ugunduzi wa nyuklia kwa hadubini ya elektroni
Kuna njia 2 za kutayarisha maandalizi ya uchunguzi wa nukleoidi chini ya hadubini ya elektroni:
- kata-nyembamba sana;
- Kata bakteria waliogandisha.
Katika maikrografu elektroni za sehemu nyembamba ya bakteria, nukleoidi ina mwonekano wa muundo mnene wa mtandao unaojumuisha nyuzi nyembamba, ambazo zinaonekana nyepesi kuliko saitoplazimu inayozunguka.
Kwenye sehemu ya bakteria iliyoganda baada ya kudhoofika kwa kinga, nyukleoidi inaonekana kama muundo unaofanana na matumbawe yenye msingi mnene na miinuko nyembamba inayopenya kwenye saitoplazimu.
Katika picha za kielektroniki, nukleoidi ya bakteria mara nyingi zaidi huchukua sehemu ya kati ya seli na ina ujazo mdogo kuliko katika seli hai. Hii ni kutokana na kufichuliwa na kemikali zinazotumika kurekebisha utayarishaji.
