Ydinmembraanin yleiset ominaisuudet, toiminnot ja koostumus



ydinkalvo, ydinkuori tai kardioteka, on biologinen kalvo, joka on muodostettu kaksikerroksisesta lipidilajista, joka ympäröi eukaryoottisten solujen geneettistä materiaalia.

Se on melko monimutkainen rakenne ja varustettu tarkalla säätöjärjestelmällä, joka muodostuu kahdesta kaksoiskerroksesta: sisäisestä kalvosta ja ulkoisesta kalvosta. Kahden kalvon välistä tilaa kutsutaan perinukleaariseksi avaruudeksi, ja sen leveys on noin 20 - 40 nanometriä.

Ulompi kalvo muodostaa jatkuvuuden endoplasmisen reticulumin kanssa. Tästä syystä siinä on sen rakenteeseen ankkuroituja ribosomeja.

Kalvolle on tunnusomaista ydinhuokosten läsnäolo, jotka välittävät aineiden liikennettä ytimen sisäpuolelta solun sytoplasmaan ja päinvastoin.

Molekyylien kulku näiden kahden osaston välillä on varsin täynnä. RNA- ja ribosomaaliset alayksiköt on siirrettävä jatkuvasti ytimestä sytoplasmaan, kun taas histonit, DNA, RNA-polymeraasi ja muut ydintoimintaan tarvittavat aineet on tuotava sytoplasmasta ytimeen..

Ydinmembraani sisältää huomattavan määrän proteiineja, jotka osallistuvat kromatiinin organisointiin ja myös geenien säätelyyn.

indeksi

  • 1 Yleiset ominaisuudet
  • 2 Toiminto
  • 3 Koulutus
  • 4 Koostumus
    • 4.1 Ydinmembraanin proteiinit
    • 4.2 Nukleoporiinit
    • 4.3 Kuljetukset ydinsorppakompleksin kautta
    • 4.4 Sisämembraanin proteiinit
    • 4.5 Ulkokalvon proteiinit
    • 4.6 Terän proteiinit
  • 5 Kasvissa oleva ydinkalvo
  • 6 Viitteet

Yleiset ominaisuudet

Ydinmembraani on eräs eukaryoottisten solujen erottuvimmista tunnusominaisuuksista. Se on hyvin organisoitu kaksinkertainen biologinen kalvo, joka ympäröi solun ydinalan geneettistä materiaalia - nukleoplasmaa.

Sisällä löytyy kromatiini, DNA, joka on yhdistetty erilaisiin proteiineihin, pääasiassa histoneihin, jotka mahdollistavat tehokkaan pakkaamisen. Se on jaettu euchromatiiniin ja heterokromatiiniin.

Elektronimikroskoopilla saadut kuvat osoittavat, että ulompi kalvo muodostaa jatkuvuuden endoplasmisen reticulumin kanssa, joten siinä on myös kalvoon ankkuroituja ribosomeja. Samoin perinukleaarinen tila muodostaa jatkuvuuden endoplasmisen reticulumin lumenin kanssa.

Sisäkalvon nukleoplasman puolelle ankkuroituna on rakenne, joka on muodostettu proteiinifilamenteista, joita kutsutaan "ydinkerrokseksi"..

Ydinmembraania rei'ittää sarja huokosia, jotka mahdollistavat aineiden säännellyn liikenteen ydinalan ja sytoplasmisen käyttäytymisen välillä. Esimerkiksi nisäkkäissä arvioidaan olevan keskimäärin noin 3000 tai 4000 huokosia.

Kromatiineja on erittäin kompakteja massoja, jotka tarttuvat kirjekuoren sisäiseen kalvoon lukuun ottamatta alueita, joilla huokoset ovat.

toiminto

Ydinmembraanin intuitiivisin tehtävä on ylläpitää eroa nukleoflasman - ytimen sisällön - ja solun sytoplasman välillä.

Tällä tavoin DNA pysyy turvallisena ja eristetään kemiallisista reaktioista, jotka tapahtuvat sytoplasmassa ja voivat vaikuttaa geneettiseen materiaaliin negatiivisesti.

Tämä este antaa fyysisen erottamisen ydinprosesseista, kuten transkriptiosta ja sytoplasmisista prosesseista, kuten translaatiosta.

Makromolekyylien selektiivinen kuljetus ytimen sisäosan ja sytoplasman välillä tapahtuu ydinhuokosten läsnäolon ansiosta ja mahdollistaa geenien ilmentymisen säätämisen. Esimerkiksi pre-messenger-RNA: n silmukoinnin ja kypsien lähettiläiden hajoamisen kannalta.

Yksi keskeisistä tekijöistä on ydinarkki. Tämä auttaa tukemaan sydäntä, sen lisäksi, että saadaan aikaan kromatiinikuitujen kiinnityspaikka.

Yhteenvetona voidaan todeta, että ydinkalvo ei ole passiivinen tai staattinen este. Tämä myötävaikuttaa kromatiinin organisointiin, geenien ilmentämiseen, ytimen ankkurointiin sytoskeletoon, solujen jakautumisprosessiin ja mahdollisesti muihin toimintoihin..

koulutus

Ydinjakauman prosessien aikana uuden ydinkehyksen muodostuminen on välttämätöntä, koska lopulta kalvo häviää.

Tämä muodostuu karkean endoplasmisen reticulumin vesikulaarisista komponenteista. Tähän prosessiin osallistuvat aktiivisesti sytoskeletonin mikrotubulit ja solumoottorit.

koostumus

Ydinkehä muodostuu kahdesta tyypillisten fosfolipidien muodostamista lipidikaksoisista kerroksista, joissa on useita integroituja proteiineja. Kahden kalvon välistä tilaa kutsutaan intramembraaniseksi tai perinukleaariseksi avaruudeksi, joka jatkuu endoplasmisen reticulumin valossa.

Sisäisen ydinkalvon sisäpuolella on erottuva kerros, joka muodostuu välikelmuista, joita kutsutaan ydinkerrokseksi, joka on kiinnittynyt sisäkalvon proteiineihin heterokromariinin H avulla..

Ydinkuoressa on lukuisia ydinhuokosia, jotka sisältävät ydinhuokoskompleksit. Nämä ovat sylinterimäisiä rakenteita, jotka koostuvat 30 nukleoporiinista (nämä kuvataan myöhemmin perusteellisesti). Keskimääräinen halkaisija on noin 125 nanometriä.

Ydinmembraaniproteiinit

Huolimatta jatkuvuudesta retikulumin kanssa, sekä ulommassa että sisäisessä membraanissa on joukko spesifisiä proteiineja, joita ei löydy endoplasmisesta retikuliosta. Merkittävimmät ovat seuraavat:

nucleoporins

Näistä ydinmembraanin spesifisistä proteiineista meillä on nukleoporiinit (tunnetaan myös kirjallisuudessa nimellä Nups). Ne muodostavat rakenteen, jota kutsutaan ydinsorppakompleksiksi, joka koostuu sarjasta vesikanavia, jotka mahdollistavat proteiinien, RNA: n ja muiden molekyylien kaksisuuntaisen vaihtamisen.

Toisin sanoen, nukleoporiinit toimivat eräänlaisena molekulaarisena "ovena", jotka välittävät hyvin valikoivasti eri molekyylien kulkua.

Kanavan hydrofobinen sisätila ei sisällä tiettyjä makromolekyylejä, riippuen makromolekyylin koosta ja sen polariteettitasosta. Pienet, noin 40 kDa: n tai hydrofobiset molekyylit voivat diffundoitua passiivisesti huokoskompleksin läpi.

Sitä vastoin polaariset molekyylit, jotka ovat suurempia, tarvitsevat ydinliikenteen siirtymään ytimeen.

Kuljetus ydinsarjan kompleksin läpi

Näiden kompleksien kuljetus on varsin tehokasta. Vain 100 molekyyliä histoneja minuutissa voi kulkea yhden huokoksen läpi.

Proteiinin, joka on siirrettävä ytimeen, täytyy sitoutua alfa-tuontiin. Beeta-tuonti sitoo tämän kompleksin ulkorenkaaseen. Näin ollen proteiiniin liittyvä alfa-tuonti onnistuu ylittämään huokoskompleksin. Lopuksi beeta-importiini dissosioituu systeemistä sytoplasmassa ja alfa-tuonti hajoaa jo ytimessä.

Sisäkalvon proteiinit

Toinen proteiinisarja on spesifinen sisemmälle kalvolle. Suurinta osaa lähes 60 integroidun kalvoproteiinin ryhmästä ei kuitenkaan ole karakterisoitu, vaikka on todettu, että ne ovat vuorovaikutuksessa laminan ja kromatiinin kanssa..

Joka kerta on enemmän todisteita, jotka tukevat monipuolisia ja olennaisia ​​sisäisen ydinkalvon toimintoja. Näyttää siltä, ​​että sillä on rooli kromatiinin organisoinnissa, geenien ilmentämisessä ja geneettisen materiaalin metaboliassa.

Itse asiassa on havaittu, että sisä- kalvon muodostavien proteiinien sijainti ja virheellinen toiminta ovat yhteydessä suuriin mää- riin sairauksia ihmisissä..

Ulkokalvon proteiinit

Ydinmembraanin spesifisten proteiinien kolmas luokka sijaitsee mainitun rakenteen ulkoisessa osassa. Se on hyvin heterogeeninen ryhmä integroituja membraaniproteiineja, joilla on yhteinen domeeni nimeltä KASH.

Ulkoisella alueella olevat proteiinit muodostavat eräänlaisen "sillan" sisäisten ydinkalvoproteiinien kanssa.

Nämä fysikaaliset yhteydet sytoskeletin ja kromatiinin välillä näyttävät olevan merkityksellisiä transkriptio-, replikaatio- ja DNA-korjausmekanismien tapahtumille.

Terän proteiinit

Ydinkalvon proteiinien viimeinen ryhmä muodostuu arkin proteiineista, kehyksestä, jonka muodostavat väli- filamentit, jotka koostuvat tyypin A ja B arkkeista. Levyn paksuus on 30 - 100 nanometriä.

Lamina on ratkaiseva rakenne, joka tarjoaa stabiilisuuden ytimelle, erityisesti kudoksissa, jotka ovat jatkuvasti alttiina mekaanisille voimille, kuten lihaskudokselle..

Samoin kuin ydinkalvon sisäiset proteiinit, laminaatin mutaatiot liittyvät läheisesti suureen määrään hyvin erilaisia ​​ihmisen sairauksia.

Lisäksi havaitaan yhä enemmän todisteita, jotka liittyvät ydinalan laminaattiin ikääntymisen myötä. Kaikki tämä korostaa ydinkalvoproteiinien merkitystä solun yleisessä toiminnassa.

Kasvissa oleva ydinkalvo

Kasvien valtakunnassa ydinvoimala on erittäin tärkeä kalvojärjestelmä, vaikka sitä onkin tutkittu hyvin vähän. Vaikka ei ole tarkkoja tietoja proteiineista, jotka muodostavat ydinkalvon ylemmissä kasveissa, tietyt erot on todettu muiden valtakuntien kanssa.

Kasveilla ei ole laminaattien kanssa homologisia sekvenssejä, ja centrosomien sijasta se on ydinkalvo, joka toimii mikrotubuloiden järjestelykeskuksena..

Tästä syystä tutkimuksessa, jossa selvitetään ydinvoimalan vuorovaikutuksia kasveissa sytoskeleton elementteihin, tehdään asiaankuuluva tutkimus.

viittaukset

  1. Alberts, B., & Bray, D. (2006). Johdatus solubiologiaan. Ed. Panamericana Medical.
  2. Eynard, A.R., Valentich, M.A. & Rovasio, R.A. (2008). Ihmisen histologia ja embryologia: solu- ja molekyylipohja. Ed. Panamericana Medical.
  3. Hetzer M. W. (2010). Ydinmateriaali. Cold Spring Harborin näkökulmat biologiassa, 2(3), a000539.
  4. Meier, I. (2008). Kasvin ytimen toiminnallinen organisaatio. Springer.
  5. Ross, M. H., ja Pawlina, W. (2006). histologia. Lippincott Williams & Wilkins.
  6. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). histologia. Ed. Panamericana Medical.
  7. Young, B., Woodford, P., & O'Dowd, G. (toim.). (2014). Wheater. Toiminnallinen histologia: Teksti ja Atlas -väri. Elsevier Health Sciences.