NUCLEOID: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, THÀNH PHẦN, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

Các nucleoid là một khu vực bất thường, với một diện mạo vô trật tự nằm bên trong các tế bào prokaryote, chiếm một khu vực quan trọng của tế bào chất và do rõ ràng khả vi đến giai đoạn khác nhau của nó.

Phần sau được phân biệt là nơi tập trung DNA của vi khuẩn, vì phân tử dài duy nhất có hai chuỗi hình thành nên cái gọi là nhiễm sắc thể vi khuẩn cô đặc lại, có thể nhìn thấy dưới dạng nucleoid.

Hạt nhân được đánh dấu bằng số 7. Nguồn: LadyofHats

Nói một cách đơn giản, nucleoid là một cấu trúc tương tự như nhân của sinh vật nhân chuẩn, nhưng nó không có ranh giới cấu trúc nhìn thấy được. Tuy nhiên, có thể phân biệt nó với phần còn lại của thành phần tế bào chất và nhận biết nó là một trong những thành phần chính của nó.

nét đặc trưng

Hình dạng của nucleoid là kết quả của nhiều hình chiếu của nó, dẫn đến hình dạng san hô, trong quá trình nhân đôi sẽ có hình dạng nhiều lớp hơn, sau đó phân tách thành hai nucleoid khác nhau.

Nucleoid tương đương với chất nhiễm sắc trong tế bào nhân thực, tuy nhiên có một số khác biệt đáng chú ý. Đầu tiên, các protein cơ bản (loại histone) có trong nucleoid không hình thành các cấu trúc đều đặn và nhỏ gọn như histone trong các nhiễm sắc thể, có tổ chức ít phức tạp hơn.

Ngoài ra, sức căng xoắn ốc nén chặt DNA nucleoid thuộc loại plectonemic và hình xuyến, và trong chất nhiễm sắc, sức căng gây ra bởi sự tương tác giữa DNA và histones thuộc loại hình xuyến (siêu cuộn).

DNA trong tế bào nhân sơ là hình tròn và chúng chỉ có một nhiễm sắc thể và do đó, một bản sao của mỗi gen, là di truyền đơn bội.

Bộ gen của vi khuẩn tương đối nhỏ và dễ thao tác, việc thêm hoặc loại bỏ các đoạn DNA (do chúng dễ dàng phân ly khỏi phần còn lại của các thành phần nucleoid) có thể được đưa vào vi khuẩn, điều này lý tưởng cho việc kỹ thuật di truyền.

Cấu trúc và thành phần

Nucleoid, còn được gọi là cơ thể nhiễm sắc, có thành phần chính là DNA, chiếm hơn một nửa hàm lượng của nó và được cô đặc khoảng 1000 lần. Khi mỗi nucleoid được phân lập, khối lượng của nó được tạo thành từ 80% DNA.

Tuy nhiên, ngoài bộ gen của nó, nó còn có các phân tử RNA và nhiều loại enzym như RNA polymerase và topoisomerase, cũng như các protein cơ bản.

Trong rất nhiều loại vi khuẩn, vật chất di truyền không tập trung trong nucleoid mà được phân tán trong tế bào chất trong các cấu trúc gọi là plasmid, trong đó các phân tử DNA nhỏ hơn được tìm thấy.

Các loại protein khác liên kết chặt chẽ với nucleoid có chức năng giữ cho nó cô đặc và chặt chẽ và cũng tạo điều kiện cho sự phân tách vật chất di truyền thành các tế bào con. Các quá trình tổng hợp RNA và protein trong nucleoid dường như hỗ trợ duy trì hình dạng tổng thể của nucleoid.

Mặt khác, trong các quá trình như biệt hóa tế bào hoặc áp dụng các trạng thái tiềm ẩn, hình dạng của nucleoid thay đổi đáng kể.

Tổ chức của nucleoid thay đổi tùy theo loài vi khuẩn được đánh giá. Các protein liên kết với nucleoid (PAN) khác cũng ảnh hưởng đến tổ chức của nó.

Các nucleoid trong phân chia tế bào

Khi vi khuẩn bắt đầu phân chia, nucleoid chứa nguyên liệu của hai bộ gen, một sản phẩm của quá trình tổng hợp DNA. Vật liệu nhân đôi này được phân phối giữa các tế bào con, do quá trình phân bào.

Trong quá trình này, mỗi bộ gen, thông qua các protein liên kết với nucleoid và màng, liên kết với các phần nhất định của phần sau sẽ kéo hai vùng của nhiễm sắc thể vi khuẩn khi phân chia xảy ra, để mỗi ngăn bắt nguồn (nghĩa là mỗi tế bào con) còn lại một nucleoid.

Một số protein như HU và IHF liên kết chặt chẽ với DNA và tham gia vào quá trình ngưng tụ, sao chép và gấp nếp của nó.

Đặc trưng

Nucleoid không chỉ là chất mang vật chất di truyền không hoạt động (nhiễm sắc thể vi khuẩn). Ngoài ra, cùng với hoạt động của các protein đi kèm trong đó, chúng bảo vệ DNA. Sự nén chặt của nó có tương quan trực tiếp với việc bảo vệ bộ gen trong các quá trình như stress oxy hóa và các yếu tố vật lý như bức xạ.

Điều này cũng tham gia một cách khét tiếng vào tổ chức tế bào toàn cầu và thậm chí có vai trò cơ bản trong việc xác định vị trí phân chia tế bào trong quá trình phân hạch nhị phân. Bằng cách này, sẽ tránh được những vết cắt không chính xác trong các nucleoid tạo nên các tế bào con khi vách ngăn phân chia được hình thành.

Có thể vì lý do này, các nucleoid tiếp nhận các vị trí cụ thể trong tế bào, thông qua việc vận chuyển DNA qua trung gian của các protein liên kết với nucleoid (chẳng hạn như Fts hiện diện trong vách ngăn trong quá trình phân hạch nhị phân) để giữ DNA tránh xa vách ngăn.

Các cơ chế di chuyển của nucleoid và vị trí của nó trong tế bào vi khuẩn vẫn chưa được biết chính xác, tuy nhiên có rất nhiều yếu tố có thể điều chỉnh sự di chuyển của nó trong tế bào chất.

Nucleoid ở vi khuẩn không phân hạch nhị phân

Mặc dù nucleoid đã được đặc trưng tốt hơn ở vi khuẩn biểu hiện sự phân hạch nhị phân, nhưng có một số biến thể ở vi khuẩn phân chia hoặc sinh sản bằng các phương pháp khác.

Ở những vi khuẩn sử dụng sự nảy chồi như một phương tiện sinh sản, nucleoid dường như có sự phân đoạn, do đó có sự đa dạng trong tổ chức của cấu trúc vi khuẩn này.

Ở vi khuẩn như Gemmata obscuriglobus, sinh sản bằng cách nảy chồi, nucleoid có một loạt các ngăn, được phân cách bởi một màng nội chất.

Ở loài này, khi một tế bào con thoát ra ngoài, nó sẽ nhận được một nucleoid trần được bao phủ bởi màng nội chất khi chồi trưởng thành và được giải phóng khỏi tế bào mẹ.

Các vi khuẩn lớn khác có một số lượng lớn các nucleoid nằm rải rác và tách rời xung quanh ngoại vi của chúng, trong khi phần còn lại của tế bào chất vẫn không có DNA. Điều này tạo nên một trường hợp đa bội quen thuộc hơn ở tế bào nhân thực.

Sự khác biệt với nhân tế bào nhân thực

Trong trường hợp của tế bào nhân sơ, nucleoid không có màng, ngược lại với nhân của tế bào nhân thực có màng bao bọc và bảo vệ bộ gen của nó.

Trong tế bào nhân thực, vật chất di truyền được tổ chức trong nhiễm sắc thể một cách rất nhỏ gọn hoặc có tổ chức, trong khi nucleoid ít cô đọng hơn và phân tán nhiều hơn. Tuy nhiên, ở sinh vật nhân sơ nó hình thành các cơ quan xác định và có thể biệt hóa.

Số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào nhân thực thường khác nhau. Tuy nhiên, chúng còn nhiều hơn các sinh vật nhân sơ chỉ có một. Trái ngược với vật chất di truyền của vi khuẩn, tế bào nhân thực sở hữu hai bản sao của mỗi gen, làm cho chúng trở nên lưỡng bội về mặt di truyền.

Người giới thiệu

1. Lewin, B. (1994). Gien Phiên bản thứ 2 Editorial Reverte, Tây Ban Nha.
2. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Sinh học của vi sinh vật. Giáo dục Pearson.
3. Margolin W. (2010) Hình ảnh Nucleoid của vi khuẩn. Trong: Dame RT, Dorman CJ (eds) Bacteria Chromatin. Springer, Dordrecht
4. Müller-Esterl, W. (2008). Hóa sinh. Cơ bản về y học và khoa học đời sống. Hoàn nguyên.
5. Wang, L., & Lutkenhaus, J. (1998). FtsK là một loại protein phân chia tế bào thiết yếu được định vị ở vách ngăn và được tạo ra như một phần của phản ứng SOS. Vi sinh phân tử, 29 (3), 731-740.
6. Santos, AR, Ferrat, GC, & Eichelmann, MCG (2005). Pha tĩnh ở vi khuẩn Escherichia coli. Rev. Latinoamericana Microbiología, 47, 92-101.