Eukariotlardan farqli o'laroq, bakteriyalar shakllangan yadroga ega emas, lekin ularning DNKsi butun hujayra bo'ylab tarqalmagan, balki nukleoid deb ataladigan ixcham tuzilishda to'plangan. Funktsional jihatdan bu yadro apparatining funktsional analogidir.
Nukleoid nima
Bakteriya nukleoidi - bu ularning hujayralarida tuzilgan genetik materialni o'z ichiga olgan hudud. Eukaryotik yadrodan farqli o'laroq, u hujayra tarkibining qolgan qismidan membrana bilan ajratilmaydi va doimiy shaklga ega emas. Shunga qaramay, bakteriyalarning genetik apparati sitoplazmadan aniq ajratilgan.
Bu atamaning o'zi "yadroga o'xshash" yoki "yadroviy mintaqa" degan ma'noni anglatadi. Ushbu tuzilmani birinchi marta 1890 yilda zoolog Otto Buchli kashf etgan, ammo uning eukaryotlarning genetik apparatidan farqlari elektron mikroskop texnologiyasi tufayli 1950-yillarning boshlarida aniqlangan. "Nukleoid" nomi "bakterial xromosoma" tushunchasiga mos keladi, agar ikkinchisi bitta nusxadagi hujayrada bo'lsa.
Nukleoid tarkibiga plazmidlar kirmaydibakterial genomning xromosomadan tashqari elementlari.
Bakteriya nukleoidining xususiyatlari
Odatda, nukleoid bakteriya hujayrasining markaziy qismini egallaydi va uning oʻqi boʻylab yoʻnalgan. Bu ixcham shakllanish hajmi 0,5 mikrondan oshmaydi3, molekulyar og'irligi esa 1×109 dan 3×10 gacha oʻzgarib turadi.9 d alton. Muayyan nuqtalarda nukleoid hujayra membranasi bilan bog'lanadi.
Bakteriya nukleoidi uchta komponentdan iborat:
- DNK.
- Tuzilish va tartibga soluvchi oqsillar.
- RNK.
DNKda eukariotlardan farq qiladigan xromosoma tuzilishi mavjud. Ko'pincha bakterial nukleoidda bitta xromosoma yoki uning bir nechta nusxalari mavjud (faol o'sish bilan ularning soni 8 yoki undan ko'pga etadi). Bu ko'rsatkich mikroorganizmning hayot aylanishining turiga va bosqichiga qarab o'zgaradi. Ba'zi bakteriyalarda turli xil genlar to'plamiga ega bir nechta xromosomalar mavjud.
Nukleoid DNK markazida juda zich joylashgan. Bu zonaga ribosomalar, replikatsiya va transkripsiya fermentlari kirishi mumkin emas. Aksincha, nukleoidning periferik qismidagi dezoksiribonuklein halqalari sitoplazma bilan bevosita aloqada bo'lib, bakterial genomning faol hududlarini ifodalaydi.
Bakteriya nukleoididagi protein komponentining miqdori 10% dan oshmaydi, bu eukaryotik kromatinga qaraganda taxminan 5 baravar kam. Aksariyat oqsillar DNK bilan bog'lanadi va uning tuzilishida ishtirok etadi. RNK mahsulotdirnukleoidning periferiyasida amalga oshiriladigan bakterial genlarning transkripsiyasi.
Bakteriyalarning genetik apparati uning shakli va strukturaviy konformatsiyasini o'zgartirishga qodir bo'lgan dinamik shakllanishdir. Unda eukaryotik hujayra yadrosiga xos bo'lgan yadrochalar va mitotik apparatlar mavjud emas.
Bakterial xromosoma
Koʻp hollarda bakterial nukleoid xromosomalar yopiq halqa shakliga ega. Chiziqli xromosomalar kamroq tarqalgan. Har holda, bu tuzilmalar bitta DNK molekulasidan iborat bo'lib, unda bakteriyalarning omon qolishi uchun zarur bo'lgan genlar to'plami mavjud.
Xromosoma DNKsi o'ta o'ralgan halqalar shaklida yakunlanadi. Xromosomadagi halqalar soni 12 dan 80 gacha o'zgarib turadi. Har bir xromosoma to'liq replikon hisoblanadi, chunki ikki barobar ko'payganda DNK to'liq nusxalanadi. Bu jarayon har doim plazma membranasiga biriktirilgan replikatsiya (OriC) kelib chiqishidan boshlanadi.
Xromosomadagi DNK molekulasining umumiy uzunligi bakteriyaning oʻlchamidan bir necha marta kattaroqdir, shuning uchun uni oʻrash zarur boʻladi, lekin funksional faollikni saqlagan holda.
Eukaryotik kromatinda bu vazifalarni asosiy oqsillar - gistonlar bajaradi. Bakterial nukleoid tarkibida genetik materialning strukturaviy tashkil etilishi uchun mas'ul bo'lgan, shuningdek, gen ekspressiyasi va DNK replikatsiyasiga ta'sir qiluvchi DNKni bog'lovchi oqsillar mavjud.
Nukleoid bilan bog'langan oqsillarga quyidagilar kiradi:
- histonga o'xshash oqsillar HU, H-NS, FIS va IHF;
- topoizomerazlar;
- SMC oilasining oqsillari.
Oxirgi 2 guruh irsiy materialning oʻta saralanishiga katta taʼsir koʻrsatadi.
Xromosoma DNKsining manfiy zaryadlarini neytrallash poliaminlar va magniy ionlari tomonidan amalga oshiriladi.
Nukleoidning biologik roli
Birinchidan, nukleoid bakteriyalar uchun irsiy ma'lumotni saqlash va uzatish, shuningdek uni hujayra sintezi darajasida amalga oshirish uchun zarurdir. Boshqacha qilib aytganda, bu shakllanishning biologik roli DNK bilan bir xil.
Boshqa bakterial nukleoid funktsiyalariga quyidagilar kiradi:
- genetik materialning lokalizatsiyasi va siqilishi;
- funktsional DNK qadoqlash;
- metabolizmni tartibga solish.
DNK tuzilishi nafaqat molekulaning mikroskopik hujayra ichiga joylashishiga imkon beradi, balki replikatsiya va transkripsiya jarayonlarining normal oqishiga sharoit yaratadi.
Nukleoidning molekulyar tashkil etilishining xususiyatlari DNK konformatsiyasini o'zgartirish orqali hujayra metabolizmini boshqarish uchun sharoit yaratadi. Tartibga solish xromosomaning ma'lum bo'limlarini sitoplazmaga chiqarish orqali sodir bo'ladi, bu ularni transkripsiya fermentlari uchun mavjud qiladi yoki aksincha, ularni tortib olish orqali amalga oshiriladi.
Aniqlash usullari
Bakteriyalardagi nukleoidni vizual aniqlashning 3 ta usuli mavjud:
- yorugʻlik mikroskopi;
- fazali kontrastli mikroskop;
- elektron mikroskop.
Usulga qarabpreparatni tayyorlash va tadqiqot usuli, nukleoid boshqacha ko'rinishi mumkin.
Yorug'lik mikroskopiyasi
Nukleoidni yorug'lik mikroskopi yordamida aniqlash uchun bakteriyalar oldindan bo'yaladi, shunda nukleoid boshqa hujayra tarkibidan farq qiladigan rangga ega bo'ladi, aks holda bu struktura ko'rinmaydi. Bundan tashqari, bakteriyalarni shisha slaydga mahkamlash majburiydir (bu holda mikroorganizmlar nobud bo'ladi).
Yorug'lik mikroskopining linzalari orqali nukleoid hujayraning markaziy qismini egallagan aniq chegaralari bo'lgan loviya shaklidagi shakllanishga o'xshaydi.
Bo'yash usullari
Koʻp hollarda nur mikroskopida nukleoidni koʻrish uchun bakteriyalarni quyidagi boʻyash usullari qoʻllaniladi:
- Romanovskiy-Giemsa bo'yicha;
- Felgen usuli.
Romanovskiy-Giemsa bo'yicha bo'yashda bakteriyalar shisha slaydga metil spirti bilan oldindan o'rnatiladi, so'ngra 10-20 daqiqa davomida ular azure, eonin va metilen ko'k aralashmasidan bo'yoq bilan singdiriladi., metanolda erigan. Natijada, nukleoid binafsha rangga ega bo'lib, sitoplazma och pushti rangga ega bo'ladi. Mikroskopiya qilishdan oldin dog 'to'kib tashlanadi va slayd distillat bilan yuviladi va quritiladi.
Feulgen usuli zaif kislota gidrolizidan foydalanadi. Natijada, ajralib chiqqan dezoksiriboza aldegid shakliga o'tadi va Shiff reaktivining fuksin-sulfat kislotasi bilan o'zaro ta'sir qiladi. Natijada, nukleoid qizil, sitoplazma esa ko'k rangga ega bo'ladi.
Fazali kontrastli mikroskop
Fazli kontrastli mikroskop mavjudyorug'likdan yuqori aniqlik. Ushbu usul preparatni mahkamlash va bo'yashni talab qilmaydi - kuzatish tirik bakteriyalar uchun amalga oshiriladi. Bunday hujayralardagi nukleoid qorong'u sitoplazma fonida engil oval maydonga o'xshaydi. Flüoresan bo'yoqlarni qo'llash orqali samaraliroq usul bo'lishi mumkin.
Elektron mikroskop yordamida nukleoidlarni aniqlash
Elektron mikroskop ostida nukleoidlarni tekshirish uchun preparat tayyorlashning 2 ta usuli mavjud:
- oʻta yupqa kesim;
- Muzlatilgan bakteriyalarni kesib tashlang.
Bakteriyaning oʻta yupqa qismining elektron mikrografiyasida nukleoid yupqa filamentlardan tashkil topgan zich tarmoq strukturasi koʻrinishida boʻlib, u atrofdagi sitoplazmadan yengilroq koʻrinadi.
Muzlatilgan bakteriyaning immuno-bo'yashdan so'ng bo'limida nukleoid sitoplazmaga kirib boradigan zich yadroli va yupqa o'simtalari bo'lgan marjonga o'xshash tuzilishga o'xshaydi.
Elektron fotosuratlarda bakteriyalarning nukleoidi ko'pincha hujayraning markaziy qismini egallaydi va tirik hujayradagiga qaraganda kichikroq hajmga ega. Buning sababi preparatni tuzatish uchun ishlatiladigan kimyoviy moddalarning ta'siri.
