Struttura del cromosoma batterico: cosa, come e fatti dettagliati

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Un nucleoide, che ha una struttura citoplasmatica ben definita, contiene cromosomi batterici. Qui, il DNA a doppia elica è ricoperto di proteine ​​che sono come l'istone.

Il cromosoma batterico differisce dal genoma batterico. La struttura del cromosoma batterico ha un forte legame di proteina-DNA-RNA che può differire per disposizione, contenuto di DNA, dimensioni, e le condizioni relative alla crescita. D'altra parte, un genoma è il vettore di informazioni genetiche per un organismo.

Cromosomi di i batteri hanno citoplasmatico chiaro forme presenti nel nucleoide. Le proteine ​​hanno strutture simili all'istone che rivestono il DNA a doppia elica nel nucleoide. Molti batteri possono avere cromosomi di forma circolare, di grandi dimensioni e singoli, ma non è lo stesso per tutti i batteri. Anche altri batteri possono avere più cromosomi proprio come Rhodobacter sphaeroides.

Rhodobacter sphaeroides ha più di un cromosoma, di cui uno ha una dimensione di 3.0 mb e un altro ha una dimensione di 0.9 mb, mentre Burkholderia cepacia ha tre cromosomi e le loro dimensioni includono 3.6, 3.2 e 1.1 mb, rispettivamente. Alcune altre specie hanno anche cromosomi lineari, come la spirocheta Borrelia burgdorferi e la Gram positivo Streptomyces coelicolor.

Inoltre, diversi batteri contengono alcuni componenti extra-cromosomici, come i plasmidi. La dimensione del genoma di B. burgdorferi è superiore a 0.56 mb in quanto è composto da circa 0.9 mb di cromosomi lineari e più o meno 19 mb di plasmidi lineari e circolari. La struttura del cromosoma ha un impatto significativo sulla replicazione cromosomica. A differenza degli eucarioti, l'inizio della replicazione avviene in un'unica posizione sui cromosomi batterici.

E. coli ha un singolo cromosoma di forma circolare e la sua replicazione inizia nel sito oriC (origine della replicazione). In contrasto con quello degli eucarioti, il processo di replicazione procede in entrambe le direzioni in modo simile a quello di un modo semiconservativo.

replicazione del DNA è visto su tutto il cromosoma, che è di forma circolare finché entrambe le forcelle di replicazione non si collegano alle estremità del terminale, il che costituisce un ostacolo all'avanzamento della forcella di replicazione.

struttura cromosomica batterica
Credito immagine: cromosoma circolare- wikipedia

I cromosomi batterici sono circolari o lineari?

Tutti i batteri non hanno cromosomi circolari. Tra diversi generi di batteri, i cromosomi lineari sono i più comuni, come Borrelia, Streptomycese Agrobatteri. 

Pochi batteri hanno più di un cromosoma, mentre diversi batteri hanno lineare plasmidi e cromosomi. Rispetto ai cromosomi lineari presenti nelle cellule eucariotiche, i ricercatori hanno scoperto che i batteri hanno cromosomi circolari solitari e chiusi in modo covalente.

Si ritiene che i cromosomi lineari siano emersi dai cromosomi ancestrali circolari. Per dimostrare che il cromosoma batterico era circolare, microscopio elettronico era usato. Questo processo è stato effettuato sia nei batteri gram-negativi (come Escherichia coli) che nei batteri gram-positivi (come Bacillus subtilis). È stato scoperto che anche i plasmidi batterici sono circolari.

Si suggerisce che la replicazione cromosomica sia un meccanismo generale di fissazione precoce. La regione di origine della replicazione ha un'organizzazione genica. La genesi della disposizione genica della regione di replicazione è evolutivamente coerente in diversi lignaggi batterici (p. es., E. coli del phylum Proteobacteria e B. subtilis gram-positivo), il che implica che un meccanismo generico per la replicazione cromosomica è stato risolto precocemente.

I telomeri sono le ultime parti delle molecole di DNA che sono lineari. Hanno due difficoltà che non si adattano alle molecole di DNA che sono circolari. In primo luogo, come noi sappi che le estremità libere del DNA a doppio filamento sono troppo delicati per la degradazione da parte delle nucleasi intracellulari, ci dovrebbe essere una procedura che possa preservare i fini.

In secondo luogo, le porzioni terminali delle molecole di DNA che sono lineari hanno un processo particolare per la replicazione del DNA. Questi problemi possono essere risolti dalle caratteristiche dei telomeri. Ci sono due varietà di telomeri che sono state scoperte nei batteri, vale a dire, telomeri invertron e telomeri a forcina.

Che aspetto ha un cromosoma nei batteri?

Mentre i cromosomi batterici sono di forma circolare, i cromosomi umani hanno estremità aperte. Significa che i cromosomi batterici sono attaccati l'uno all'altro.

I cromosomi batterici sono distinti morfologie citoplasmatiche che sono visibili nel nucleoide. proteine rivestire il DNA a doppia elica nel nucleoide con strutture simili all'istone. Sebbene molti batteri abbiano cromosomi circolari di dimensioni enormi e di numero singolo, questo non è il caso di tutti i batteri.

I batteri sono naturalmente distinti dagli esseri umani. Quasi tutti i batteri hanno un solo cromosoma. Il motivo per cui i cromosomi possono adattarsi alla cellula batterica è che hanno delle pieghe al loro interno. UN nucleoide è dove si può trovare un cromosoma. Questo è più o meno simile al nucleo presente nelle cellule umane, ma non è la stessa cosa.

Mentre l'umano il nucleo ha una membrana di per sé, il nucleoide nel cromosoma batterico no. Pertanto, il DNA non si stacca dalla cellula. Il DNA è avvolto attorno alle proteine ​​leganti il ​​DNA. Questo è utile in quanto aiuta il il cromosoma si inserisce nella cellula a causa delle pieghe.

Gli studi attuali nei campi, in particolare la biologia cellulare e i metodi microscopici, hanno rivelato che il DNA del cromosoma batterico ha una struttura simile a pieghe che li aiuta a occupare un piccolo spazio nella cellula. Il cromosoma batterico che è presente nel nucleoide è assemblato in modo indipendente in anelli super-avvolti noti come domini.  

La forma del nucleoide è altamente attiva poiché la disposizione del dominio consente al cromosoma del DNA di passare attraverso i cambiamenti della struttura durante vari processi cellulari come la segregazione, la replicazione e la trascrizione che si verificano contemporaneamente nelle cellule dei batteri.

Come sono organizzati i cromosomi batterici?

Batterico i cromosomi sono strutturati in configurazioni stereotipate nelle cellule figlie, che vengono ricreati in modo coerente e vigoroso.

I cromosomi batterici hanno modelli di organizzazione spaziale che si classificano in due ampie classificazioni: dove il cromosoma è orientato longitudinalmente nel modello ori-ter e dove il cromosoma occupa spazio in configurazione trasversale con due braccia, sinistra e destra, chiamati replicori che sono presenti separatamente nelle metà delle cellule a sinistra -ori-modello destro.

Il tipo più comune di pattern organizzativo nel cromosoma dei batteri include il posizionamento longitudinale, noto anche come organizzazione ori-ter. Qui l'origine si trova in corrispondenza o vicino al polo della vecchia cella e il capolinea si trova vicino alla nuova cella. Tra di loro sono presenti il ​​braccio sinistro e il braccio destro che si trovano uno accanto all'altro. Prima dell'evoluzione della biologia cellulare batterica, il modello è stato proposto per la prima volta nella sporulazione delle cellule di B. subtilis.

Il modello longitudinale di ori-ter ha entrambe le caratteristiche di essere semplice e istintivo. Ancora, un'osservazione metodica di E. coli che stava crescendo lentamente e sperimentata molto tempo fa ha mostrato un orientamento spettacolarmente diverso. Nella fase iniziale della replicazione di E. coli, l'origine occupa la sua posizione al centro della cellula, mentre le braccia sinistra e destra si trovano separatamente nelle metà delle cellule. La regione del capolinea ha una dimensione di quasi 300 kb e aiuta a collegare le braccia sinistra e destra per formare un cerchio completo.

Pertanto, l'asse ori-ter è mantenuto perpendicolare all'asse lungo della cella che genera un'organizzazione trasversale (organizzazione sinistra-ori-destra (trasversale)). Man mano che le origini vengono replicate, vengono separate nelle regioni dei quarti della cella. Il braccio sinistro e il braccio destro che vengono replicati di nuovo sono separati su entrambi i lati in modo che possa rigenerare il modello trasversale nella successiva origine o generazione.

300px Origini della replicazione del DNA Figura 1
Credito immagine: origine della replica- wikipedia

La struttura del cromosoma batterico è doppia?incagliato?

Il cromosoma batterico è generalmente definito come un componente del DNA circolare, solitario e a doppia elica che è costituito da quasi tutte le informazioni genetiche di una cellula.

Diversi batteri contengono un genoma aploide. Un singolo cromosoma batterico è costituito da filamenti di DNA rotondi a doppia elica. Il cromosoma dei batteri è un elemento genetico che è una molecola di DNA rotonda che ha la capacità di auto-replicarsi.

Quando il genoma batterico viene replicato, ogni filamento presente nel DNA a doppia elica gioca un ruolo nella sintesi del filamento complementare appena formato. Ogni molecola di DNA figlia, che è anche una molecola a doppia elica, contiene un vecchio filamento di polinucleotide e un nuovo filamento che viene sintetizzato. Questo particolare tipo di replicazione del DNA è noto come semiconservatore.

Il cromosoma batterico è una singola molecola di DNA. Questa è una molecola di DNA super a spirale che è elicoidale, a doppio filamento. In diversi batteri, le parti terminali delle molecole di DNA a doppia elica si legano l'una all'altra in modo covalente per dare origine a un circolo genetico e fisico. Le molecole di DNA che sono lineari nei batteri sono protette da due diversi tipi di telomeri come i telomeri invertroni e le anse palindromiche.

I telomeri chiamati tornanti palindromici sono assicurati dall'assenza delle estremità libere che sono a doppio filamento, mentre i telomeri invertron sono preservati da proteine ​​​​che si legano a 5 estremità prime (5'). Queste due procedure sono utili anche per alcuni virus eucariotici, fagi e alcuni plasmidi eucariotici.

I telomeri di Invertron sono costituiti da una proteina che è legata in modo covalente alle estremità 5' delle molecole di DNA. La proteina 5′-terminale o TP in breve, è il nome dato a questa estremità 5′. Al telomero, il DNA polimerasi si collega con la proteina terminale, che promuove la formazione di un legame covalente tra un dNTP e un TP. Il dNTP accoppiato a TP ha un gruppo sciolto di 3′-OH che funge da precursore per l'allungamento della catena.

I batteri sono spesso considerati cellule inerti che si copiano senza alterarle. Tuttavia, questa non è sempre la situazione. I batteri sono microrganismi estremamente adattabili. Anche se provengono da specie distinte, molti batteri possono scambiarsi informazioni genetiche.

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