Дял:
Общи характеристики, функции и състав на ядрената мембрана
на ядрена мембрана, ядрена обвивка или кардиотека, е биологична мембрана, образувана от двуслойни липиди, които обграждат генетичния материал на еукариотните клетки.
Тя е доста сложна структура и е снабдена с прецизна система за регулиране, образувана от две двуслойни: вътрешна мембрана и външна. Пространството между двете мембрани се нарича перинуклеарно пространство и има приблизителна ширина от 20 до 40 нанометра.
Външната мембрана образува континуум с ендоплазмения ретикулум. Поради тази причина в неговата структура са закрепени рибозоми.
Мембраната се характеризира с наличието на ядрени пори, които медиират движението на вещества от вътрешността на ядрото до цитоплазмата на клетката и обратно.
Преминаването на молекули между тези две отделения е доста пренаселено. РНК и рибозомните субединици трябва непрекъснато да се прехвърлят от ядрото в цитоплазмата, докато хистони, ДНК, РНК полимераза и други вещества, необходими за активността на ядрото, трябва да бъдат внесени от цитоплазмата в ядрото..
Ядрената мембрана съдържа значителен брой протеини, които участват в организацията на хроматина, както и в регулацията на гените.
индекс
- 1 Общи характеристики
- 2 Функция
- 3 Обучение
- 4 Състав
- 4.1 Протеини на ядрената мембрана
- 4.2 Нуклеопорини
- 4.3 Транспортиране през ядрения порен комплекс
- 4.4 Протеини от вътрешната мембрана
- 4.5 Протеини от външната мембрана
- 4.6 Протеини от острието
- 5 Ядрена мембрана в растенията
- 6 Препратки
Общи характеристики
Ядрената мембрана е една от най-забележителните отличителни черти на еукариотните клетки. Това е високо организирана двойна биологична мембрана, която обхваща ядрения генетичен материал на клетката - нуклеоплазмата.
Отвътре намираме хроматин, вещество, образувано от ДНК, свързана с различни протеини, главно хистони, които позволяват ефективно пакетиране. Той се разделя на еухроматин и хетерохроматин.
Изображенията, получени чрез електронна микроскопия, разкриват, че външната мембрана образува континуум с ендоплазмения ретикулум, така че има и рибозоми, свързани с мембраната. По същия начин, перинуклеарното пространство образува континуум с лумена на ендоплазмения ретикулум.
Закрепени от страната на нуклеоплазмата във вътрешната мембрана, намираме структура под формата на лист, образуван от протеинови влакна, наречени "ядрена ламина".
Ядрената мембрана е перфорирана от серия от пори, които позволяват регулиран трафик на вещества между ядрено и цитоплазмено поведение. При бозайници например се изчислява, че има средно около 3000 или 4000 пори.
Има много компактни маси от хроматини, които са залепени за вътрешната мембрана на обвивката, с изключение на областите, където съществуват пори..
функция
Най-интуитивната функция на ядрената мембрана е да се поддържа разделение между нуклеоплазмата - съдържанието на ядрото - и цитоплазмата на клетката..
По този начин ДНК остава безопасна и изолирана от химичните реакции, които протичат в цитоплазмата и могат да повлияят отрицателно върху генетичния материал.
Тази бариера дава физическо разделяне на ядрените процеси, такива като транскрипция и цитоплазмени процеси, като например транслация.
Селективният транспорт на макромолекулите между вътрешността на ядрото и цитоплазмата се осъществява благодарение на наличието на ядрени пори и позволява регулирането на експресията на гените. Например, по отношение на сплайсинга на РНК преди пренасяне и разграждане на зрели посланици.
Един от ключовите елементи е ядреният лист. Това спомага за поддържането на сърцевината, в допълнение към осигуряването на място за закрепване на хроматиновите влакна.
В заключение, основната мембрана не е пасивна или статична бариера. Това допринася за организирането на хроматина, за експресията на гените, за закрепването на ядрото до цитоскелета, за процесите на клетъчно делене и евентуално за други функции..
обучение
По време на процесите на разделяне на ядрото е необходимо образуването на нова ядрена обвивка, тъй като в крайна сметка мембраната изчезва.
Това се формира от везикуларни компоненти от грубия ендоплазмен ретикулум. Микротубулите и клетъчните двигатели на цитоскелета активно участват в този процес.
композиция
Ядрената обвивка се формира от два липидни двуслоя, образувани от типични фосфолипиди, с няколко интегрални протеини. Пространството между двете мембрани се нарича интрамембранно или перинуклеарно пространство, което продължава със светлината на ендоплазмения ретикулум.
От вътрешната страна на вътрешната ядрена мембрана има отличителен слой, образуван от междинни нишки, наречени ядрена ламина, прикрепени към протеините на вътрешната мембрана с помощта на хетерохромарин Н.
Ядрената обвивка има многобройни ядрени пори, които съдържат ядрени порести комплекси. Това са цилиндрични структури, съставени от 30 нуклеопорини (те ще бъдат подробно описани по-късно). С централен диаметър около 125 нанометра.
Ядрени мембранни протеини
Въпреки приемствеността с ретикулума, както външната, така и вътрешната мембрана представляват група специфични протеини, които не се срещат в ендоплазмения ретикулум. Най-забележими са следните:
nucleoporins
Сред тези специфични протеини на ядрената мембрана имаме нуклеопорини (известни също в литературата като Nups). Те образуват структура, наречена ядрен порен комплекс, който се състои от поредица от водни канали, които позволяват двупосочен обмен на протеини, РНК и други молекули..
С други думи, нуклеопорините функционират като вид молекулярни "врати", които, много селективно, медиират преминаването на различни молекули.
Хидрофобното вътрешно пространство на канала изключва някои макромолекули, в зависимост от големината на макромолекулата и нейното ниво на полярност. Малки молекули, приблизително по-малко от 40 kDa, или хидрофобни, могат да дифундират пасивно през комплекса от пори.
За разлика от тях полярните молекули, които са по-големи, се нуждаят от ядрен транспортер, за да влязат в ядрото.
Транспортиране през ядрения порите
Транспортът през тези комплекси е доста ефективен. Само 100 молекули хистони на минута могат да преминат през единична пора.
Протеинът, който трябва да се пренесе в ядрото, трябва да се свърже с алфа импортирането. Бета importin свързва този комплекс с външен пръстен. По този начин алфа-импортът, свързан с протеина, успява да пресече порестата комплекс. Най-накрая бета-импортът се разпада от системата в цитоплазмата и алфа-импортът се дисоциира вече вътре в ядрото.
Протеини от вътрешната мембрана
Друга серия протеини са специфични за вътрешната мембрана. Въпреки това, по-голямата част от тази група от почти 60 интегрални мембранни протеини не е характеризирана, въпреки че е установено, че те взаимодействат с ламината и с хроматин..
Всеки път има повече доказателства, които поддържат разнообразни и съществени функции за вътрешната ядрена мембрана. Изглежда, че играе роля в организацията на хроматина, в експресията на гените и в метаболизма на генетичния материал.
В действителност е открито, че местоположението и погрешната функция на протеините, които образуват вътрешната мембрана, са свързани с голям брой заболявания при хората..
Протеини от външната мембрана
Третият клас специфични протеини на ядрената мембрана се намират във външната част на споменатата структура. Това е много хетерогенна група от интегрални мембранни протеини, които споделят обща област, наречена KASH.
Протеините, открити във външната област, образуват един вид "мост" с вътрешните ядрени мембранни протеини.
Тези физични връзки между цитоскелета и хроматина изглеждат подходящи за събитията на транскрипция, репликация и механизми за възстановяване на ДНК.
Протеини от острието
Крайната група протеини на ядрената мембрана се формира от протеините на листа, рамка, образувана от междинни нишки, които са съставени от листове от тип А и В. Листът има дебелина от 30 до 100 нанометра.
Ламината е решаваща структура, която осигурява стабилност на ядрото, особено в тъкани, които са в постоянно излагане на механични сили, такива като мускулна тъкан..
Подобно на вътрешните протеини на ядрената мембрана, мутациите в ламината са тясно свързани с голям брой много различни човешки заболявания..
В допълнение, все повече и повече доказателства са открити, че се отнася до ядрената ламина с остаряване. Всичко това подчертава значението на ядрените мембранни протеини в цялостното функциониране на клетката.
Ядрена мембрана в растенията
В растителното царство ядрената обвивка е много важна мембранна система, въпреки че е много малко проучена. Въпреки че няма точни познания за протеините, които съставляват ядрената мембрана във висшите растения, някои други различия са отбелязани с останалите царства.
Растенията не притежават последователности, хомоложни на пластините, а вместо центрозомите ядрената мембрана действа като организиращ център на микротубулите..
Поради тази причина, изследването на взаимодействията на ядрената обвивка в растенията с елементите на цитоскелета е предмет на съответното проучване..
препратки
- Alberts, B., & Bray, D. (2006). Въведение в клетъчната биология. Ed. Panamericana Medical.
- Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Хистология и ембриология на човека: клетъчни и молекулярни бази. Ed. Panamericana Medical.
- Hetzer M. W. (2010). Ядрената обвивка. Перспективите на Cold Spring Harbor в биологията, 2(3), a000539.
- Meier, I. (2008). Функционална организация на растителното ядро. дребна порода ловджийско куче.
- Ross, M.H., & Pawlina, W. (2006). хистология. Lippincott Williams & Wilkins.
- Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). хистология. Ed. Panamericana Medical.
- Young, B., Woodford, P., & O'Dowd, G. (Eds.). (2014). Времето днес. Функционална хистология: текст и атлас в цвят. Elsevier Health Sciences.