Nükleer membranın genel özellikleri, fonksiyonları ve bileşimi



nükleer membran, nükleer zarf veya kardiotheca, ökaryotik hücrelerin genetik materyalini çevreleyen bir lipit yapılı çift tabakasından oluşan biyolojik bir zardır..

Oldukça karmaşık bir yapıdır ve iki katmandan oluşan kesin bir düzenleme sistemi ile donatılmıştır: bir iç membran ve bir dış zar. İki membran arasındaki boşluğa perinükleer boşluk denir ve yaklaşık 20 ila 40 nanometre genişliğindedir..

Dış zar, endoplazmik retikulum ile bir süreklilik oluşturur. Bu sebeple yapısına tutturulmuş ribozomlara sahiptir..

Membran, çekirdeklerin içindeki hücrelerin hücre sitoplazmalarına olan maddelerin trafiğine aracılık eden nükleer gözeneklerin varlığı ile karakterize edilir;.

Bu iki bölme arasındaki moleküllerin geçişi oldukça kalabalık. RNA ve ribozomal alt birimler sürekli olarak çekirdekten sitoplazmaya aktarılırken, histonlar, DNA, RNA polimeraz ve çekirdek aktivite için gerekli diğer maddeler, sitoplazmadan çekirdeğe aktarılmalıdır..

Nükleer membran, kromatin organizasyonunda ve ayrıca genlerin düzenlenmesinde rol oynayan önemli sayıda protein içerir..

indeks

  • 1 Genel özellikler
  • 2 İşlevi
  • 3 Eğitim
  • 4 Kompozisyon
    • 4.1 Nükleer membranın proteinleri
    • 4.2 Nükleoporinler
    • 4.3 Nükleer gözenek kompleksi ile ulaşım
    • 4.4 İç zarın proteinleri
    • 4.5 Dış zarın proteinleri
    • 4.6 Bıçağın proteinleri
  • Bitkilerde 5 nükleer membran
  • 6 Kaynakça

Genel özellikler

Nükleer membran, ökaryotik hücrelerin en belirgin ayırt edici özelliklerinden biridir. Hücrenin nükleer genetik materyalini (nükleolazm) içine alan, oldukça organize bir çift biyolojik zardır..

İçinde kromatin, DNA'nın oluşturduğu, çeşitli proteinlere bağlı, özellikle etkili paketlemeye izin veren histonlardan oluşan bir madde buluyoruz. Ökromatin ve heterokromatin'e bölünmüştür.

Elektron mikroskobu ile elde edilen görüntüler, dış zarın endoplazmik retikulum ile bir süreklilik oluşturduğunu, dolayısıyla zara tutturulmuş ribozomlara sahip olduğunu göstermektedir. Benzer şekilde, perinükleer alan endoplazmik retikulumun lümeni ile bir süreklilik oluşturur.

İç zardaki nükleoplazminin yan tarafına demirlenmiş, "nükleer lamina" adı verilen protein filamentleri tarafından oluşturulan bir tabaka şeklinde bir yapı bulduk.

Çekirdek membran nükleer ve sitoplazmik davranış arasında düzenlenmiş maddelerin trafiğini sağlayan bir dizi gözenekle delinir. Örneğin memelilerde ortalama 3000 veya 4000 gözenek olduğu tahmin edilmektedir..

Gözeneklerin bulunduğu alanlar hariç, zarfın iç zarına yapışan çok kompakt kromatin kütleleri vardır..

fonksiyon

Nükleer membranın en sezgisel işlevi, nükleolazm - çekirdeğin içeriği - ve hücre sitoplazması arasındaki ayrımı sürdürmektir..

Bu şekilde, DNA, sitoplazmada meydana gelen kimyasal reaksiyonlardan korunmuş ve izole edilmiş kalır ve genetik materyali olumsuz yönde etkileyebilir.

Bu bariyer, transkripsiyon gibi nükleer proseslere ve translasyon gibi sitoplazmik proseslere fiziksel bir ayrılık verir..

Makromoleküllerin çekirdeğin içi ve sitoplazma arasında seçici olarak taşınması, nükleer gözeneklerin varlığı sayesinde gerçekleşir ve genlerin ekspresyonunun düzenlenmesini sağlar. Örneğin, haberci öncesi RNA'nın eklenmesi ve olgun habercilerin bozulması açısından.

Anahtar unsurlardan biri nükleer tabakadır. Bu, kromatin lifleri için bir sabitleme yeri sağlamanın yanı sıra, çekirdeğe destek sağlamaya yardımcı olur.

Sonuç olarak, çekirdek membran pasif veya statik bir bariyer değildir. Bu, kromatinin organizasyonuna, genlerin ifadesine, çekirdeğin hücre iskeletine demirlenmesine, hücre bölünmesi işlemlerine ve muhtemelen diğer fonksiyonlara katkıda bulunur..

eğitim

Çekirdek bölünme işlemleri sırasında yeni bir nükleer zarfın oluşturulması gereklidir, çünkü sonuçta zar kaybolur..

Bu, kaba endoplazmik retikulumdan veziküler bileşenlerden oluşur. Hücre iskeletinin mikro tüpleri ve hücresel motorları aktif olarak bu sürece katılır.

bileşim

Nükleer zarf, birkaç integral proteine ​​sahip tipik fosfolipitler tarafından oluşturulan iki lipit iki tabakasından oluşur. İki zar arasındaki boşluğa endoplazmik retikulumun ışığıyla devam eden intramembranöz veya perinükleer boşluk denir.

İç nükleer zarın iç tarafında, iç zarın proteinlerine heterokromarin H vasıtasıyla bağlanan nükleer lamina adı verilen, ara filamentlerden oluşan kendine özgü bir katman vardır..

Nükleer zarfın, nükleer gözenek komplekslerini içeren çok sayıda nükleer gözenekleri vardır. Bunlar, 30 nükleoporinden oluşan silindir şeklindeki yapılardır (bunlar daha sonra ayrıntılı olarak açıklanacaktır). Yaklaşık 125 nanometre merkezi çapa sahip.

Nükleer membran proteinleri

Retikulumla sürekliliğe rağmen, hem dış hem de iç zar endoplazmik retikulumda bulunmayan bir grup spesifik protein sunar. En seçkinler şunlardır:

nucleoporins

Nükleer membranın bu spesifik proteinleri arasında nükleoporinlere sahibiz (literatürde Nups olarak da bilinir). Proteinlerin, RNA'nın ve diğer moleküllerin iki yönlü değişimini sağlayan bir dizi sulu kanaldan oluşan nükleer gözenek kompleksi adı verilen bir yapı oluştururlar..

Başka bir deyişle, nükleoporinler, çok seçici bir şekilde, farklı moleküllerin geçişine aracılık eden bir tür moleküler "kapılar" olarak işlev görür..

Kanalın hidrofobik iç kısmı, makromolekülün boyutuna ve polarite seviyesine bağlı olarak bazı makromolekülleri dışlar. Yaklaşık 40 kDa'dan küçük veya hidrofobik olan küçük moleküller, pasif kompleksin içinden pasif olarak yayılabilir.

Buna karşılık, daha büyük olan polar moleküllerin çekirdeğe girmek için bir nükleer taşıyıcıya ihtiyacı vardır..

Nükleer gözenek kompleksi ile ulaşım

Bu kompleksler boyunca ulaşım oldukça etkilidir. Dakikada yalnızca 100 molekül histon tek bir gözenekten geçebilir.

Çekirdeğe taşınması gereken protein alfa importine bağlanmalıdır. Beta importin bu kompleksi bir dış halkaya bağlar. Böylece, protein ile ilişkili alfa importin, gözenek kompleksini geçmeyi başarır. Son olarak, beta importin sitoplazmada sistemden ayrışır ve alfa importin çekirdeğin içinde zaten ayrışır..

İç zarın proteinleri

Diğer bir protein serisi iç zara özgüdür. Bununla birlikte, yaklaşık 60 integral membran proteini olan bu grubun çoğunluğu, lamina ve kromatin ile etkileşime girdikleri tespit edilmekle birlikte, karakterize edilmemiştir..

Her zaman iç nükleer membran için çeşitli ve temel işlevleri destekleyen daha fazla kanıt vardır. Kromatin organizasyonunda, genlerin ekspresyonunda ve genetik materyalin metabolizmasında rol oynuyor gibi görünüyor..

Aslında, iç zarı oluşturan proteinlerin yerinin ve hatalı işlevinin insanlarda çok sayıda hastalıkla bağlantılı olduğu keşfedilmiştir..

Dış zarın proteinleri

Nükleer membranın spesifik proteinlerinin üçüncü sınıfı, söz konusu yapının dış kısmında bulunur. KASH adı verilen ortak bir alanı paylaşan çok heterojen bir integral membran proteinleri grubudur..

Dış bölgede bulunan proteinler, iç nükleer membran proteinleriyle bir çeşit "köprü" oluşturur..

Hücre iskeleti ve kromatin arasındaki bu fiziksel bağlantılar, transkripsiyon, replikasyon ve DNA tamir mekanizmalarının olaylarıyla alakalı görünmektedir..

Bıçağın proteinleri

Nükleer zarın son protein grubu, A ve B tabakalarından oluşan ara filamentlerden oluşan bir çerçeve olan tabakanın proteinleri tarafından oluşturulmaktadır. Levha, 30 ila 100 nanometre kalınlığa sahiptir..

Lamina, özellikle kas dokusu gibi mekanik kuvvetlere sürekli maruz kalan dokularda, çekirdeğe stabilite sağlayan önemli bir yapıdır..

Nükleer zarın iç proteinlerine benzer şekilde, laminadaki mutasyonlar, çok sayıda çok çeşitli insan hastalıkları ile yakından ilgilidir..

Ek olarak, yaşlanmayla birlikte nükleer lamina ile ilgili gittikçe artan sayıda kanıt bulunmaktadır. Bütün bunlar nükleer membran proteinlerinin hücrenin genel işleyişindeki önemini vurgulamaktadır.

Bitkilerde nükleer membran

Bitki krallığında çok az çalışılmış olmasına rağmen nükleer zarf çok önemli bir zar sistemidir. Yüksek bitkilerde nükleer membranı oluşturan proteinler hakkında kesin bir bilgi bulunmamasına rağmen, krallığın geri kalanında bazı farklılıklar belirtilmiştir..

Bitkiler laminalara homolog sekanslara sahip değildir ve sentrozomlar yerine, mikrotübüllerin düzenlenme merkezi olarak görev yapan nükleer membrandır..

Bu sebeple, bitkilerde nükleer zarfın hücre iskeleti elementleri ile etkileşiminin incelenmesi, ilgili bir çalışmanın konusudur..

referanslar

  1. Alberts, B., ve Bray, D. (2006). Hücre biyolojisine giriş. Ed. Panamericana Medical.
  2. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). İnsanın histolojisi ve embriyolojisi: hücresel ve moleküler bazlar. Ed. Panamericana Medical.
  3. Hetzer M. W. (2010). Nükleer zarf. Cold Spring Harbor biyolojide perspektifler, 2(3), a000539.
  4. Meier, I. (2008). Bitki çekirdeğinin fonksiyonel organizasyonu. kemer ayağı.
  5. Ross, M.H., & Pawlina, W. (2006). histoloji. Lippincott Williams & Wilkins.
  6. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). histoloji. Ed. Panamericana Medical.
  7. Young, B., Woodford, P., ve O'Dowd, G. (Eds.). (2014). Wheater. Fonksiyonel histoloji: Renkli metin ve Atlas. Elsevier Sağlık Bilimleri.