Nukleoplazmové charakteristiky, štruktúra a funkcie



nucleoplasma je to látka, do ktorej sa ponorí DNA a iné jadrové štruktúry, ako napríklad jadrá. Je oddelený od bunkovej cytoplazmy prostredníctvom membrány jadra, ale môže s ňou vymieňať materiály cez jadrové póry.

Jeho hlavnými zložkami sú voda a rad cukrov, iónov, aminokyselín a proteínov a enzýmov podieľajúcich sa na regulácii génov, medzi nimi viac ako 300 iných proteínov než histónov. V skutočnosti je jeho zloženie podobné zloženiu bunkovej cytoplazmy.

Nukleotidy sa tiež nachádzajú v tejto jadrovej tekutine, čo sú "bloky", ktoré sa používajú na konštrukciu DNA a RNA pomocou enzýmov a kofaktorov. V niektorých veľkých bunkách, ako v acetabulária, nukleoplazma je jasne viditeľná.

Predtým sa predpokladalo, že nukleoplazma pozostáva z amorfnej hmoty uzavretej v jadre, s výnimkou chromatínu a nukleolu. Vo vnútri nukleoplazmy je však proteínová sieť zodpovedná za organizáciu chromatínu a ďalších zložiek jadra, nazývaná jadrová matrica.

Nové techniky dokázali lepšie zviditeľniť túto zložku a identifikovať nové štruktúry, ako sú intranukleárne listy, proteínové vlákna, ktoré vznikajú z jadrových pórov a stroje na spracovanie RNA..

index

  • 1 Všeobecné charakteristiky
    • 1.1 Nucleoli
    • 1.2 Subjadrové územia
    • 1.3 Jadrová matrica
    • 1.4 Nucleoskeleton
  • 2 Štruktúra
    • 2.1 Biochemické zloženie
  • 3 Funkcie
    • 3.1 Spracovanie preARN
  • 4 Odkazy

Všeobecné charakteristiky

Nukleoplazma, tiež nazývaná "jadrová šťava" alebo karioplazma, je protoplazmatický koloid s podobnými vlastnosťami ako cytoplazma, relatívne hustý a bohatý na rôzne biomolekuly, najmä proteíny..

V tejto látke je chromatín a jeden alebo dva krvinky nazývané nukleoly. Existujú aj ďalšie obrovské štruktúry v tejto tekutine, ako sú telá Cajalu, telá PML, telá špirály alebo fliačky jadrovej energie.

V telách Cajalu sú sústredené potrebné štruktúry na spracovanie preRNA messengerov a transkripčných faktorov.

fliačky Zdá sa, že jadrové bunky sú podobné telu Cajalu, sú veľmi dynamické a pohybujú sa smerom k oblastiam, kde je transkripcia aktívna.

Zdá sa, že telieska PML sú markery rakovinových buniek, pretože ich počet zvyšuje neuveriteľne v jadre.

Existuje tiež rad nukleolárnych telies s guľovitým tvarom, ktoré sa pohybujú v rozmedzí od 0,5 do 2 μm v priemere, zložené z globúl alebo fibríl, ktoré, hoci boli uvedené v zdravých bunkách, ich frekvencia je oveľa vyššia v patologických štruktúrach..

Najdôležitejšie jadrové štruktúry, ktoré sú uložené v nukleoplazme, sú opísané nižšie:

jadierka

Nukleolus je vynikajúca sférická štruktúra nachádzajúca sa v jadre buniek a nie je ohraničená žiadnym typom biomembrán, ktorá ich oddeľuje od zvyšku nukleoplazmy..

Je vytvorená v regiónoch nazývaných NOR (organizátorov organizovaných chromozomálnymi nukleotidmi), kde sa nachádzajú sekvencie kódujúce ribozómy. Tieto gény sa nachádzajú v špecifických oblastiach chromozómov.

V špecifickom prípade ľudí sú organizované v satelitných oblastiach chromozómov 13, 14, 15, 21 a 22.

V jadre sa vyskytuje celý rad nevyhnutných procesov, ako je transkripcia, spracovanie a zostavovanie podjednotiek, ktoré tvoria ribozómy..

Na druhej strane, bez ohľadu na svoju tradičnú funkciu, nedávne štúdie zistili, že nukleolus súvisí s supresívnymi proteínmi rakovinových buniek, regulátormi bunkového cyklu a proteínmi z vírusových častíc..

Subjadrové územia

Molekula DNA nie je náhodne rozptýlená v bunkovej nukleoplazme, je organizovaná vysoko špecifickým a kompaktným spôsobom so súborom proteínov vysoko konzervatívnych počas evolúcie nazývaných históny..

Proces organizácie DNA umožňuje zaviesť do mikroskopickej štruktúry takmer štyri metre genetického materiálu.

Toto spojenie genetického materiálu a proteínu sa nazýva chromatín. Toto je organizované do regiónov alebo domén definovaných v nukleoplazme, ktoré sú schopné rozlíšiť dva typy: euchromatín a heterochromatín.

Eukromatín je menej kompaktný a zahŕňa gény, ktorých transkripcia je aktívna, pretože transkripčné faktory a iné proteíny majú prístup k nemu na rozdiel od heterochromatínu, ktorý je vysoko kompaktný..

Oblasti heterochromatínu sú umiestnené na periférii a euchromatínu viac v strede jadra a tiež blízko jadrových pórov..

Rovnakým spôsobom sú chromozómy distribuované v špecifických zónach v jadre nazývaných chromozomálne územia. Inými slovami, chromatín nie je náhodne plávajúci v nukleoplazme.

Jadrová matrica

Zdá sa, že usporiadanie rôznych jadrových priestorov je diktované jadrovou matricou.

Je to vnútorná štruktúra jadra zložená z listu spojeného s komplexmi jadrových pórov, nukleárnymi zvyškami a súborom vláknitých a granulovaných štruktúr, ktoré sú distribuované v celom jadre zaberajúcom významný objem rovnakého jadra..

Štúdie, ktoré sa pokúšali charakterizovať matricu, dospeli k záveru, že je príliš rôznorodé definovať svoju biochemickú a funkčnú konštitúciu..

Vrstva je druhom proteínovej kompozitnej vrstvy, ktorá presahuje 10 až 20 nm a je umiestnená vedľa vnútornej strany jadrovej membrány. Proteínová konštitúcia sa líši v závislosti od študovanej taxonomickej skupiny.

Proteíny, ktoré tvoria vrstvu, sú podobné stredným filamentom a okrem jadrovej signalizácie majú guľovité a valcové oblasti.

Čo sa týka vnútornej jadrovej matrice, obsahuje vysoký počet proteínov s väzbovým miestom pre messenger RNA a iné typy RNA. V tejto vnútornej matrici dochádza k replikácii DNA, nenukleulárnej transkripcii a post-transkripčnému messenger preRNA.

nucleoskeleton

Vo vnútri jadra je štruktúra porovnateľná s cytoskeletom v bunkách nazývaných nukleoskeleton, tvorená proteínmi ako aktín, αII-spektrín, myozín a obrovský proteín nazývaný titín. Existenciu tejto štruktúry však stále diskutujú výskumníci.

štruktúra

Nukleoplazma je želatínová substancia, v ktorej môžete rozlíšiť rôzne vyššie uvedené jadrové štruktúry.

Jednou z hlavných zložiek nukleoplazmy sú ribonukleoproteíny zložené z proteínov a RNA tvorenej oblasťou bohatou na aromatické aminokyseliny s afinitou k RNA.

Ribonukleoproteíny nachádzajúce sa v jadre sú špecificky nazývané malé nukleárne ribonukleoproteíny.

Biochemické zloženie

Chemické zloženie nukleoplazmy je komplexné, vrátane komplexných biomolekúl, ako sú proteíny a jadrové enzýmy, ako aj anorganické zlúčeniny, ako sú soli a minerály, ako je draslík, sodík, vápnik, horčík a fosfor.

Niektoré z týchto iónov sú nevyhnutnými kofaktormi enzýmov, ktoré replikujú DNA. Obsahuje aj ATP (adenozíntrifosfát) a acetylkoenzým A.

V nukleoplazme je vložená séria enzýmov potrebných na syntézu nukleových kyselín, ako je DNA a RNA. Medzi najvýznamnejšie patria DNA polymeráza, RNA polymeráza, NAD syntetáza, pyruvát kináza, medzi inými.

Jedným z najhojnejších proteínov v nukleoplazme je nukleoplastika, ktorá je kyslým a pentamérnym proteínom, ktorý má nerovnaké domény na hlave a chvoste. Jeho kyslá charakteristika dokáže chrániť pozitívne náboje prítomné v histónoch a dokáže sa spojiť s nukleozómom.

Nukleozómy sú štruktúry podobné guľôčkam v náhrdelníku, ktoré vznikli interakciou DNA s histónmi. Malé molekuly lipidovej povahy boli tiež detegované plávajúce v tejto polosúrodnej matrici.

funkcie

Nukleoplazma je matrica, kde dochádza k sérii esenciálnych reakcií pre správne fungovanie jadra a bunky všeobecne. Je to miesto, kde dochádza k syntéze DNA, RNA a ribozomálnych podjednotiek.

Funguje ako "matrac", ktorý chráni štruktúry ponorené v ňom, okrem toho, že poskytuje prostriedky na prepravu materiálov.

Slúži ako suspenzné médium pre subjadrové štruktúry a navyše pomáha udržiavať stabilný tvar jadra, čo mu dodáva pevnosť a tvrdosť..

Preukázala sa existencia niekoľkých metabolických ciest v nukleoplazme, ako v bunkovej cytoplazme. V rámci týchto biochemických dráh sú glykolýza a cyklus kyseliny citrónovej.

Taktiež bola opísaná cesta fosforečnanu pentózy, ktorá dáva jadru pentózu. Rovnakým spôsobom je jadro syntéznou zónou NAD+, , ktorý funguje ako koenzýmy dehydrogenáz.

Spracovanie messenger preARN

Spracovanie pre-mRNA prebieha v nukleoplazme a vyžaduje prítomnosť malých nukleolar ribonukleoproteínov, skrátene snRNP.

Jednou z najdôležitejších aktívnych aktivít, ktoré sa vyskytujú v eukaryotickom nukleoplazme, je syntéza, spracovanie, transport a export zrelých messengerových RNA..

Ribonukleoproteíny sú zoskupené tak, aby vytvorili spliceozóm alebo zostrihový komplex, čo je katalytické centrum zodpovedné za odstránenie intrónov z mediátorovej RNA. Za rozpoznávanie intrónov je zodpovedná séria molekúl RNA s vysokým obsahom uracilu.

Spliciosóm je zložený z asi piatich malých nukleolarnych RNA donominovaných snRNA U1, U2, U4 / U6 a U5, okrem účasti iných proteínov.

Pamätajte si, že v eukaryotických génoch sa v molekule DNA prerušujú nekódujúce oblasti nazývané intróny, ktoré sa musia odstrániť.

Reakcia spájanie integruje dva po sebe idúce kroky: nukleofilný atak v 5 'rezanej zóne interakciou s adenozínovým zvyškom susediacim s 3' zónou intrónu (pasáž, ktorá uvoľňuje exón), po ktorej nasleduje spojenie exónov.

referencie

  1. Brachet, J. (2012). Molekulárna cytológia V2: Interakcie buniek. Elsevier.
  2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Funkčná organizácia a dynamika bunkového jadra. Hranice v rastlinnej vede, 5, 378.
  3. Jiménez García, L. F. (2003). Bunková a molekulárna biológia. Pearson Education v Mexiku.
  4. Lammerding, J. (2011). Mechanika jadra. Všeobecná fyziológia, 1 (2), 783-807.
  5. Pederson, T. (2000). Polstoročie "jadrovej matice". Molekulárna biológia bunky, 11(3), 799-805.
  6. Pederson, T. (2011). Zavedené jadro. Studené jarné Harbor perspektívy v biológii, 3(5), a000521.
  7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). histológia. Panamericana Medical.