Nucleoide: características, estructura, composición, funciones
El nucleoide es una región irregular, con apariencia desordenada ubicada en el interior de las células procariotas ocupando una región importante del citoplasma y claramente diferenciable por su distinta fase.
Este último se distingue como el lugar donde está concentrado el ADN bacteriano, como única molécula larga de dos cadenas formando el llamado cromosoma bacteriano que se condensa siendo visible como un nucleoide.
De manera sencilla, el nucleoide es una estructura similar al núcleo eucariota, pero no posee delimitaciones estructurales visibles. Sin embargo, si es posible diferenciarlo del resto del contenido citoplasmático y reconocerlo como uno de sus principales componentes.
Índice del artículo
- 1 Características
- 2 Estructura y composición
- 3 El nucleoide en la división celular
- 4 Funciones
- 5 Nucleoide en bacterias sin fisión binaria
- 6 Diferencias con el núcleo eucariota
- 7 Referencias
La forma que posee el nucleoide es el resultado de muchas proyecciones de este, dando como resultado una forma coralina, que durante la duplicación adopta una forma más bilobada, que luego se separa en dos nucleoides distintos.
El nucleoide es el equivalente de la cromatina en las células eucariotas, sin embargo existen ciertas diferencias notables. En primer lugar, las proteínas básicas (tipo histona) presentes en el nucleoide no forman estructuras regulares y compactas como las histonas en los nucleosomas de la cromatina, presentando una organización menos compleja.
En adición, la tensión helicoidal que compacta el ADN del nucleoide es de tipo plectonémico y toroidal y en la cromatina la tensión provocada por la interacción entre ADN e histonas es de tipo toroidal (súper enrollamiento).
El ADN en las células procariotas es circular y solo presentan un cromosoma y, en consecuencia, una copia de cada gen siendo haploides genéticos.
El genoma de las bacterias es relativamente pequeño y fácil de manipular, adicionando o eliminando fragmentos de ADN (debido a su fácil disociación del resto de los componentes del nucleoide) se pueden introducir nuevamente en las bacterias, por lo que es ideal para los trabajos de ingeniería genética.
El nucleoide, también conocido como cuerpo cromatínico, tiene como componente principal el ADN que constituye más de la mitad de su contenido y está condensado alrededor 1000 veces. Al aislarse cada nucleoide, su masa está constituida por 80% de ADN.
Sin embargo, además de su genoma posee moléculas de ARN y una gran variedad de enzimas como ARN polimerasa y topoisomerasas, además de proteínas básicas.
En una gran variedad de bacterias existe material genético que no está concentrado en el nucleoide, pero que se encuentra disperso en el citoplasma en estructuras denominadas plásmidos, en los que se encuentran moléculas de ADN más pequeñas.
Otras variedades de proteínas asociadas íntimamente con el nucleoide tienen la función de mantener al mismo condensado y compacto y también facilitar la segregación del material genético a las células hijas. Los procesos de síntesis de ARN y proteínas en el nucleoide parecen ayudar en el mantenimiento de la forma global del nucleoide.
Por otro lado, durante procesos como la diferenciación celular o en la adopción de estados latentes la forma del nucleoide varía dramáticamente.
La organización del nucleoide varía de acuerdo a la especie de bacteria que se evalúe. Otras proteínas asociadas al nucleoide (PAN) influyen también en su organización.
Cuando las bacterias se han comenzado a dividir, el nucleoide contiene el material de dos genomas, producto de la síntesis de ADN. Este material duplicado se reparte entre las células hijas, debido a la división celular.
Durante este proceso, cada genoma, mediante proteínas asociadas al nucleoide y a la membrana, se une a ciertos sectores de esta última que irán tirando de dos regiones del cromosoma bacteriano cuando se produce la división, de manera que cada compartimiento originado (es decir, cada célula hija) queda con un nucleoide.
Varias proteínas como la HU e IHF se unen fuertemente al ADN y participan en su condensación, replicación y plegado.
El nucleoide no solo es un portador inactivo del material genético (cromosoma bacteriano). Además junto a la acción de proteínas acompañantes en el mismo, protegen el ADN. Su compactación esta correlacionada directamente con la protección del genoma durante procesos como el estrés oxidativo y factores físicos como la radiación.
Este también participa de manera notoria en la organización celular global e inclusive tiene un papel fundamental en la determinación del sitio de división celular durante la fisión binaria. De esta manera, se evita que se produzcan cortes sin precisión en los nucleoides que conformaran a las células hijas cuando se forma el septo divisorio.
Probablemente por esta razón, los nucleoides adoptan posiciones especificas dentro de la célula, a través de trasporte de ADN mediado por proteínas asociadas al nucleoide (como la Fts presente en el septo durante la fisión binaria) para mantener alejado el ADN del tabique de división.
Los mecanismos de migración del nucleoide y su posición dentro de la célula bacteriana aún no se conocen con precisión, sin embargo muy probablemente existen factores que regulan su movimiento dentro del citoplasma.
Aunque el nucleoide ha sido mejor caracterizado en bacterias que presentan fisión binaria, existen algunas variantes en bacterias que se dividen o reproducen por otros métodos.
En aquellas bacterias que usan la gemación como medio de reproducción, el nucleoide aparentemente tiene segmentación, por lo que existe entonces una diversidad en la organización de esta estructura bacteriana.
En bacterias como Gemmata obscuriglobus, la cual se reproduce por gemación el nucleoide posee una serie de compartimentos, que están delimitados por una membrana intracitoplasmática.
En esta especie, cuando una célula hija sale, recibe un nucleoide desnudo que es recubierto por una membrana intracitoplasmática a medida que la yema madura y se libera de la célula progenitora.
Otras bacterias de gran tamaño poseen una gran cantidad de nucleoides dispersos y separados alrededor de su periferia, mientras que el resto del citoplasma permanece libre de ADN. Esto constituye un caso de poliploidía que es más familiar en células eucariotas.
En el caso de las células procariotas el nucleoide carece de membrana, contrastando con el núcleo de las células eucariotas el cual si posee una membrana que empaqueta su genoma y lo protege.
En la célula eucariota, el material genético está organizado en los cromosomas de manera muy compacta u organizada, mientras que el nucleoide es menos compacto y más disperso. Sin embargo, en procariotas forma cuerpos definidos y diferenciables.
El número de cromosomas en la célula eucariota suele variar. Sin embargo, son más numerosos que los organismos procariotas que solo poseen uno. En contraste con el material genómico de las bacterias, las células eucariotas poseen dos copias de cada gen, por lo que son diploides genéticamente.
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