Všeobecné charakteristiky, funkcie a zloženie jadrovej membrány

jadrová membrána, jadrový obal alebo kardiotheca je biologická membrána tvorená dvojvrstvou lipidovej povahy, ktorá obklopuje genetický materiál eukaryotických buniek.

Je to pomerne zložitá štruktúra a je vybavená presným regulačným systémom, ktorý je tvorený dvoma dvojvrstvami: vnútornou membránou a vonkajšou membránou. Priestor medzi dvoma membránami sa nazýva perinukleárny priestor a má približnú šírku 20 až 40 nanometrov.

Vonkajšia membrána tvorí kontinuum s endoplazmatickým retikulom. Z tohto dôvodu má vo svojej štruktúre ukotvené ribozómy.

Membrána je charakterizovaná prítomnosťou jadrových pórov, ktoré sprostredkúvajú prenos látok z vnútra jadra do cytoplazmy bunky a naopak..

Prechod molekúl medzi týmito dvomi oddeleniami je dosť preplnený. RNA a ribozomálne podjednotky sa musia nepretržite prenášať z jadra do cytoplazmy, zatiaľ čo históny, DNA, RNA polymeráza a ďalšie látky potrebné na jadrovú aktivitu sa musia importovať z cytoplazmy do jadra..

Jadrová membrána obsahuje významný počet proteínov, ktoré sa podieľajú na organizácii chromatínu a tiež na regulácii génov.

index

• 1 Všeobecné charakteristiky
• 2 Funkcia
• 3 Tréning
• 4 Zloženie
  • 4.1 Proteíny jadrovej membrány
  • 4.2 Nukleoporíny
  • 4.3 Preprava cez komplex jadrových pórov
  • 4.4 Proteíny vnútornej membrány
  • 4.5 Proteíny vonkajšej membrány
  • 4.6 Proteíny čepele
• 5 Jadrová membrána v rastlinách
• 6 Referencie

Všeobecné charakteristiky

Jadrová membrána je jedným z najvýznamnejších charakteristických znakov eukaryotických buniek. Je to vysoko organizovaná dvojitá biologická membrána, ktorá uzatvára jadrový genetický materiál bunky - nukleoplazmu.

Vo vnútri nájdeme chromatín, látku tvorenú DNA spojenou s rôznymi proteínmi, najmä histónmi, ktoré umožňujú efektívne balenie. Je rozdelený na euchromatín a heterochromatín.

Obrázky získané elektrónovou mikroskopiou ukazujú, že vonkajšia membrána tvorí kontinuum s endoplazmatickým retikulom, takže má tiež membrány ukotvené ribozómy. Podobne perinukleárny priestor tvorí kontinuum s lúmenom endoplazmatického retikula.

Zakotvená na strane nukleoplazmy vo vnútornej membráne, nájdeme štruktúru vo forme listu tvoreného proteínovými filamentami nazývanými "jadrové laminy".

Jadro membrány je perforované radom pórov, ktoré umožňujú regulovanú premenu látok medzi jadrovým a cytoplazmatickým správaním. U cicavcov sa napríklad odhaduje, že v priemere je približne 3000 alebo 4000 pórov.

Existujú veľmi kompaktné hmoty chromatínov, ktoré sú priľnuté k vnútornej membráne obalu, s výnimkou oblastí, kde existujú póry..

funkcie

Najintuitívnejšou funkciou jadrovej membrány je zachovanie separácie medzi nukleoplazmou - obsahom jadra - a cytoplazmou bunky..

Týmto spôsobom zostáva DNA bezpečná a izolovaná od chemických reakcií, ktoré sa odohrávajú v cytoplazme, a mohla by negatívne ovplyvniť genetický materiál.

Táto bariéra poskytuje fyzikálnu separáciu na jadrové procesy, ako je transkripcia a cytoplazmatické procesy, ako je translácia.

Selektívny transport makromolekúl medzi vnútrom jadra a cytoplazmou nastáva vďaka prítomnosti jadrových pórov a umožňuje reguláciu expresie génov. Napríklad, pokiaľ ide o zostrih pre-messenger RNA a degradáciu zrelých poslov.

Jedným z kľúčových prvkov je jadrový list. To pomáha poskytovať podporu jadru, okrem toho, že poskytuje miesto ukotvenia pre vlákna chromatínu.

Záverom, membrána jadra nie je pasívna alebo statická bariéra. To prispieva k organizácii chromatínu, k expresii génov, k ukotveniu jadra k cytoskeletu, k procesom bunkového delenia a prípadne k iným funkciám..

výcvik

Počas procesov delenia jadra je potrebná tvorba nového jadrového obalu, pretože membrána nakoniec zmizne.

Toto je tvorené z vezikulárnych zložiek z hrubého endoplazmatického retikula. Na tomto procese sa aktívne podieľajú mikrotubuly a bunkové motory cytoskeletu.

zloženie

Jadrový obal je tvorený dvoma lipidovými dvojvrstvami tvorenými typickými fosfolipidmi s niekoľkými integrálnymi proteínmi. Priestor medzi oboma membránami sa nazýva intramembranózny alebo perinukleárny priestor, ktorý pokračuje svetlom endoplazmatického retikula.

Na vnútornej strane vnútornej jadrovej membrány je charakteristická vrstva vytvorená z medziľahlých vlákien, nazývaných jadrová vrstva, pripojená k proteínom vnútornej membrány pomocou heterochromarínu H.

Jadrový obal má množstvo jadrových pórov, ktoré obsahujú komplexy jadrových pórov. Ide o štruktúry v tvare valca zložené z 30 nukleoporínov (tieto budú podrobnejšie opísané neskôr). S centrálnym priemerom asi 125 nanometrov.

Proteíny jadrovej membrány

Napriek kontinuite s retikulom vonkajšia aj vnútorná membrána predstavujú skupinu špecifických proteínov, ktoré sa nenachádzajú v endoplazmatickom retikule. Najvýraznejšie sú tieto:

nucleoporins

Z týchto špecifických proteínov jadrovej membrány máme nukleoporíny (tiež známe v literatúre ako Nups). Tvoria štruktúru nazývanú jadrový komplex pórov, ktorý sa skladá zo série vodných kanálov, ktoré umožňujú obojsmernú výmenu proteínov, RNA a ďalších molekúl..

Inými slovami, nukleoporíny fungujú ako druh molekulárnych „dverí“, ktoré veľmi selektívne sprostredkúvajú prechod rôznych molekúl.

Hydrofóbny vnútro kanála vylučuje určité makromolekuly v závislosti od veľkosti makromolekuly a jej úrovne polarity. Malé molekuly, približne menej ako 40 kDa, alebo hydrofóbne, môžu pasívne difundovať cez komplex pórov.

Naproti tomu polárne molekuly, ktoré sú väčšie, potrebujú na vstup do jadra transportér jadra.

Preprava jadrovým komplexom pórov

Preprava cez tieto komplexy je pomerne účinná. Len 100 molekúl histónov za minútu môže prejsť cez jeden pór.

Proteín, ktorý musí byť prenesený do jadra, sa musí viazať na alfa importín. Beta importín viaže tento komplex na vonkajší kruh. Preto alfa importín spojený s proteínom prechádza cez komplex pórov. Nakoniec beta importín disociuje zo systému v cytoplazme a alfa importín je disociovaný už v jadre.

Proteíny vnútornej membrány

Ďalšia séria proteínov je špecifická pre vnútornú membránu. Avšak väčšina tejto skupiny takmer 60 integrálnych membránových proteínov nebola charakterizovaná, hoci sa zistilo, že interagujú s laminou as chromatínom..

Zakaždým, keď existuje viac dôkazov, ktoré podporujú rôzne a základné funkcie pre vnútornú jadrovú membránu. Zdá sa, že hrá úlohu v organizácii chromatínu, v expresii génov av metabolizme genetického materiálu.

V skutočnosti sa zistilo, že umiestnenie a chybná funkcia proteínov, ktoré tvoria vnútornú membránu, sú spojené s vysokým počtom ochorení u ľudí..

Proteíny vonkajšej membrány

Tretia trieda špecifických proteínov jadrovej membrány sa nachádza vo vonkajšej časti uvedenej štruktúry. Je to veľmi heterogénna skupina integrálnych membránových proteínov, ktoré zdieľajú spoločnú doménu nazývanú KASH.

Proteíny nachádzajúce sa vo vonkajšej oblasti tvoria akýsi "mostík" s vnútornými proteínmi jadrovej membrány.

Tieto fyzikálne spojenia medzi cytoskeletom a chromatínom sa zdajú byť relevantné pre príhody mechanizmov transkripcie, replikácie a opravy DNA..

Proteíny čepele

Konečná skupina proteínov jadrovej membrány je tvorená proteínmi listu, kostrou tvorenou medziľahlými vláknami, ktoré sú zložené z listov typu A a B. Vrstva má hrúbku 30 až 100 nanometrov..

Vrstva je kľúčová štruktúra, ktorá poskytuje stabilitu jadru, najmä v tkanivách, ktoré sú vystavené konštantnému pôsobeniu mechanických síl, ako je svalové tkanivo..

Podobne ako vnútorné proteíny jadrovej membrány, mutácie v lamine úzko súvisia s vysokým počtom veľmi rôznorodých ľudských ochorení..

Okrem toho sa nachádza stále viac dôkazov, ktoré súvisia s jadrovou vrstvou so starnutím. To všetko zdôrazňuje dôležitosť nukleárnych membránových proteínov v celkovom fungovaní bunky.

Jadrová membrána v rastlinách

V rastlinnej ríši je jadrový obal veľmi dôležitým membránovým systémom, aj keď bol veľmi málo študovaný. Hoci neexistujú žiadne presné znalosti o proteínoch, ktoré tvoria jadrovú membránu vo vyšších rastlinách, určité rozdiely boli poukázané na zvyšok kráľovstva..

Rastliny nemajú sekvencie homológne s vrstvami a namiesto centrosómov je to jadrová membrána, ktorá pôsobí ako organizačné centrum mikrotubúl.

Z tohto dôvodu je štúdium interakcií jadrového obalu v rastlinách s prvkami cytoskeletu predmetom príslušnej štúdie..

referencie

1. Alberts, B., & Bray, D. (2006). Úvod do bunkovej biológie. Panamericana Medical.
2. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Histológia a embryológia človeka: bunkové a molekulárne bázy. Panamericana Medical.
3. Hetzer M. W. (2010). Jadrový obal. Cold Spring Harbor perspektívy v biológii, 2(3), a000539.
4. Meier, I. (2008). Funkčná organizácia jadra rastliny. skokan.
5. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2006). histológia. Lippincott Williams & Wilkins.
6. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). histológia. Panamericana Medical.
7. Young, B., Woodford, P., & O'Dowd, G. (Eds.). (2014). Wheater. Funkčná histológia: Text a Atlas vo farbe. Elsevier Health Sciences.