Чи бувають хромосоми у бактерій?

Зміст

  • Нуклеоїд і хромосома – в чому різниця?
  • Де розташований нуклеоїд?
  • Як вивчається успадкування ознак?
  • Відтворення і реалізація генетичної інформації
  • Важлива особливість

Хромосоми – клітинні структури, призначені для зберігання та реалізації генетичної інформації, вперше були описані в еукаріот – організмів, що мають оформлене ядро. Вони виявлялися як пофарбовані тільця в клітинах, які готувалися до поділу. Після накопичення достатньої кількості знань про будову бактеріальної клітини і виділення її в окреме царство прокариот, характерною ознакою стало те, що нуклеоїд (іноді його називають хромосомою бактерій), що несе спадкову інформацію, не оточений ядром і вільно розташовується в цитоплазмі.

Нуклеоїд і хромосома – в чому різниця?
Без’ядерні організми, будова яких відрізняється від еукаріот не тільки відсутністю оформленого ядра, але й тим, що в них немає органел, оточених мембраною (таких, як мітохондрії, пластиди, лізосоми). Будова бактерій можна вважати більш простим. Ферментні комплекси, що здійснюють метаболізм прокаріотів, розташовані в них вільно або зібрані на мембранах і мікротрубочках у функціональні комплекси.

Аналогічні справи і з генетичною інформацією. Кільцева дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) бактерій також знаходиться в тісному зв’язку з білками, крім того, вона завжди прикріплена до мембрани. Наявність ДНК і білків дозволяє деяким вченим називати нуклеоїд бактеріальної клітини хромосомою бактерій.

Де розташований нуклеоїд?
Деякі бактерії мають у своєму складі кілька нуклеоидов, кожен з яких містить неперекривающіеся генетичну інформацію. У інших істотна частина генома знаходиться в плазмидах – маленьких кільцевих ДНК, кожна з яких містить один реплікон (функціональну одиницю генома, здатну до самостійного відтворення). Існують також види, що мають кілька ядерних структур східного будови. У відомого азотфіксатором Азотобактер їх виявлено 40. Однак при вивченні їх і порівнянні з еукариотическими виявлено більше відмінностей, ніж подібності.

Як вивчається успадкування ознак?
Будова хромосом у еукаріотів можливо вивчати тільки під час підготовки до поділу. В цей час вони ущільнюються, ДНК «намотується» на нуклеосоми, а нуклеосомної нитки збираються в фібрили, які збираються в петлі і ущільнюються ще сильніше, закріплюючись на білковому матриксі – скелеті. У бактеріальній клітині кількість генетичної інформації набагато менше.

Будова нуклеоида простіше, ніж хромосоми еукаріотів. Він на 80% складається з ДНК, решта 20% – це РНК і білки. Найбільша кільцева хромосома виявлена ​​в кишковій паличці – її периметр сягає 1,6 мм, а найменшу має мікоплазма з периметром 0,25 мм.

Відтворення і реалізація генетичної інформації
Місце прикріплення ДНК до мембрани бактеріальної клітини є також і місцем початку реплікації – відтворення спадкової інформації. Тут є точка ініціації, в якій ферменти розплавляють дезоксирибонуклеїнову кислоту і починають розплітати її, щоб наростити на кожній ланцюга повноцінну молекулу ДНК. На відміну від еукаріот, при поділі бактеріальної клітини істотних змін щільності її ДНК не відбувається.

Кільцева хромосома прокаріот представлена ​​великою кількістю суперспіралізованних ділянок. Вони петлями відходять від центрального тяжа, який має високу щільність. Компактність забезпечується білками і РНК. Однак білки, які беруть участь у збільшенні компактності нуклеоида, відрізняються за будовою від гістонів еукаріот.
Важлива особливість
У процесі реалізації генетичної інформації у прокаріотів і еукаріотів є ще одна істотна відмінність – бактерії здатні починати синтез білка ще до того, як закінчиться створення молекули РНК. Рибосоми бактерій розпізнають утворюються в результаті трансляції ланцюга і починають зчитувати з них білок, як тільки вони з’являються в цитоплазмі. Це істотно прискорює процедуру, однак збільшує число можливих помилок. Така процедура, як процесинг (дозрівання знову синтезованих ланцюжків РНК), у бактерій відсутня.

Цікаво, що у бактерій реплікація ДНК не обов’язково призводить до поділу. А поділ не робить ніякого впливу на форму нуклеоидов і бактеріальних хромосом. Дослідження швидко зростаючих культур показали, що в багатьох бактеріях після ділення може міститися 2 і більше нуклеоидов з дубльованої генетичною інформацією.

Таким чином, хромосом як таких у бактерій немає, але існує формація, що відповідає за розподіл та успадкування даних.

Посилання на основну публікацію