Эукариотуудаас ялгаатай нь бактери нь тогтсон цөмгүй боловч тэдний ДНХ нь эсэд тархаагүй, харин нуклеоид хэмээх авсаархан бүтцэд төвлөрдөг. Үйл ажиллагааны хувьд энэ нь цөмийн аппаратын функциональ аналог юм.
Нуклеоид гэж юу вэ
Бактерийн нуклеоид нь тэдгээрийн эсийн бүтэцтэй генетик материал агуулсан хэсэг юм. Эукариот цөмөөс ялгаатай нь энэ нь эсийн бусад агууламжаас мембранаар тусгаарлагддаггүй бөгөөд байнгын хэлбэртэй байдаггүй. Гэсэн хэдий ч бактерийн генетик аппарат нь цитоплазмаас тодорхой тусгаарлагдсан байдаг.
Энэ нэр томъёо нь өөрөө "цөмтэй төстэй" эсвэл "цөмийн бүс" гэсэн утгатай. Энэ бүтцийг анх 1890 онд амьтан судлаач Отто Бухли нээсэн боловч электрон микроскопийн технологийн ачаар 1950-иад оны эхээр эукариотуудын генетикийн аппаратаас ялгаатай нь аль хэдийн тодорхойлогдсон. "Нуклеоид" гэсэн нэр нь "нянгийн хромосом" гэсэн ойлголттой тохирч байгаа бөгөөд хэрэв сүүлчийнх нь эсэд нэг хуулбараар агуулагддаг бол.
Нуклеоид нь плазмидуудыг агуулдаггүйнь бактерийн геномын хромосомоос гадуурх элементүүд юм.
Бактерийн нуклеоидын онцлог
Ихэнхдээ нуклеоид нь бактерийн эсийн төв хэсгийг эзэлдэг ба түүний тэнхлэгийн дагуу чиглэгддэг. Энэхүү нягт формацийн хэмжээ 0.5 микроноос хэтрэхгүй3, молекул жин нь 1×109-аас 3×10 хооронд хэлбэлздэг.9 далтон. Тодорхой цэгүүдэд нуклеоид нь эсийн мембрантай холбогддог.
Бактерийн нуклеоид нь гурван бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ:
- ДНХ.
- Бүтцийн болон зохицуулалтын уураг.
- РНХ.
ДНХ нь эукариотоос ялгаатай хромосомын бүтэцтэй. Ихэнх тохиолдолд бактерийн нуклеоид нь нэг хромосом эсвэл түүний хэд хэдэн хуулбарыг агуулдаг (идэвхтэй өсөлттэй, тэдгээрийн тоо 8 ба түүнээс дээш байдаг). Энэ үзүүлэлт нь бичил биетний амьдралын мөчлөгийн төрөл, үе шатаас хамаарч өөр өөр байдаг. Зарим бактери нь өөр өөр гентэй олон хромосомтой байдаг.
Нуклеоидын ДНХ-ийн төв хэсэгт нэлээд нягт бэхлэгдсэн байдаг. Энэ бүсэд рибосом, репликаци, транскрипцийн ферментүүд нэвтрэх боломжгүй байдаг. Эсрэгээр, нуклеоидын захын бүсийн дезоксирибонуклейн гогцоонууд нь цитоплазмтай шууд харьцаж, бактерийн геномын идэвхтэй хэсгүүдийг төлөөлдөг.
Бактерийн нуклеоид дахь уургийн бүрэлдэхүүн хэсгийн хэмжээ 10%-иас хэтрэхгүй бөгөөд энэ нь эукариот хроматинаас 5 дахин бага байна. Ихэнх уураг нь ДНХ-тэй холбоотой бөгөөд түүний бүтцэд оролцдог. РНХ бол бүтээгдэхүүн юмнуклеоидын захад явагддаг бактерийн генийн транскрипци.
Бактерийн удамшлын аппарат нь түүний хэлбэр, бүтцийн хэлбэрийг өөрчлөх чадвартай динамик формац юм. Түүнд эукариот эсийн цөмд хамаарах цөм, митозын аппарат байхгүй.
Бактерийн хромосом
Ихэнх тохиолдолд бактерийн нуклеоидын хромосомууд хаалттай цагираг хэлбэртэй байдаг. Шугаман хромосомууд хамаагүй бага түгээмэл байдаг. Ямар ч тохиолдолд эдгээр бүтэц нь нэг ДНХ молекулаас бүрдэх ба нянгийн оршин тогтноход шаардлагатай генийн багцыг агуулдаг.
Хромосомын ДНХ нь хэт ороомог гогцоо хэлбэрээр төгсдөг. Нэг хромосом дахь гогцоонуудын тоо 12-80 хооронд хэлбэлздэг. Хромосом бүр нь бүрэн хэмжээний хуулбар юм, учир нь хоёр дахин нэмэгдэхэд ДНХ бүхэлдээ хуулбарлагддаг. Энэ үйл явц нь үргэлж плазмын мембранд наалдсан репликацийн (OriC) гарал үүслээр эхэлдэг.
Хромосом дахь ДНХ молекулын нийт урт нь нянгийн хэмжээнээс хэд хэдэн дарааллаар их байдаг тул үүнийг багцлах шаардлагатай болдог, гэхдээ функциональ үйл ажиллагааг нь хадгалахын зэрэгцээ.
Эукариот хроматины хувьд эдгээр ажлыг гол уураг болох гистонууд гүйцэтгэдэг. Бактерийн нуклеоид нь удамшлын материалын бүтцийн зохион байгуулалтыг хариуцдаг ДНХ холбогч уураг агуулдаг бөгөөд генийн илэрхийлэл болон ДНХ-ийн репликацид нөлөөлдөг.
Нуклеоидтой холбоотой уургууд нь:
- гистон төст уураг HU, H-NS, FIS болон IHF;
- топоизомераза;
- SMC гэр бүлийн уураг.
Сүүлийн 2 бүлэг нь удамшлын материалын хэт ороомогт хамгийн их нөлөө үзүүлдэг.
Хромосомын ДНХ-ийн сөрөг цэнэгийг саармагжуулах ажлыг полиамин ба магнийн ионууд гүйцэтгэдэг.
Нуклеоидын биологийн үүрэг
Юуны өмнө нуклеоид нь удамшлын мэдээллийг хадгалах, дамжуулах, мөн эсийн синтезийн түвшинд хэрэгжүүлэхэд бактерийн хувьд зайлшгүй шаардлагатай. Өөрөөр хэлбэл, энэ формацийн биологийн үүрэг нь ДНХ-тэй адил юм.
Бактерийн нуклеоидын бусад функцууд нь:
- генийн материалыг нутагшуулах, нягтруулах;
- функциональ ДНХ-ийн савлагаа;
- бодисын солилцооны зохицуулалт.
ДНХ-ийн бүтэц нь молекулыг микроскопийн эсэд багтаах боломжийг олгодог төдийгүй репликаци болон транскрипцийн процессын хэвийн урсгалыг бий болгодог.
Нуклеоидын молекулын зохион байгуулалтын онцлог нь ДНХ-ийн хэлбэрийг өөрчлөх замаар эсийн бодисын солилцоог зохицуулах нөхцлийг бүрдүүлдэг. Зохицуулалт нь хромосомын тодорхой хэсгүүдийг цитоплазм руу гогцоонд оруулснаар тэдгээрийг транскрипцийн ферментүүдэд ашиглах боломжтой болгодог, эсвэл эсрэгээр нь татан оруулснаар үүсдэг.
Илрүүлэх аргууд
Бактери дахь нуклеоидыг нүдээр илрүүлэх 3 арга байдаг:
- гэрлийн микроскоп;
- фазын тодосгогч микроскоп;
- электрон микроскоп.
Аргаас шалтгаалнабэлдмэлийн бэлтгэл ба судалгааны арга нь нуклеоид өөр харагдаж болно.
Гэрлийн микроскоп
Нуклеоидыг гэрлийн микроскопоор илрүүлэхийн тулд бактериудыг урьдчилан будсан бөгөөд ингэснээр нуклеоид нь эсийн бусад агууламжаас өөр өнгөтэй байх болно, эс тэгвээс энэ бүтэц харагдахгүй болно. Мөн шилэн дээр бактерийг засах шаардлагатай (энэ тохиолдолд бичил биетэн үхдэг).
Гэрлийн микроскопын линзээр нуклеоид нь эсийн төв хэсгийг эзэлдэг тодорхой хил хязгаартай буурцаг хэлбэртэй формац шиг харагдаж байна.
Будах аргууд
Ихэнх тохиолдолд нуклеоидыг гэрлийн микроскопоор дүрслэхийн тулд нянгийн будгийн дараах аргуудыг ашигладаг:
- Романовский-Гиемсагийн хэлснээр;
- Фэлгэний арга.
Романовский-Гиемсагийн дагуу будахдаа бактерийг метилийн спиртээр шилэн дээр урьдчилан бэхлээд 10-20 минутын турш номин, эонин, метилен хөхний ижил хольцтой будгаар шингээдэг., метанолд ууссан. Үүний үр дүнд нуклеоид нь нил ягаан болж, цитоплазм нь цайвар ягаан өнгөтэй болдог. Микроскоп хийхээс өмнө толбыг зайлуулж, слайдыг нэрмэл усаар угааж, хатаана.
Фелгений арга нь сул хүчлийн гидролизийг ашигладаг. Үүний үр дүнд суллагдсан дезоксирибоз нь альдегид хэлбэрт орж, Шиффийн урвалжийн фуксин-хүхрийн хүчилтэй харилцан үйлчилдэг. Үүний үр дүнд нуклеоид улаан болж, цитоплазм нь цэнхэр өнгөтэй болдог.
Фазын тодосгогч микроскоп
Фазын тодосгогч микроскоптойгэрлээс өндөр нарийвчлалтай. Энэ арга нь бэлдмэлийг бэхлэх, будах шаардлагагүй - амьд бактерийн ажиглалтыг хийдэг. Ийм эсийн нуклеоид нь харанхуй цитоплазмын дэвсгэр дээр цайвар зууван хэсэг шиг харагддаг. Флюресцент будаг түрхснээр илүү үр дүнтэй аргыг гаргаж болно.
Электрон микроскопоор нуклеоид илрүүлэх
Электрон микроскопоор нуклеоидын шинжилгээнд бэлдэх 2 арга байдаг:
- хэт нимгэн зүсэлт;
- Хөлдөөсөн бактерийг таслана.
Бактерийн хэт нимгэн хэсгийн электрон микрографид нуклеоид нь нимгэн утаснуудаас тогтсон нягт сүлжээний бүтэцтэй бөгөөд хүрээлэн буй цитоплазмаас хөнгөн харагддаг.
Дархлаа будалт хийсний дараа хөлдөөсөн нянгийн хэсэг дээр нуклеоид нь цитоплазм руу нэвчсэн нягт цөмтэй, нимгэн цухуйсан шүрэн хэлбэртэй бүтэцтэй харагдана.
Цахим гэрэл зураг дээр бактерийн нуклеоид нь ихэвчлэн эсийн төв хэсгийг эзэлдэг бөгөөд амьд эсийнхээс бага хэмжээтэй байдаг. Энэ нь бэлдмэлийг засахад ашигласан химийн бодист хордсонтой холбоотой.
