Kjernemembran generelle egenskaper, funksjoner og sammensetning



den nukleær membran, nukleær konvolutt eller kardiotheca, er en biologisk membran dannet av et dobbeltlag av lipid natur som omgir det genetiske materialet til eukaryotiske celler.

Det er en ganske kompleks struktur og utstyrt med et presis reguleringssystem, dannet av to bilayers: en indre membran og en ekstern. Plassen mellom de to membranene kalles perinuclear plass, og har en omtrentlig bredde på 20 til 40 nanometer.

Ytre membranen danner et kontinuum med endoplasmatisk retikulum. Av denne grunn har den ribosomer forankret i sin struktur.

Membranen er preget av tilstedeværelsen av nukleære porer som medierer trafikken av stoffer fra innsiden av kjernen til cytoplasma av cellen, og omvendt.

Passasjen av molekyler mellom disse to rom er ganske overfylt. RNA og ribosomale underenheter må overføres hele tiden fra kjernen til cytoplasma, mens histoner, DNA, RNA-polymerase og andre stoffer som er nødvendige for kjerneaktivitet, må importeres fra cytoplasma til kjernen..

Nukleærmembranen inneholder et betydelig antall proteiner som er involvert i organisering av kromatin og også i regulering av gener.

index

  • 1 Generelle egenskaper
  • 2 funksjon
  • 3 trening
  • 4 Sammensetning
    • 4.1 Proteiner av kjernemembranen
    • 4.2 Nukleoporiner
    • 4.3 Transport gjennom atomkjernekomplekset
    • 4.4 Proteiner av den indre membranen
    • 4.5 Proteiner av ytre membran
    • 4.6 Proteiner av bladet
  • 5 Kjernemembran i planter
  • 6 Referanser

Generelle egenskaper

Kjernemembranen er et av de mest fremtredende kjennetegnene ved eukaryotiske celler. Det er en svært organisert dobbel biologisk membran som omslutter det nukleære genetiske materialet til cellen - nukleoplasmaet.

Innsiden finner vi kromatin, et stoff dannet av DNA knyttet til forskjellige proteiner, hovedsakelig histoner som tillater effektiv emballasje. Det er delt inn i eukromatin og heterochromatin.

Bilder oppnådd ved elektronmikroskopi avslører at ytre membranen danner et kontinuum med endoplasmatisk retikulum, så det har også ribosomer forankret til membranen. På samme måte danner peruklearrommet et kontinuum med lumen av endoplasmatisk retikulum.

Forankret på siden av nukleoplasmaet i den indre membranen, finner vi en struktur i form av et ark dannet av proteinfilamenter kalt "nuclear lamina".

Kjernemembranen er perforert av en serie porer som tillater regulert stofftransport mellom atom- og cytoplasmatisk oppførsel. I pattedyr er det for eksempel estimert at det i gjennomsnitt er 3000 eller 4000 porer.

Det er svært kompakte masser av kromatiner som er festet til den indre membranen til konvolutten, med unntak av områder der porene eksisterer.

funksjon

Den nukleærmembrens mest intuitive funksjon er å opprettholde en separasjon mellom nukleoplasma - innholdet i kjernen - og cytoplasma av cellen.

På denne måten forblir DNA sikkert og isolert fra de kjemiske reaksjonene som finner sted i cytoplasma og kan påvirke det genetiske materialet på en negativ måte.

Denne barrieren gir en fysisk adskillelse av nukleare prosesser, slik som transkripsjon og cytoplasmatiske prosesser, som for eksempel oversettelse.

Den selektive transporten av makromolekylene mellom det indre av kjernen og cytoplasma oppstår takket være tilstedeværelsen av nukleære porer, og tillater regulering av uttrykket av gener. For eksempel, i form av pre-messenger RNA spleising og nedbrytning av modne budbringere.

Et av nøkkelelementene er atomarket. Dette bidrar til å gi støtte til kjernen, i tillegg til å gi et forankringssted for kromatinfibre.

Som konklusjon er kjernemembranen ikke en passiv eller statisk barriere. Dette bidrar til organisering av kromatin, til generasjon av gener, til forankring av kjernen til cytoskelet, til prosesser av celledeling, og muligens til andre funksjoner..

trening

Under prosessene med kjernedivisjon er dannelsen av en ny kjernekapsel nødvendig, siden membranen forsvinner til slutt.

Dette er dannet fra vesikulære komponenter fra det grove endoplasmatiske retikulum. Mikrotubuli og cellemotorer av cytoskeletet deltar aktivt i denne prosessen.

sammensetningen

Kjernematerialet er dannet av to lipid-bilayere dannet av typiske fosfolipider, med flere integrerte proteiner. Plassen mellom de to membranene kalles intramembranøs eller perinuclear plass, som fortsetter med lyset av endoplasmatisk retikulum.

På den indre side av den indre kärnemembranen er det et karakteristisk lag dannet av mellomliggende filamenter, kalt nukleær lamina, festet til proteinene i den indre membran ved hjelp av heterochromarin H.

Kjernefysisk konvolutt har mange atomporer, som inneholder atomkjernekompleksene. Disse er sylinderformede strukturer som består av 30 nukleoporiner (disse vil bli beskrevet i dybden senere). Med en sentral diameter på ca 125 nanometer.

Kjernemembranproteiner

Til tross for kontinuiteten med retikulumet, presenterer både ytre og indre membran en gruppe spesifikke proteiner som ikke finnes i endoplasmatisk retikulum. De mest fremragende er følgende:

nucleoporins

Blant disse spesifikke proteiner av nukleærmembranen har vi nukleoporinene (også kjent i litteraturen som Nups). De danner en struktur kalt nukleærporekomplekset, som består av en rekke vandige kanaler som tillater toveis utveksling av proteiner, RNA og andre molekyler.

Nukleoporiner fungerer med andre ord som en slags molekylære "dører" som, meget selektivt, formidler passasjen av forskjellige molekyler.

Det hydrofobiske indre av kanalen utelukker visse makromolekyler, avhengig av størrelsen på makromolekylen og dens polaritetsnivå. Små molekyler, omtrent mindre enn 40 kDa, eller hydrofobe, kan diffundere passivt gjennom porekomplekset.

I motsetning, polar molekyler som er større trenger en kjernevirksomhet til å komme inn i kjernen.

Transport gjennom atomkjernekomplekset

Transport gjennom disse kompleksene er ganske effektivt. Bare 100 molekyler histoner per minutt kan passere gjennom en enkelt pore.

Proteinet som må bæres til kjernen må binde til alfa-importen. Beta-importen binder dette komplekset til en ytre ring. Alfa-importen assosiert med proteinet klarer dermed å krysse porekomplekset. Endelig dissoserer beta-importen fra systemet i cytoplasma og alfa-importen er dissociert allerede inne i kjernen.

Proteiner av den indre membranen

En annen serie proteiner er spesifikk for den indre membranen. Imidlertid har flertallet av denne gruppen av nesten 60 integrerte membranproteiner ikke blitt karakterisert, selv om det har blitt fastslått at de samhandler med lamina og med kromatin..

Hver gang er det flere bevis som støtter ulike og essensielle funksjoner for den indre kjernemembranen. Det ser ut til å spille en rolle i organisering av kromatin, i uttrykket av gener og i metabolismen av genetisk materiale.

Faktisk har det blitt oppdaget at plasseringen og feilfunksjonen av proteiner som utgjør den indre membranen, er knyttet til et høyt antall sykdommer hos mennesker..

Proteiner av ytre membran

Den tredje klasse av spesifikke proteiner av nukleærmembranen ligger i den ytre delen av strukturen. Det er en veldig heterogen gruppe av integrerte membranproteiner som deler et felles domene kalt KASH.

Proteinene som finnes i ytre regionen danner en slags "bro" med de indre kjernefembranproteiner.

Disse fysiske forbindelsene mellom cytoskelettet og kromatinet ser ut til å være relevante for hendelsene i transkripsjons-, replikasjons- og DNA-reparasjonsmekanismer.

Proteiner av bladet

Den endelige gruppen av proteiner fra nukleærmembranen dannes av proteinene i arket, et rammeverk dannet av mellomliggende filamenter som består av ark av type A og B. Arket har en tykkelse på 30 til 100 nanometer.

Lamina er en viktig struktur som gir stabilitet til kjernen, spesielt i vev som er i konstant eksponering for mekaniske krefter, som for eksempel muskelvev..

I likhet med de indre proteiner av nukleærmembranen er mutasjoner i lamina nært knyttet til et stort antall svært varierte menneskelige sykdommer.

I tillegg er det funnet flere og flere bevis som gjelder kjernelaminene med aldring. Alt dette fremhever betydningen av kjernemembranproteiner i cellens generelle funksjon.

Kjernemembran i planter

I planterike er kjernefysisk konvolutt et meget viktig membransystem, selv om det har vært svært lite studert. Selv om det ikke foreligger noe eksakt kunnskap om proteiner som utgjør kjernemembranen i høyere planter, har visse forskjeller blitt påpekt med resten av kongedømmene.

Planterne har ikke sekvenser som er homologe til laminae, og i stedet for sentrosomene er det den nukleære membranen som fungerer som organiseringssenteret til mikrotubuli.

Av denne grunn er studiet av samspillet mellom kjernefysisk konvolutt i planter med elementene i cytoskelettet et emne av relevant studie.

referanser

  1. Alberts, B., & Bray, D. (2006). Introduksjon til cellebiologi. Ed. Panamericana Medical.
  2. Eynard, A. R., Valentich, M. A., & Rovasio, R. A. (2008). Histologi og embryologi av mennesket: cellulære og molekylære baser. Ed. Panamericana Medical.
  3. Hetzer M. W. (2010). Nukleær konvolutt. Cold Spring Harbour perspektiver i biologi, 2(3), a000539.
  4. Meier, I. (2008). Funksjonell organisering av plantekjernen. Springer.
  5. Ross, M.H., & Pawlina, W. (2006). histologi. Lippincott Williams & Wilkins.
  6. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). histologi. Ed. Panamericana Medical.
  7. Young, B., Woodford, P., & O'Dowd, G. (red.). (2014). Wheater. Funksjonell histologi: Tekst og Atlas i farge. Elsevier Helsefag.