Общие характеристики, функции и состав ядерной мембраны

ядерная мембрана, ядерная оболочка, или кардиотек, представляет собой биологическую мембрану, образованную бислоем липидной природы, которая окружает генетический материал эукариотических клеток.

Это довольно сложная конструкция, оснащенная системой точного регулирования, состоящей из двух бислоев: внутренней и внешней. Пространство между двумя мембранами называется перинуклеарным пространством и имеет приблизительную ширину от 20 до 40 нанометров..

Наружная мембрана образует континуум с эндоплазматической сетью. По этой причине в его структуре закреплены рибосомы..

Мембрана характеризуется наличием ядерных пор, которые опосредуют движение веществ изнутри ядра в цитоплазму клетки и наоборот..

Прохождение молекул между этими двумя отсеками довольно многолюдно. РНК и рибосомные субъединицы должны постоянно переноситься из ядра в цитоплазму, тогда как гистоны, ДНК, РНК-полимераза и другие вещества, необходимые для активности ядра, должны импортироваться из цитоплазмы в ядро..

Ядерная мембрана содержит значительное количество белков, которые участвуют в организации хроматина, а также в регуляции генов..

индекс

• 1 Общая характеристика
• 2 Функция
• 3 Обучение
• 4 Композиция
  • 4.1 Белки ядерной мембраны
  • 4.2 Нуклеопорины
  • 4.3 Транспортировка через комплекс ядерных пор
  • 4.4 Белки внутренней мембраны
  • 4.5 Белки наружной мембраны
  • 4.6 Белки клинка
• 5 Ядерная мембрана у растений
• 6 Ссылки

Общие характеристики

Ядерная мембрана является одной из наиболее ярких отличительных черт эукариотических клеток. Это высокоорганизованная двойная биологическая мембрана, которая заключает в себе ядерный генетический материал клетки - нуклеоплазму..

Внутри мы находим хроматин, вещество, образованное ДНК, связанной с различными белками, в основном гистонами, которые обеспечивают эффективную упаковку. Он делится на эухроматин и гетерохроматин.

Изображения, полученные с помощью электронной микроскопии, показывают, что наружная мембрана образует континуум с эндоплазматическим ретикулумом, поэтому на ней также закреплены рибосомы. Аналогично, перинуклеарное пространство образует континуум с просветом эндоплазматического ретикулума.

Якорь на стороне нуклеоплазмы во внутренней мембране, мы находим структуру в виде листа, образованного белковыми нитями под названием «ядерная пластинка».

Мембрана ядра перфорирована рядом пор, которые позволяют регулировать движение веществ между ядерным и цитоплазматическим поведением. Например, считается, что у млекопитающих насчитывается в среднем около 3000 или 4000 пор..

Есть очень компактные массы хроматинов, которые прилипают к внутренней мембране оболочки, за исключением областей, где существуют поры.

функция

Наиболее интуитивной функцией ядерной мембраны является поддержание разделения между нуклеоплазмой - содержимым ядра - и цитоплазмой клетки..

Таким образом, ДНК остается безопасной и изолированной от химических реакций, происходящих в цитоплазме, и может негативно влиять на генетический материал..

Этот барьер дает физическое разделение ядерным процессам, таким как транскрипция, и цитоплазматическим процессам, таким как трансляция.

Селективный транспорт макромолекул между внутренней частью ядра и цитоплазмой происходит благодаря наличию ядерных пор и позволяет регулировать экспрессию генов. Например, с точки зрения сплайсинга РНК перед мессенджером и деградации зрелых мессенджеров.

Одним из ключевых элементов является ядерный лист. Это помогает обеспечить поддержку ядра, в дополнение к предоставлению места крепления для волокон хроматина.

В заключение, мембрана ядра не является пассивным или статическим барьером. Это способствует организации хроматина, экспрессии генов, привязке ядра к цитоскелету, процессам деления клеток и, возможно, другим функциям..

обучение

Во время процессов деления ядра необходимо формирование новой ядерной оболочки, поскольку, в конце концов, мембрана исчезает.

Это сформировано из везикулярных компонентов от грубого эндоплазматического ретикулума. Микротрубочки и клеточные моторы цитоскелета активно участвуют в этом процессе.

состав

Ядерная оболочка образована двумя липидными бислоями, образованными типичными фосфолипидами, с несколькими интегральными белками. Пространство между двумя мембранами называется внутримембранозным или перинуклеарным пространством, которое продолжается светом эндоплазматического ретикулума..

На внутренней стороне внутренней ядерной мембраны имеется характерный слой, образованный промежуточными филаментами, называемыми ядерными пластинками, прикрепленными к белкам внутренней мембраны с помощью гетерохромарина Н.

Ядерная оболочка имеет множество ядерных пор, которые содержат комплексы ядерных пор. Это цилиндрические структуры, состоящие из 30 нуклеопоринов (они будут подробно описаны ниже). С центральным диаметром около 125 нм.

Белки ядерной мембраны

Несмотря на преемственность с сетью, как внешняя, так и внутренняя мембрана представляют группу специфических белков, которые не обнаружены в эндоплазматической сети. Наиболее выдающимися являются следующие:

нуклеопорины

Среди этих специфических белков ядерной мембраны у нас есть нуклеопорины (также известные в литературе как Nups). Они образуют структуру, называемую комплексом ядерных пор, который состоит из ряда водных каналов, которые обеспечивают двунаправленный обмен белков, РНК и других молекул..

Другими словами, нуклеопорины функционируют как своего рода молекулярные «двери», которые очень избирательно опосредуют прохождение разных молекул..

Гидрофобное внутреннее пространство канала исключает определенные макромолекулы в зависимости от размера макромолекулы и уровня ее полярности. Небольшие молекулы, приблизительно менее 40 кДа или гидрофобные, могут пассивно диффундировать через комплекс пор..

Напротив, полярные молекулы, которые больше, нуждаются в ядерном транспортере, чтобы войти в ядро.

Транспортировка через комплекс ядерных пор

Транспортировка через эти комплексы достаточно эффективна. Только 100 молекул гистонов в минуту могут проходить через одну пору.

Белок, который должен быть перенесен в ядро, должен связываться с альфа-импортином. Бета-импортин связывает этот комплекс с внешним кольцом. Таким образом, альфа-импортин, связанный с белком, способен пересекать поровый комплекс. Наконец, бета-импортин диссоциирует от системы в цитоплазме, а альфа-импортин диссоциирует уже внутри ядра..

Белки внутренней мембраны

Другая серия белков специфична для внутренней мембраны. Однако большая часть этой группы из почти 60 интегральных мембранных белков не была охарактеризована, хотя было установлено, что они взаимодействуют с пластинкой и хроматином..

Каждый раз появляется все больше доказательств того, что поддерживает различные и важные функции для внутренней ядерной мембраны. По-видимому, он играет роль в организации хроматина, в экспрессии генов и в метаболизме генетического материала..

Фактически, было обнаружено, что местоположение и ошибочная функция белков, которые составляют внутреннюю мембрану, связаны с большим количеством заболеваний у людей..

Белки наружной мембраны

Третий класс специфических белков ядерной мембраны находится во внешней части указанной структуры. Это очень гетерогенная группа интегральных мембранных белков, которые имеют общий домен под названием KASH.

Белки, обнаруженные во внешней области, образуют своего рода «мост» с белками внутренней ядерной мембраны..

Эти физические связи между цитоскелетом и хроматином, по-видимому, имеют отношение к событиям транскрипции, репликации и механизмам репарации ДНК..

Белки клинка

Последняя группа белков ядерной мембраны образована белками листа, каркас, образованный промежуточными нитями, которые состоят из листов типа А и В. Толщина листа составляет от 30 до 100 нанометров..

Пластинка является важной структурой, которая обеспечивает стабильность ядра, особенно в тканях, которые находятся в постоянном воздействии механических сил, таких как мышечная ткань..

Подобно внутренним белкам ядерной мембраны, мутации в пластине тесно связаны с большим количеством очень разнообразных заболеваний человека..

Кроме того, обнаруживается все больше и больше свидетельств, касающихся ядерной пластинки при старении. Все это подчеркивает важность белков ядерной мембраны в общем функционировании клетки.

Ядерная мембрана у растений

В растительном мире ядерная оболочка является очень важной мембранной системой, хотя она очень мало изучена. Хотя нет точных знаний о белках, составляющих ядерную мембрану у высших растений, были отмечены определенные различия с остальными королевствами.

Растения не обладают последовательностями, гомологичными пластинкам, и вместо центросом именно ядерная мембрана выступает в качестве организующего центра микротрубочек..

По этой причине изучение взаимодействия ядерной оболочки у растений с элементами цитоскелета является предметом соответствующих исследований..

ссылки

1. Alberts, B. & Bray, D. (2006). Введение в клеточную биологию. Ed. Panamericana Medical.
2. Эйнард А.Р., Валентич М.А. и Ровасио Р.А. (2008). Гистология и эмбриология человека: клеточные и молекулярные основы. Ed. Panamericana Medical.
3. Hetzer M. W. (2010). Ядерная оболочка. Перспективы Колд Спринг Харбор в биологии, 2(3), a000539.
4. Meier, I. (2008). Функциональная организация ядра растения. прыгун.
5. Росс, М. Х. & Павлина В. (2006). гистология. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.
6. Welsch, U. & Sobotta, J. (2008). гистология. Ed. Panamericana Medical.
7. Янг Б., Вудфорд П. и О'Дауд Г. (Ред.). (2014). Wheater. Функциональная гистология: текст и атлас в цвете. Elsevier Health Sciences.