Splošne značilnosti, funkcije in sestava jedrske membrane



The jedrske membrane, jedrsko ovojnico ali kardiotheco, je biološka membrana, ki jo tvori dvoplastni sloj lipidne narave, ki obdaja genski material evkariontskih celic.

Je precej zapletena zgradba in je opremljena z natančnim regulacijskim sistemom, ki ga tvorita dve plasti: notranja membrana in zunanja. Prostor med dvema membranama se imenuje perinuklearni prostor in ima približno širino od 20 do 40 nanometrov.

Zunanja membrana oblikuje kontinuum z endoplazmatskim retikulumom. Zato ima ribosome zasidrane v njegovi strukturi.

Za membrano je značilna prisotnost jedrskih por, ki posredujejo promet snovi iz jedra do citoplazme celice in obratno.

Prehod molekul med tema dvema oddelkoma je prenatrpan. RNK in ribosomske podenote je treba nenehno prenašati iz jedra v citoplazmo, medtem ko je treba histone, DNA, RNA polimerazo in druge snovi, potrebne za jedro, uvoziti iz citoplazme v jedro..

Jedrska membrana vsebuje veliko število beljakovin, ki so vključene v organizacijo kromatina in tudi v regulacijo genov.

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti
  • 2 Funkcija
  • 3 Usposabljanje
  • 4 Sestava
    • 4.1 Beljakovine jedrske membrane
    • 4.2 Nukleoporini
    • 4.3 Prevoz skozi kompleks jedrskih por
    • 4.4 Beljakovine notranje membrane
    • 4.5 Beljakovine zunanje membrane
    • 4.6 Beljakovine rezila
  • 5 Jedrska membrana v rastlinah
  • 6 Reference

Splošne značilnosti

Jedrska membrana je ena najpomembnejših razlikovalnih značilnosti evkariontskih celic. Je zelo organizirana dvojna biološka membrana, ki obdaja jedrski genetski material celice - nukleoplazme.

Znotraj najdemo kromatin, snov, ki jo tvori DNA, povezana z različnimi beljakovinami, predvsem histoni, ki omogočajo učinkovito pakiranje. Razdeljen je na euhromatin in heterochromatin.

Slike, pridobljene z elektronsko mikroskopijo, razkrivajo, da zunanja membrana oblikuje kontinuum z endoplazmatskim retikulom, zato ima tudi ribosome, ki so pritrjeni na membrano. Podobno perinuklearni prostor tvori kontinuum z lumnom endoplazmatskega retikuluma.

S sidranjem na strani nukleoplazme v notranji membrani najdemo strukturo v obliki lista, ki ga tvorijo proteinske nitke, imenovane "jedrska lamina"..

Jedrna membrana je perforirana s serijo por, ki omogočajo reguliran promet snovi med jedrskim in citoplazmatskim vedenjem. Pri sesalcih je na primer ocenjeno, da je v povprečju približno 3000 ali 4000 por.

Obstajajo zelo kompaktne mase kromatin, ki so pritrjene na notranjo membrano ovoja, razen na območjih, kjer obstajajo pore..

Funkcija

Najbolj intuitivna funkcija jedrske membrane je vzdrževanje ločitve med nukleoplazmo - vsebino jedra - in citoplazmo celice..

Na ta način ostane DNA varna in izolirana od kemijskih reakcij, ki se odvijajo v citoplazmi, in lahko negativno vpliva na genski material..

Ta pregrada daje fizično ločitev od jedrskih procesov, kot je transkripcija, in citoplazmatskih procesov, kot je translacija.

Selektivni transport makromolekul med notranjostjo jedra in citoplazme se pojavi zaradi prisotnosti jedrskih por in omogoča regulacijo izražanja genov. Na primer, v smislu prenosa RNA pred presenetenjem in degradacije zrelih glasnikov.

Eden od ključnih elementov je jedrski list. To pomaga zagotavljati podporo jedru, poleg tega pa zagotavlja tudi sidrišče za kromatinska vlakna.

Skratka, jedrna membrana ni pasivna ali statična pregrada. To prispeva k organizaciji kromatina, ekspresiji genov, sidranju jedra do citoskeleta, procesom delitve celic in morda tudi drugim funkcijam..

Usposabljanje

Med procesi delitve jedra je potrebno oblikovanje novega jedrskega ovoja, saj na koncu membrana izgine.

To se oblikuje iz vezikularnih komponent iz grobega endoplazmatskega retikuluma. Mikrotubule in celični motorji citoskeleta aktivno sodelujejo v tem procesu.

Sestava

Jedrsko ovojnico tvorijo dva lipidna dvosloja, ki ju tvorijo tipični fosfolipidi, z več integralnimi beljakovinami. Prostor med obema membranama se imenuje intramembranski ali perinuklearni prostor, ki se nadaljuje s svetlobo endoplazmičnega retikuluma.

Na notranji strani notranje jedrne membrane je značilna plast, sestavljena iz vmesnih filamentov, imenovanih jedrska lamina, pritrjena na proteine ​​notranje membrane s pomočjo heterochromarina H.

Jedrska ovojnica ima številne jedrske pore, ki vsebujejo jedrske porne komplekse. To so valjaste strukture, sestavljene iz 30 nukleoporinov (podrobneje bodo opisani kasneje). Z osrednjim premerom približno 125 nanometrov.

Nuklearni membranski proteini

Kljub kontinuiteti z retikulumom tako zunanja kot notranja membrana predstavljata skupino specifičnih beljakovin, ki jih v endoplazmatskem retikulumu ne najdemo. Najbolj izstopajo:

Nukleoporini

Med temi specifičnimi beljakovinami jedrske membrane imamo nukleoporine (znane tudi v literaturi kot Nups). Oblikujejo strukturo, imenovano kompleks jedrskih por, ki je sestavljen iz niza vodnih kanalov, ki omogočajo dvosmerno izmenjavo proteinov, RNA in drugih molekul..

Z drugimi besedami, nukleoporini delujejo kot neke vrste molekularna "vrata", ki zelo selektivno posredujejo prehod različnih molekul..

Hidrofobna notranjost kanala izključuje določene makromolekule, odvisno od velikosti makromolekule in njene polarnosti. Majhne molekule, približno manj kot 40 kDa, ali hidrofobne, lahko difuzijo pasivno skozi kompleks por.

Nasprotno pa polarne molekule, ki so večje, potrebujejo jedrski transporter za vstop v jedro.

Prevoz skozi kompleks jedrskih por

Prevoz preko teh kompleksov je zelo učinkovit. Samo 100 molekul histonov na minuto lahko preide skozi eno samo por.

Protein, ki ga je treba prenesti v jedro, se mora vezati na uvoz alfa. Beta importin veže ta kompleks na zunanji obroč. Tako alfa uvoz, povezan z beljakovino, uspe prečkati kompleks por. Nenazadnje se beta-uvoz loči od sistema v citoplazmi in alfa-uvoz se že odcepi v jedru.

Beljakovine notranje membrane

Druga vrsta proteinov je specifična za notranjo membrano. Vendar pa večina te skupine skoraj 60 celostnih membranskih beljakovin ni bila označena, čeprav je bilo ugotovljeno, da medsebojno delujejo s plaščem in s kromatinom..

Vsakič obstaja več dokazov, ki podpirajo različne in bistvene funkcije za notranjo jedrsko membrano. Zdi se, da igra vlogo pri organizaciji kromatina, izražanju genov in presnovi genskega materiala.

Dejstvo je, da je bilo ugotovljeno, da sta lokacija in napačna funkcija proteinov, ki tvorita notranjo membrano, povezana z velikim številom bolezni pri ljudeh..

Beljakovine zunanje membrane

Tretji razred specifičnih proteinov jedrske membrane je v zunanjem delu omenjene strukture. Gre za zelo heterogeno skupino celostnih membranskih proteinov, ki imajo skupno domeno, imenovano KASH.

Proteini, najdeni v zunanji regiji, tvorijo nekakšen "most" z notranjimi jedrskimi membranskimi proteini.

Te fizične povezave med citoskeletom in kromatinom se zdijo pomembne za dogodke transkripcije, replikacije in mehanizmov za popravilo DNA..

Beljakovine rezila

Končno skupino proteinov jedrne membrane tvorijo proteini lista, okvir, ki ga sestavljajo vmesni filamenti, ki so sestavljeni iz listov tipa A in B. List ima debelino od 30 do 100 nanometrov..

Lamina je ključna struktura, ki zagotavlja stabilnost jedra, zlasti v tkivih, ki so v stalni izpostavljenosti mehanskim silam, kot je mišično tkivo..

Podobno kot pri notranjih beljakovinah jedrske membrane so mutacije v lami tesno povezane z velikim številom zelo različnih človeških bolezni..

Poleg tega je bilo ugotovljenih vedno več dokazov, ki se nanašajo na jedrske lamine s staranjem. Vse to poudarja pomen jedrskih membranskih beljakovin v celotnem delovanju celice.

Jedrska membrana v rastlinah

V rastlinskem kraljestvu je jedrska ovojnica zelo pomemben membranski sistem, čeprav je bil zelo malo raziskan. Čeprav ni natančnega znanja o beljakovinah, ki tvorijo jedrsko membrano v višjih rastlinah, so bile ugotovljene nekatere razlike z ostalimi kraljestvi..

Rastline nimajo sekvenc, homolognih lamami in namesto centrosomov jedrska membrana deluje kot organizacijski center mikrotubulov..

Zato je študija o interakcijah jedrskega ovoja v rastlinah z elementi citoskeleta predmet ustrezne študije..

Reference

  1. Alberts, B., in Bray, D. (2006). Uvod v celično biologijo. Ed Panamericana Medical.
  2. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Histologija in embriologija človeka: celične in molekularne baze. Ed Panamericana Medical.
  3. Hetzer M. W. (2010). Jedrski ovoj. Cold Spring Harbor perspektive v biologiji, 2(3), a000539.
  4. Meier, I. (2008). Funkcionalna organizacija rastlinskega jedra. Springer.
  5. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2006). Histologija. Lippincott Williams & Wilkins.
  6. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologija. Ed Panamericana Medical.
  7. Young, B., Woodford, P., & O'Dowd, G. (ur.). (2014). Wheater Funkcionalna histologija: besedilo in atlas v barvi. Elsevier Health Sciences.