Bakteriális kromoszóma szerkezete: mit, hogyan és részletes tények

A jól meghatározott citoplazmatikus szerkezetű nukleoidok bakteriális kromoszómákat tartalmaznak. Itt a kettős hélix DNS-t olyan fehérjék borítják, amelyek olyanok, mint a hiszton.

A bakteriális kromoszóma eltér a bakteriális genomtól. A bakteriális kromoszóma szerkezete erős fehérje-DNS-RNS kötéssel rendelkezik, amely eltérő elrendezésben, DNS-tartalomban, méretben, és a növekedéssel kapcsolatos feltételek. Másrészt a genom a genetikai információ hordozója egy szervezet számára.

A kromoszómák A baktériumoknak tiszta citoplazmája van olyan alakzatok, amelyek a nukleoidokban jelen vannak. A fehérjéknek a hisztonhoz hasonló szerkezetük van, amelyek bevonják a nukleoidban lévő kettős hélix DNS-t. Sok baktérium kromoszómái lehetnek kör alakúak, nagy méretűek és egyediek, de ez nem minden baktérium esetében azonos. Más baktériumoknak is lehet több kromoszómája, akárcsak Rhodobacter sphaeroides.

Rhodobacter sphaeroides egynél több kromoszómával rendelkezik, amelyek közül az egyik 3.0 mb, a másik pedig 0.9 mb méretű, míg A Burkholderia cepacia három kromoszómával rendelkezik, amelyek mérete 3.6, 3.2 és 1.1 mb, ill. Néhány más fajnak is lineáris kromoszómái vannak, mint például a Borrelia burgdorferi spirocheta és a Gram-pozitív Streptomyces coelicolor.

Ezen túlmenően számos baktériumban vannak kromoszómán kívüli komponensek, például plazmidok. A genom mérete B. burgdorferi nagyobb, mint 0.56 mb mivel körülbelül 0.9 mb lineáris kromoszómákból és többé-kevésbé 19 mb lineáris és cirkuláris plazmidokból áll. A kromoszóma szerkezete jelentős hatással van a kromoszóma replikációjára. Az eukariótáktól eltérően a replikáció beindulása egyetlen helyen történik a bakteriális kromoszómákon.

Az E. coli egyetlen kör alakú kromoszómával rendelkezik, és replikációja az oriC helyen kezdődik (replikáció kezdőpontja). Az eukariótákéval ellentétben a replikáció folyamata mindkét irányban a félkonzervatív módon zajlik.

DNS replikáció az egész kromoszómában látható, amely kör alakú mindaddig, amíg mindkét replikációs villa nem kapcsolódik a terminál végén, ami akadályozza a replikációs villa előrehaladását.

bakteriális kromoszóma szerkezete
Kép jóváírása: Circular kromoszóma- Wikipedia

A bakteriális kromoszómák körkörösek vagy lineárisak?

Minden baktériumnak nincs körkörös kromoszómája. A baktériumok több nemzetsége közül a lineáris kromoszómák a leggyakoribbak, mint pl Borrelia, Streptomycesés Agrobaktériumok

Kevés baktérium rendelkezik egynél több kromoszómával, míg számos baktériumnak lineáris kromoszómája van plazmidok és kromoszómák. Az eukarióta sejtekben található lineáris kromoszómákkal összehasonlítva a kutatók azt találták, hogy a baktériumok körkörös kromoszómái vannak, amelyek magányosak és kovalensen záródnak.

Úgy gondolják, hogy a lineáris kromoszómák a körkörös ősi kromoszómákból származnak. Annak bizonyítására, hogy a bakteriális kromoszóma kör alakú volt, elektronmikroszkópia használtunk. Ezt a folyamatot Gram-negatív baktériumokban (például Escherichia coli) és Gram-pozitív baktériumokban (például Bacillus subtilis) is végrehajtották. Felfedezték, hogy a bakteriális plazmidok is kör alakúak.

A kromoszóma replikációja a korai rögzítés egyik általános mechanizmusa. A replikáció origójának génszervezete van. A replikációs régió génelrendeződésének genezise evolúciósan konzisztens számos baktériumvonalban (pl. a Proteobacteria törzs E. colija és a Gram-pozitív B. subtilis), ami arra utal, hogy a kromoszóma replikáció általános mechanizmusát korán rögzítették.

A telomerek a DNS-molekulák utolsó részei, amelyek lineárisak. Két nehézségük van, amelyek nem felelnek meg a körkörös DNS-molekuláknak. Először is, mint mi tudni, hogy a kétszálú DNS laza végei túl kényesek az intracelluláris nukleázok általi lebontáshoz, legyen olyan eljárás, amivel meg lehet őrizni a végeket.

Másodszor, a DNS-molekulák lineáris végrészei egy sajátos DNS-replikációs folyamattal rendelkeznek. Ezek a problémák a telomerek jellemzőivel megoldhatók. A telomereknek két fajtáját fedezték fel baktériumokban, nevezetesen az invertron telomereket és a hajtűtelomereket.

Hogyan néz ki a kromoszóma a baktériumokban?

Míg a bakteriális kromoszómák kör alakúak, az emberi kromoszómáknak nyitott végei vannak. Ez azt jelenti, hogy a bakteriális kromoszómák egymáshoz kapcsolódnak.

A bakteriális kromoszómák különbözőek citoplazmatikus morfológiák, amelyek a nukleoidban láthatók. Fehérjék vonja be a nukleoidban lévő kettős hélix DNS-t a hisztonhoz hasonló szerkezetekkel. Bár sok baktériumnak hatalmas méretű és egyetlen számú, körkörös kromoszómája van, ez nem minden baktérium esetében igaz.

A baktériumok természetesen különböznek az emberi lényektől. Szinte minden baktériumnak csak egyetlen kromoszómája van. A kromoszómák azért tudnak beilleszkedni a baktériumsejtbe, mert redők vannak bennük. A nukleoid itt található a kromoszóma. Ez többé-kevésbé hasonlít a az emberi sejtekben jelen lévő mag, de ez nem ugyanaz.

Míg az ember a magnak van membránja önmagában a bakteriális kromoszómában lévő nukleoid nem. Így a DNS nem szakad el a sejttől. A DNS a DNS-kötő fehérjék köré fonódik. Ez hasznos, mivel segít a kromoszóma illeszkedik a sejtbe a redők miatt.

Az ezen a területen végzett jelenlegi tanulmányok, nevezetesen a sejtbiológia és a mikroszkópos módszerek feltárták, hogy a bakteriális kromoszóma DNS-ének redőszerű szerkezete van, ami segíti őket abban, hogy kis helyet foglaljanak el a sejtben. A nukleoidban jelenlévő bakteriális kromoszóma egymástól függetlenül szupertekervényes hurkokban, úgynevezett doménekben áll össze.  

A nukleoid alakja rendkívül aktív, mivel a domén elrendeződése lehetővé teszi, hogy a DNS-kromoszóma szerkezeti változáson menjen keresztül különböző sejtfolyamatok során, mint például a szegregáció, a replikáció és a transzkripció, amely a baktériumok sejtjeiben egyidejűleg történik.

Hogyan helyezkednek el a bakteriális kromoszómák?

Bakteriális a kromoszómák sztereotip konfigurációkban épülnek fel a leánysejtekben, amelyeket következetesen és lendületesen hoznak létre.

A bakteriális kromoszómák térbeli szerveződési mintázatai két nagy csoportba sorolhatók: ahol a kromoszóma hosszirányban orientálódik az ori-ter mintázatban, ahol a kromoszóma keresztirányú konfigurációban foglal helyet két karral – bal és jobb –, ezeket replikhoroknak nevezzük, amelyek külön vannak jelen a bal oldali sejtfelekben. -ori-jobb minta.

A baktériumkromoszómák leggyakoribb szerveződési formája a longitudinális pozicionálás, más néven ori-ter szerveződés. Itt az origó a régi cella pólusánál vagy annak közelében található, a terminus pedig az új sejt közelében található. Közöttük van a bal kar és a jobb kar, amelyek egymás mellett helyezkednek el. A bakteriális sejtbiológia evolúciója előtt ezt a mintát először spórázáló B. subtilis sejtekben javasolták.

Az ori-ter longitudinális mintázatának megvan a maga egyszerűsége és ösztönössége is. Még mindig, a lassan szaporodó és régen kísérletezett E. coli módszeres megfigyelése látványosan eltérő irányultságot mutatott. Az E. coli replikációjának kezdeti szakaszában az origó a sejt közepén helyezkedik el, míg a bal és a jobb kar külön-külön a sejtfélben található. A terminális régió közel 300 kb méretű, és segít a bal és a jobb kar összekapcsolásában egy teljes kör kialakításában.

Ezért az ori-ter tengelyt merőlegesen tartják a sejt hosszú tengelyére, amely keresztirányú szerveződést (bal-ori-jobb (keresztirányú) szerveződést) hoz létre. Ahogy az origók replikálódnak, a cella negyedrégióira különülnek el. Az újonnan replikált bal és jobb kar mindkét oldalon el van választva, így a következő keletkezésben vagy generációban képes regenerálni a keresztirányú mintát.

300px A DNS-replikáció eredete 1. ábra
Kép jóváírása: A replikáció eredete- Wikipedia

A bakteriális kromoszóma szerkezete kettős?rekedt?

A bakteriális kromoszómát általában körkörös, magányos és kettős hélix DNS-komponensként határozzák meg, amely a sejt szinte minden genetikai információjából áll.

Számos baktérium tartalmaz haploid genomot. Egyetlen bakteriális kromoszóma kerek, kettős hélix DNS-szálból áll. A baktériumok kromoszómája egy genetikai elem, amely egy kerek DNS-molekula, amely képes önállóan szaporodni.

Amikor a bakteriális genom replikálódik, a kettős hélix DNS-ben jelen lévő minden szál szerepet játszik az újonnan képződött komplementer szál szintézisében. Minden leány-DNS-molekula, amely egyben kettős spirális molekula is, tartalmaz egy régi polinukleotid-szálat és egy új szálat, amelyet szintetizálnak. A DNS-replikációnak ez a fajtája az úgynevezett félkonzervatív.

A bakteriális kromoszóma egyetlen DNS-molekula. Ez egy szuper tekercselt DNS-molekula, amely spirális, kétszálú. Számos baktériumban a kettős hélix DNS-molekulák végrészei kovalensen kötődnek egymáshoz, így genetikai és fizikai kör jön létre. A baktériumokban lineáris DNS-molekulákat két különböző telomer védi, például invertron telomerek és palindrom hajtűhurkok.

A palindrom hajtűhurkoknak nevezett telomereket a laza végek hiánya biztosítja, amelyek kétszálúak, míg az invertron telomereket olyan fehérjék őrzik meg, amelyek 5 fő véghez (5') kötődnek. Ez a két eljárás néhány eukarióta vírus, fág és néhány eukarióta plazmid esetében is hasznos.

Az invertron telomerek olyan fehérjéből állnak, amely kovalensen kötődik a DNS-molekulák 5′ végéhez. Az 5'-terminális fehérje vagy röviden TP a neve ennek az 5'-végnek. A telomernél a DNS-polimeráz kapcsolódik a terminális fehérjéhez, amely elősegíti a kovalens kötés kialakulását a dNTP és a TP között. A TP-hez kapcsolt dNTP egy laza 3'-OH csoporttal rendelkezik, amely a lánc megnyúlásának prekurzoraként működik.

A baktériumokat gyakran inert sejteknek tekintik, amelyek másolják magukat anélkül, hogy megváltoztatnák őket. Ez azonban nem mindig van így. A baktériumok rendkívül alkalmazkodó mikroorganizmusok. Még ha különböző fajokból származnak is, sok baktérium képes genetikai információt cserélni.

Is Read: