Характеристики, структури та функції нуклеоплазми



The нуклеоплазми це речовина, в яку занурені ДНК та інші ядерні структури, такі як ядріоли. Він відокремлюється від клітинної цитоплазми за допомогою ядра мембрани, але він може обмінюватися матеріалами з нею через ядерні пори..

Її основними компонентами є вода і ряд цукрів, іонів, амінокислот і білків і ферментів, що беруть участь у регуляції генів, серед цих більш ніж 300 білків, відмінних від гістонів. Фактично, його склад подібний до складу клітинної цитоплазми.

Нуклеотиди також знаходяться в межах цієї ядерної рідини, які є «блоками», які використовуються для побудови ДНК і РНК, за допомогою ферментів і кофакторів. У деяких великих клітинах, як і в acetabularia, нуклеоплазма чітко видна.

Раніше вважалося, що нуклеоплазма складається з аморфної маси, укладеної в ядрі, за винятком хроматину і ядра. Проте всередині нуклеоплазми знаходиться білкова мережа, відповідальна за організацію хроматину та інших компонентів ядра, званого ядерною матрицею.

Новим методам вдалося краще візуалізувати цей компонент і визначити нові структури, такі як внутрішньоядерні аркуші, білкові нитки, які виходять з ядерних пір і механізм обробки РНК..

Індекс

  • 1 Загальна характеристика
    • 1.1 Нуклеоли
    • 1.2 Субъядерні території
    • 1.3 Ядерна матриця
    • 1.4 Нуклеоскелет
  • 2 Структура
    • 2.1 Біохімічний склад
  • 3 Функції
    • 3.1 Обробка месенджера preARN
  • 4 Посилання

Загальна характеристика

Нуклеоплазма, також звана "ядерним соком" або каріоплазмою, є протоплазматичним колоїдом з подібними властивостями до цитоплазми, відносно щільними і багатими на різні біомолекули, переважно білки..

У цій речовині знаходиться хроматин і один або два корпускули, які називаються ядерцями. Є також інші величезні структури в цій рідині, такі як тіла Кахала, тіла ПМЛ, спіральні тіла або спеклів ядерної, серед інших.

У органах Кахала зосереджені необхідні структури для обробки преРНК месенджерів і транскрипційних факторів.

The спеклів Ядерні клітини, схоже, схожі на тіла Кахала, вони дуже динамічні і рухаються до областей, де активна транскрипція.

Тіла PML виявляються маркерами ракових клітин, оскільки вони збільшують їх кількість неймовірно в межах ядра.

Існує також ряд ядерних тіл зі сферичною формою діаметром від 0,5 до 2 мкм, що складаються з глобул або фібрил, які, хоча і повідомляються у здорових клітинах, їх частота набагато вища в патологічних структурах..

Найбільш відповідні ядерні структури, які вбудовані в нуклеоплазму, описані нижче:

Нуклеоли

Ядр є явно вираженою сферичною структурою, розташованою всередині ядра клітин і не відмежований будь-яким типом біомембрани, що відокремлює їх від іншої нуклеоплазми..

Він складається в регіонах, які називаються НОР (хромосомні райони ядерного органайзера) де розташовані послідовності, що кодують рибосоми. Ці гени зустрічаються в специфічних областях хромосом.

У конкретному випадку людини вони організовані в супутникових областях хромосом 13, 14, 15, 21 і 22.

У ядрішці протікає ряд незамінних процесів, таких як транскрипція, обробка і складання субодиниць, що входять до складу рибосом..

З іншого боку, залишивши осторонь свою традиційну функцію, нещодавні дослідження показали, що ядерце пов'язано з супресивними білками ракових клітин, регуляторами клітинного циклу і білками від вірусних частинок..

Субъядерні території

Молекула ДНК не випадково розсіяна в клітинній нуклеоплазмі, вона організована високоспецифічним і компактним чином з безліччю білків, які зберігаються протягом еволюції під назвою гістони..

Процес організації ДНК дозволяє ввести майже чотири метри генетичного матеріалу в мікроскопічну структуру.

Ця асоціація генетичного матеріалу і білка називається хроматином. Це організовано в регіони або домени, визначені в нуклеоплазмі, здатні виділити два типи: еухроматин і гетерохроматин..

Евроматин менш компактний і охоплює гени, транскрипція яких активна, оскільки транскрипційні фактори та інші білки мають доступ до неї на відміну від гетерохроматину, який є дуже компактним..

Області гетерохроматину розташовані в периферії, а еухроматин - до центру ядра, а також поблизу ядерних пор..

Так само, хромосоми розподілені в конкретних зонах всередині ядра, що називаються хромосомними територіями. Іншими словами, хроматин не плаває випадково в нуклеоплазмі.

Ядерна матриця

Очевидно, що організація різних ядерних підрозділів диктується ядерною матрицею.

Це внутрішня структура ядра, що складається з листа, з'єднаного з ядерними пористими комплексами, нуклеолярних залишків і набору волокнистих і зернистих структур, які розподілені по всьому ядру, займаючи значний об'єм.

Дослідження, які намагалися охарактеризувати матрицю, привели до висновку, що вона занадто різноманітна для визначення її біохімічної та функціональної конституції..

Лист є своєрідним білковим композиційним шаром, який охоплює від 10 до 20 нм і розташований поруч з внутрішньою поверхнею мембрани ядра. Конституція білка змінюється в залежності від досліджуваної таксономічної групи.

Білки, що входять до складу листа, подібні до проміжних ниток і, крім ядерної сигналізації, мають глобулярні і циліндричні області.

Що стосується внутрішньої ядерної матриці, вона містить велику кількість білків з сайтом зв'язування для месенджерной РНК та інших типів РНК. У цій внутрішній матриці відбувається реплікація ДНК, ненуклеарна транскрипція і пост-транскрипційна попередня обробка.

Нуклеоскелет

Всередині ядра є структура, порівнянна з цитоскелетом в клітинах, що називається нуклеоскелетом, з білків, таких як актин, αII-спектрин, міозин і гігантський білок, який називається титін. Проте існування цієї структури все ще обговорюється дослідниками.

Структура

Нуклеоплазма є желатиновим речовиною, в якій можна виділити різні ядерні структури, згадані вище.

Одним з основних компонентів нуклеоплазми є рибонуклеопротеїни, що складаються з білків і РНК, утворених областю, багатою ароматичними амінокислотами з аффинностью до РНК.

Рібонуклеопротеїни, що знаходяться в ядрі, спеціально називаються малими ядерними рибонуклеопротеинами.

Біохімічний склад

Хімічний склад нуклеоплазми є складним, включаючи складні біомолекули, такі як білки і ядерні ферменти, а також неорганічні сполуки, такі як солі і мінерали, такі як калій, натрій, кальцій, магній і фосфор.

Деякі з цих іонів є незамінними кофакторами ферментів, що повторюють ДНК. Вона також містить АТФ (аденозинтрифосфат) і ацетилкофермент А.

У нуклеоплазму вбудовані серії ферментів, необхідних для синтезу нуклеїнових кислот, таких як ДНК і РНК. Серед найбільш важливих є ДНК-полімераза, РНК-полімераза, НАД-синтетаза, піруваткіназа та інші.

Одним з найбільш поширених білків нуклеоплазми є нуклеопластика, яка є кислим і пентамерним білком, який має нерівні домени на голові і хвості. Його кислотна характеристика вдається захистити позитивні заряди, присутні в гістонах, і вдається асоціювати з нуклеосомою.

Нуклеосоми - це структури, схожі на кульки в намисто, утворені взаємодією ДНК з гістонами. Також виявлені малі молекули ліпідної природи, що плавають у цій напівкожній матриці.

Функції

Нуклеоплазма є матрицею, де відбувається ряд істотних реакцій для правильного функціонування ядра і клітини в цілому. Це місце, де відбувається синтез ДНК, РНК і рибосомних субодиниць.

Працює як своєрідний "матрац", який захищає занурені в нього конструкції, крім забезпечення засобами транспортування матеріалів.

Він служить в якості суспензійної середовища для субъядерних структур і, крім того, допомагає підтримувати стабільну форму ядра, надаючи їй жорсткість і твердість.

Продемонстровано існування декількох метаболічних шляхів в нуклеоплазмі, як і в цитоплазмі клітин. У межах цих біохімічних шляхів знаходяться гліколіз і цикл лимонної кислоти.

Також повідомляється про шлях пентозофосфату, який дає пентозу до ядра. Таким же чином ядро ​​є зоною синтезу NAD+, що діє як коферменти дегідрогеназ.

Обробка посланника preARN

Обробка пре-мРНК відбувається в нуклеоплазмі і вимагає присутності малих ядерних рибонуклеопротеинов, скорочено snRNP.

Дійсно, однією з найважливіших активних заходів, що відбуваються в эукариотической нуклеоплазмі, є синтез, обробка, транспортування та експорт зрілих РНК-мандрів..

Рибонуклеопротеини згруповані з утворенням сплайсеосоми або сплайсингового комплексу, який є каталітичним центром, відповідальним за видалення інтронів з РНК-месенджера. Ряд молекул РНК з високим вмістом урацилу відповідає за розпізнавання інтронів.

Сплициосома складається з приблизно п'яти малих ядерних РНК, дономированних snRNA U1, U2, U4 / U6 і U5, на додаток до участі інших білків.

Пам'ятайте, що в еукаріотах гени перериваються в молекулі ДНК некодирующими областями, які називаються інтронами, які повинні бути усунені.

Реакція сплайсингу інтегрує два послідовних етапи: нуклеофільна атака в 5 'зоні розрізу шляхом взаємодії з аденозиновим залишком, суміжним з 3' зоною інтрона (пасаж, що вивільняє екзон), з наступним об'єднанням екзонів.

Список літератури

  1. Brachet, J. (2012). Молекулярна цитологія V2: Взаємодії клітин. Elsevier.
  2. Го, Т., & Fang, Y. (2014). Функціональна організація та динаміка клітинного ядра. Кордони в науці рослин, 5, 378.
  3. Jiménez García, L. F. (2003). Клітинна і молекулярна біологія. Освіта Пірсона в Мексиці.
  4. Lammerding, J. (2011). Механіка ядра. Комплексна фізіологія, 1 (2), 783-807.
  5. Pederson, Т. (2000). Півстоліття "Ядерної матриці". Молекулярна біологія клітини, 11(3), 799-805.
  6. Pederson, T. (2011). Введене ядро. Перспективи холодної весни Харбор в біології, 3(5), a000521.
  7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Гістологія. Ed. Panamericana Medical.