Genom bakterija
Genom je sveukupnost genetičkog materijala jednog organizma. Genom bakterija se najčešće sastoji od jednog molekula cirkularne (kružne, prstenaste) dvolančane, spiralne DNK koja se nalazi u oblasti citoplazme nazvanoj nukleoid. Ima primera da bakterija sadrži više od jednog molekula DNK. Bakterija Agrobacterium tumefaciens sadrži čak 4 ''hromozoma'', od kojih su tri cirkularna, a jedan je linearan.
Bakterije nemaju histone pa je njihova DNK organizovana u nukleoid (bakterijski hromozom). Krajevi molekula DNK su međusobno spojeni u zatvoreni prsten i savijeni u visoko namotane strukture (superspiralizacija) pričvršćene proteinima. Proteini su slični histonima, ali kod bakterija ne grade nukleozome.
Osim hromozoma u bakteriji se mogu nalaziti i mali kružni molekuli DNK, plazmidi. Oni se dupliraju nezavisno od hromozoma. Sadrže mali broj gena koji bakteriji nisu neophodni za život, ali mogu biti korisni (npr. geni kojima stiče otpornost na antibiotike). (Plazmidi su značajni za genetički inženjering.)
Veličina genoma se mnogo razlikuje kod različitih vrsta bakterija. Generalno gledano iznosi najmanje nekoliko miliona baznih parova.
Nukleoid
Nukleoid je oblast unutar bakterijske ćelije, nepravilnog oblika koja sadrži sav ili veći deo genetičkog materijala (DNK). Za razliku od jedra eukariotske ćelije ne poseduje membranu. DNK je u obliku prstena (kružna, cirkularna DNK) i najčešće jedna prokariotska ćelija ima jedan molekul dvolančane DNK (jedan hromozom). Molekul DNK je vezan za proteine, ali ta veza nije tako čvrsta i stabilna kao kod eukariota. Nukleoid je veoma dinamična struktura, što je verovatno povezano sa time da se prokariotske ćelije dele na svakih 15-20 minuta.
Nukleoid se jasno uočava u citoplazmi elektronskim mikroskopom. Može se videti i svetlosnim mikroskopom, ako se DNK oboji posebnom metodom bojenja (Feulgen). Eksperimentalni dokazi ukazuju da se nukleoid u najvećoj meri sastoji od DNK (oko 60%) i manje količine RNK i proteina. Od RNK je to uglavnom iRNK, a proteini su trankripcioni faktori koji regulišu funkcije bakterijskog genoma. Proteini koji su vezani za DNK (nukleotidni proteini) održavaju njenu superspiralizaciju čime omogućavaju da se velika dužina DNK spakuje u sićušnu bakterijsku ćeliju. Po tome su slični sa histonima eukariotskih ćelija. Međutim, nukleotidni proteini prokariota razlikuju se od histonskih proteina eukariota. Nasuprot njima ovi proteini ne obrazuju nukleozome u kojima se DNK namotava oko proteina već koriste druge mehanizme pakovanja DNK (npr. petlje).
Superspiralizacija bakterijskog ''hromozoma''
Bakterijska ćelija
Funkcije bakterijskog hromozoma
Geni koji se nalaze duž bakterijskog ''hromozoma'' transkribuju se (prepisuju se) u RNK, prvenstveno u iRNK, tRNK i rRNK. IRNK se na ribozomima prevodi u protein .
U procesu transkripcije sintetiše se RNK. Taj proces se zasniva na komplementarnom sparivanju baza ribonukleotida za bazama dezoksiribonuklotida kako bi se prepisao deo jednog lanca DNK (gen). Iako su geni prisutni na oba lanca DNK, za svaki gen se prepisuje samo jedan od lanaca. Posle transkripcije iRNK se veže za malu (30S) i veliku (50S) subjedinicu ribozoma. TRNK donose amino kiseline po redosledu koji je ''zapisan'' i iRNK. To je omogućeno antikodonima tRNK koji su komplementarni kodonima iRNK u procesu koji se naziva translacija (prevođenje).
Bakterijski epigenom
Epigenom se odnosi na modifikacije genoma različitim hemijskim jedinjenjima. Obično je to dodavanje metil grupe (CHʒ) na azotnu bazu adenin u nukleotidima na specifičnim mestima duž molekula DNK. Ta metilacija može da zaustavi (spreči) ili aktivira transkripciju specifičnog gena. U suštini, to isključivanje ili uključivanje gena, epigenom, omogućava bakterijskom genomu inteakciju i reagovanje na promene u sredini u kojoj bakterija živi. Epigenom se, slično kao genom, nasleđuje.
Sve ćelije, uključujući tu i ćelije čoveka, poseduju epigenome. Kao što bakterijski epigenom može da utiče na bakterijski genom, bakterija može da utiče na naš epigenom i da modifikuje funkcije našeg genoma. Ta modifikacija se uglavnom odvija ili metilacijom nukleotida DNK ili modifikovanjem histonskih proteina. Rezultat toga može da bude aktivacija različitih gena koji su uključeni u imunološku odbranu organizma čoveka. U slučaju nekih patogenih bakterija modifikacija može da dovede do isključivanja gena zaduženih za imuni odgovor.
Literatura
