Eukariotlardan fərqli olaraq bakteriyaların formalaşmış nüvəsi yoxdur, lakin onların DNT-si hüceyrənin hər tərəfinə səpələnməyib, nukleoid adlanan yığcam strukturda cəmləşib. Funksional baxımdan o, nüvə aparatının funksional analoqudur.
Nükleoid nədir
Bakteriya nukleoidi onların hüceyrələrində strukturlaşdırılmış genetik material ehtiva edən bölgədir. Eukaryotik nüvədən fərqli olaraq, hüceyrə tərkibinin qalan hissəsindən membranla ayrılmır və daimi bir formaya malik deyildir. Buna baxmayaraq, bakteriyaların genetik aparatı sitoplazmadan aydın şəkildə ayrılır.
Termin özü "nüvəyə bənzər" və ya "nüvə bölgəsi" deməkdir. Bu quruluşu ilk dəfə 1890-cı ildə zooloq Otto Buchli kəşf etmişdi, lakin onun eukariotların genetik aparatından fərqləri artıq 1950-ci illərin əvvəllərində elektron mikroskopiya texnologiyası sayəsində müəyyən edilmişdir. Əgər sonuncu bir nüsxədə hüceyrədə olarsa, "nukleoid" adı "bakterial xromosom" anlayışına uyğun gəlir.
Nükleoidə plazmidlər daxil deyilbakterial genomun ekstraxromosom elementləridir.
Bakteriya nukleoidinin xüsusiyyətləri
Adətən, nukleoid bakteriya hüceyrəsinin mərkəzi hissəsini tutur və onun oxu boyunca istiqamətlənir. Bu yığcam formalaşmanın həcmi 0,5 mikrondan çox deyil3 və molekulyar çəkisi 1×109 ilə 3×10 arasında dəyişir.9 d alton. Müəyyən nöqtələrdə nukleoid hüceyrə membranına bağlanır.
Bakteriya nukleoidi üç komponentdən ibarətdir:
- DNT.
- Struktur və tənzimləyici zülallar.
- RNT.
DNT eukaryotikdən fərqli xromosom quruluşuna malikdir. Çox vaxt bakterial nukleoid bir xromosom və ya onun bir neçə nüsxəsini ehtiva edir (aktiv böyümə ilə onların sayı 8 və ya daha çox olur). Bu göstərici mikroorqanizmin həyat dövrünün növü və mərhələsindən asılı olaraq dəyişir. Bəzi bakteriyalarda müxtəlif gen dəstləri olan çoxsaylı xromosomlar var.
Nükleoid DNT-nin mərkəzində olduqca sıx şəkildə yığılmışdır. Bu zona ribosomlar, replikasiya və transkripsiya fermentləri üçün əlçatmazdır. Əksinə, nukleoidin periferik hissəsinin dezoksiribonuklein ilmələri sitoplazma ilə birbaşa təmasdadır və bakteriya genomunun aktiv bölgələrini təmsil edir.
Bakteriya nukleoidində zülal komponentinin miqdarı 10%-i keçmir ki, bu da eukaryotik xromatindən təxminən 5 dəfə azdır. Əksər zülallar DNT ilə əlaqələndirilir və onun quruluşunda iştirak edirlər. RNT bir məhsuldurnukleoidin periferiyasında həyata keçirilən bakterial genlərin transkripsiyası.
Bakteriyaların genetik aparatı öz formasını və struktur konformasiyasını dəyişməyə qadir olan dinamik bir formasiyadır. O, eukaryotik hüceyrənin nüvəsinə xas olan nüvə və mitotik aparatdan məhrumdur.
Bakteriya xromosomu
Əksər hallarda bakteriya nukleoid xromosomları qapalı halqa formasına malikdir. Xətti xromosomlar daha az yayılmışdır. Hər halda, bu strukturlar bakteriyaların yaşaması üçün zəruri olan genlər toplusunu ehtiva edən tək DNT molekulundan ibarətdir.
Xromosomal DNT superburuq halqalar şəklində tamamlanır. Hər bir xromosomda döngələrin sayı 12 ilə 80 arasında dəyişir. Hər bir xromosom tam hüquqlu bir replikondur, çünki ikiqat artdıqda DNT tamamilə kopyalanır. Bu proses həmişə plazma membranına yapışmış replikasiyanın (OriC) mənşəyindən başlayır.
Xromosomdakı DNT molekulunun ümumi uzunluğu bakteriyanın ölçüsündən bir neçə dəfə böyükdür, ona görə də funksional aktivliyi qoruyaraq paketləmək lazım gəlir.
Eukaryotik xromatində bu vəzifələri əsas zülallar - histonlar yerinə yetirir. Bakterial nukleoid genetik materialın struktur təşkilindən məsul olan, həmçinin gen ifadəsinə və DNT replikasiyasına təsir edən DNT bağlayan zülalları ehtiva edir.
Nükleoidlə əlaqəli zülallara aşağıdakılar daxildir:
- histonbənzər zülallar HU, H-NS, FIS və IHF;
- topoizomerazlar;
- SMC ailəsinin zülalları.
Son 2 qrup genetik materialın üst-üstə bükülməsinə ən çox təsir edir.
Xromosom DNT-nin mənfi yüklərinin neytrallaşdırılması poliaminlər və maqnezium ionları tərəfindən həyata keçirilir.
Nükleoidin bioloji rolu
İlk növbədə, nukleoid bakteriyalar üçün irsi məlumatı saxlamaq və ötürmək, həmçinin hüceyrə sintezi səviyyəsində həyata keçirmək üçün lazımdır. Başqa sözlə, bu formalaşmanın bioloji rolu DNT ilə eynidir.
Digər bakterial nukleoid funksiyalarına aşağıdakılar daxildir:
- genetik materialın lokallaşdırılması və sıxlaşdırılması;
- funksional DNT qablaşdırması;
- maddələr mübadiləsinin tənzimlənməsi.
DNT strukturu təkcə molekulun mikroskopik hüceyrəyə yerləşməsinə imkan vermir, həm də replikasiya və transkripsiya proseslərinin normal gedişi üçün şərait yaradır.
Nükleoidin molekulyar təşkilinin xüsusiyyətləri DNT konformasiyasını dəyişdirərək hüceyrə mübadiləsinin idarə edilməsinə şərait yaradır. Tənzimləmə, xromosomun müəyyən hissələrinin sitoplazmaya çevrilməsi ilə baş verir ki, bu da onları transkripsiya fermentləri üçün əlçatan edir və ya əksinə onları içəri çəkərək.
Aşkarlama üsulları
Bakteriyalarda nukleoidi vizual olaraq aşkar etməyin 3 yolu var:
- işıq mikroskopiyası;
- faza kontrast mikroskopiyası;
- elektron mikroskopiyası.
Metoddan asılı olaraqpreparatın hazırlanması və tədqiqat üsulu, nukleoid fərqli görünə bilər.
İşıq mikroskopiyası
İşıq mikroskopundan istifadə edərək nukleoidi aşkar etmək üçün bakteriyalar ilkin olaraq boyanır ki, nukleoid hüceyrə tərkibinin qalan hissəsindən fərqli rəngə malik olsun, əks halda bu struktur görünməyəcək. Şüşə slaydda bakteriyaların bərkidilməsi də məcburidir (bu halda mikroorqanizmlər ölür).
İşıq mikroskopunun obyektivindən nukleoid aydın sərhədləri olan, hüceyrənin mərkəzi hissəsini tutan lobya formalı formalaşmaya bənzəyir.
Boyama üsulları
Əksər hallarda, nukleoidi işıq mikroskopiyası ilə görmək üçün bakteriyaların aşağıdakı rəngləmə üsullarından istifadə olunur:
- Romanovski-Giemsa görə;
- Felgen üsulu.
Romanovski-Giemsa görə boyayarkən bakteriyalar metil spirti ilə şüşə slaydda əvvəlcədən bərkidilir və sonra 10-20 dəqiqə ərzində göy, eonin və metilen mavisinin bərabər qarışığından olan boya ilə hopdurulur., metanolda həll olunur. Nəticədə nukleoid bənövşəyi, sitoplazma isə solğun çəhrayı olur. Mikroskopiyadan əvvəl ləkə boşaldılır və slayd distillə ilə yuyulur və qurudulur.
Feulgen üsulu zəif turşu hidrolizindən istifadə edir. Nəticədə ayrılan dezoksiriboza aldehid formasına keçir və Şiff reagentinin fuksin-kükürdlü turşusu ilə qarşılıqlı əlaqəyə girir. Nəticədə nukleoid qırmızı, sitoplazma isə mavi olur.
Faza kontrast mikroskopiyası
Faza kontrastlı mikroskop varişıqdan daha yüksək qətnamə. Bu üsul preparatın fiksasiyası və boyanmasını tələb etmir - müşahidə canlı bakteriyalar üçün aparılır. Belə hüceyrələrdəki nukleoid qaranlıq sitoplazma fonunda yüngül oval sahəyə bənzəyir. Floresan boyaları tətbiq etməklə daha təsirli üsul əldə etmək olar.
Elektron mikroskopla nukleoid aşkarlanması
Elektron mikroskop altında nukleoid müayinəsi üçün preparat hazırlamağın 2 yolu var:
- ultra nazik kəsim;
- Dondurulmuş bakteriyaları kəsin.
Bir bakteriyanın ultranazik kəsiyinin elektron mikroqrafiklərində nukleoid ətrafdakı sitoplazmadan daha yüngül görünən nazik filamentlərdən ibarət sıx şəbəkə strukturunun görünüşünə malikdir.
İmmun boyandıqdan sonra dondurulmuş bakteriyanın bölməsində nukleoid sıx nüvəli və sitoplazmaya nüfuz edən nazik çıxıntıları olan mərcanvari struktura bənzəyir.
Elektron fotoşəkillərdə bakteriyaların nukleoidi ən çox hüceyrənin mərkəzi hissəsini tutur və canlı hüceyrədən daha kiçik həcmə malikdir. Bu, preparatı düzəltmək üçün istifadə edilən kimyəvi maddələrə məruz qalma ilə bağlıdır.
