Χαρακτηριστικά, Δομή και Λειτουργίες Νουκλεοπλασμάτων

Το νουκλεοπλάσματος είναι η ουσία στην οποία βυθίζονται το DNA και άλλες πυρηνικές δομές, όπως τα πυρηνοειδή. Διαχωρίζεται από το κυτταρικό κυτταρόπλασμα μέσω της μεμβράνης του πυρήνα, αλλά μπορεί να ανταλλάξει υλικά μαζί με τους πυρηνικούς πόρους.

Τα κύρια συστατικά του είναι το νερό και μια σειρά από σάκχαρα, ιόντα, αμινοξέα και πρωτεΐνες και ένζυμα που εμπλέκονται στη γονιδιακή ρύθμιση, μεταξύ των οποίων περισσότερες από 300 πρωτεΐνες εκτός από τις ιστόνες. Στην πραγματικότητα, η σύνθεσή του είναι παρόμοια με εκείνη του κυτταρικού κυτταροπλάσματος.

Νουκλεοτίδια βρίσκονται επίσης μέσα σε αυτό το πυρηνικό υγρό, τα οποία είναι τα "μπλοκ" που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του DNA και του RNA, με τη βοήθεια ενζύμων και συμπαραγόντων. Σε μερικά μεγάλα κελιά, όπως στο acetabularia, το νουκλεόπλασμα είναι σαφώς ορατό.

Προηγουμένως θεωρήθηκε ότι το νουκλεόπλασμα αποτελείτο από μια άμορφη μάζα που περικλείεται στον πυρήνα, εξαιρουμένης της χρωματίνης και του πυρήνα. Εντούτοις, στο εσωτερικό του νουκλεοπλάσματος υπάρχει ένα δίκτυο πρωτεϊνών υπεύθυνο για την οργάνωση της χρωματίνης και άλλων συστατικών του πυρήνα, που ονομάζεται πυρηνική μήτρα.

Οι νέες τεχνικές κατάφεραν να απεικονίσουν καλύτερα αυτό το στοιχείο και να αναγνωρίσουν νέες δομές όπως τα ενδοπυρηνικά φύλλα, τα νήματα πρωτεϊνών που εξέρχονται από τους πυρηνικούς πόρους και τα μηχανήματα επεξεργασίας RNA..

Ευρετήριο

• 1 Γενικά χαρακτηριστικά
  • 1.1 Nucleoli
  • 1.2 Υποπυρηνικά εδάφη
  • 1.3 Πυρηνική μήτρα
  • 1.4 Πυρηνικός σκελετός
• 2 Δομή
  • 2.1 Βιοχημική σύνθεση
• 3 Λειτουργίες
  • 3.1 Επεξεργασία του προγγελέα messenger
• 4 Αναφορές

Γενικά χαρακτηριστικά

Η nucleoplasma, που ονομάζεται επίσης «πυρηνική χυμού» ή καρυοπλάστη, είναι μια σχετικά πυκνή και πλούσια σε διάφορα βιομόρια protoplasmic ιδιότητες κολλοειδούς παρόμοια με το κυτταρόπλασμα, κυρίως πρωτεΐνες.

Στην ουσία αυτή είναι η χρωματίνη και ένα ή δύο σωμάτια που ονομάζονται νουκλεόλες. Υπάρχουν επίσης και άλλες τεράστιες δομές σε αυτό το υγρό, όπως τα σώματα Cajal, τα σώματα PML, τα σπειροειδή σώματα ή στίγματα πυρηνικών, μεταξύ άλλων.

Στα σώματα του Cajal συγκεντρώνονται οι απαραίτητες δομές για την επεξεργασία των αγγελιαφόρων PRRNA και των παραγόντων μεταγραφής.

Το στίγματα Τα πυρηνικά κύτταρα φαίνεται να είναι παρόμοια με τα σώματα του Cajal, είναι πολύ δυναμικά και κινούνται προς περιοχές όπου η μεταγραφή είναι ενεργή.

Τα σώματα PML φαίνεται να είναι δείκτες καρκινικών κυττάρων, καθώς αυξάνουν τον αριθμό τους απίστευτα μέσα στον πυρήνα.

Υπάρχει επίσης μια σειρά από σφαιρικό σχήμα πυρηνισκικό σώμα που κυμαίνεται μεταξύ 0,5 και 2 μικρά σε διάμετρο που αποτελείται από σφαιρίδια ή ινιδίων, αλλά έχουν αναφερθεί σε υγιή κύτταρα, η συχνότητά τους είναι πολύ υψηλότερο σε παθολογικές δομές.

Οι πιο σχετικές πυρηνικές δομές που είναι ενσωματωμένες στο νουκλεοπλάσμα περιγράφονται παρακάτω:

Nucleoli

Ο πυρήνας είναι μια εξαιρετική σφαιρική δομή που βρίσκεται μέσα στον πυρήνα των κυττάρων και δεν οριοθετείται από οποιονδήποτε τύπο βιομεμβράνης που τα χωρίζει από το υπόλοιπο του νουκλεοτλάσματος..

Αποτελείται από περιοχές που ονομάζονται NORs (χρωμοσωματικές περιοχές πυρηνικού οργανωτή) όπου εντοπίζονται οι αλληλουχίες που κωδικοποιούν ριβοσώματα. Αυτά τα γονίδια βρίσκονται σε συγκεκριμένες περιοχές των χρωμοσωμάτων.

Στη συγκεκριμένη περίπτωση των ανθρώπων, οργανώνονται στις δορυφορικές περιοχές των χρωμοσωμάτων 13, 14, 15, 21 και 22.

Στο νάτριο, εμφανίζονται πολλές απαραίτητες διεργασίες, όπως η μεταγραφή, η επεξεργασία και η συναρμολόγηση των υπομονάδων που αποτελούν τα ριβοσώματα..

Επιπλέον, πέρα ​​από την παραδοσιακή του λειτουργία, πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι η πυρηνίσκος σχετίζεται με πρωτεΐνες καρκινικού κυττάρου καταστολέα, ρυθμιστές του κυτταρικού κύκλου και πρωτεΐνες από ιϊκά σωματίδια.

Υποπυρηνικά εδάφη

Το μόριο ϋΝΑ δεν διασκορπίζεται τυχαία στο κυτταρικό νουκλεοπλάσμα, οργανώνεται με πολύ ειδικό και συμπαγή τρόπο με ένα σύνολο πρωτεϊνών υψηλά διατηρημένων καθ 'όλη την εξέλιξη που ονομάζονται ιστόνες..

Η διαδικασία οργάνωσης DNA επιτρέπει την εισαγωγή σχεδόν τεσσάρων μέτρων γενετικού υλικού σε μια μικροσκοπική δομή.

Αυτή η συσχέτιση γενετικού υλικού και πρωτεΐνης ονομάζεται χρωματίνη. Αυτό είναι οργανωμένο σε περιοχές ή τομείς που ορίζονται στο νουκλεοπλασμό, που είναι σε θέση να διακρίνουν δύο τύπους: ευχρωματίνη και ετεροχρωματίνη.

Ευχρωματίνη είναι λιγότερο συμπαγές και περιλαμβάνει τα γονίδια των οποίων η μεταγραφή ενεργοποιείται ως παράγοντες μεταγραφής και άλλες πρωτεΐνες να έχουν πρόσβαση σε αυτό σε αντίθεση με ετεροχρωματίνη, η οποία είναι εξαιρετικά συμπαγής.

Οι περιοχές ετεροχρωματίνης εντοπίζονται στην περιφέρεια και η ευχρωματίνη περισσότερο στο κέντρο του πυρήνα και επίσης κοντά στους πυρηνικούς πόρους.

Με τον ίδιο τρόπο, τα χρωμοσώματα κατανέμονται σε συγκεκριμένες ζώνες εντός του πυρήνα που ονομάζονται χρωμοσωμικές περιοχές. Με άλλα λόγια, η χρωματίνη δεν επιπλέει τυχαία στο νουκλεοπλάστη.

Πυρηνική μήτρα

Η οργάνωση των διαφόρων πυρηνικών διαμερισμάτων φαίνεται να υπαγορεύεται από τον πυρηνικό πίνακα.

Είναι μια εσωτερική δομή πυρήνα περιλαμβάνει ένα φύλλο συνδέονται με τα σύμπλοκα πυρηνικού πόρου, πυρηνίσκου υπολείμματα και ένα σύνολο ινώδη και κοκκώδη δομές που διανέμονται σε όλο τον πυρήνα καταλαμβάνει μεγάλο όγκο αυτών.

Οι μελέτες που προσπάθησαν να χαρακτηρίσουν τη μήτρα κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι είναι πολύ διαφορετική για να καθορίσει τη βιοχημική και λειτουργική σύστασή της..

Το φύλλο είναι ένα είδος πρωτεϊνικής σύνθετης στρώσης που εκτείνεται από 10 έως 20 nm και είναι παράλληλα τοποθετημένο στην εσωτερική όψη της μεμβράνης πυρήνα. Η σύσταση της πρωτεΐνης ποικίλει ανάλογα με την ταξονομική ομάδα που μελετήθηκε.

Οι πρωτεΐνες που συνθέτουν το φύλλο είναι παρόμοιες με τις ενδιάμεσες ίνες και, εκτός από την πυρηνική σηματοδότηση, έχουν σφαιρικές και κυλινδρικές περιοχές.

Όσον αφορά την εσωτερική πυρηνική μήτρα, περιέχει μεγάλο αριθμό πρωτεϊνών με θέση δέσμευσης για αγγελιαφόρο RNA και άλλους τύπους RNA. Ο αναδιπλασιασμός του DNA, η μη πυρηνολογική μεταγραφή και η μεταγραφική μεταγραφή του προγεχνητού μεταγραφικού αντιγράφου μεταγράφονται στην εσωτερική αυτή μήτρα.

Πυρηνικός σκελετός

Μέσα στον πυρήνα υπάρχει μια δομή συγκρίσιμη με τον κυτταροσκελετό σε κύτταρα που ονομάζεται νουκλεοσκέτης, αποτελούμενη από πρωτεΐνες όπως ακτίνη, αΙΙ-σπεκτρίνη, μυοσίνη και η γιγαντιαία πρωτεΐνη που ονομάζεται τιτίνη. Ωστόσο, η ύπαρξη αυτής της δομής εξακολουθεί να συζητείται από ερευνητές.

Δομή

Το νουκλεόπλασμα είναι μια ζελατινώδης ουσία στην οποία μπορείτε να διακρίνετε διάφορες πυρηνικές δομές, που αναφέρονται παραπάνω.

Ένα από τα κύρια συστατικά του νουκλεοπλασμού είναι οι ριβονουκλεοπρωτεΐνες, αποτελούμενες από πρωτεΐνες και RNA που αποτελούν μια περιοχή πλούσια σε αρωματικά αμινοξέα με συγγένεια με RNA.

Οι ριβονουκλεοπρωτεΐνες που βρίσκονται στον πυρήνα ονομάζονται ειδικά μικρές πυρηνικές ριβονουκλεοπρωτεΐνες.

Βιοχημική σύνθεση

Η χημική σύνθεση του πυρηνόπλασμα είναι πολύπλοκη, συμπεριλαμβανομένων σύμπλοκο βιομορίων όπως πρωτεϊνών και πυρηνικών ένζυμα και ανόργανες ενώσεις όπως άλατα και μέταλλα, όπως κάλιο, νάτριο, ασβέστιο, μαγνήσιο και φώσφορο.

Μερικά από αυτά τα ιόντα είναι απαραίτητα συμπαράγοντα των ενζύμων που αναπαράγουν το DNA. Περιέχει επίσης ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) και ακετυλο-συνένζυμο Α.

Στο νουκλεόπλασμα ενσωματώνονται μια σειρά από ένζυμα απαραίτητα για τη σύνθεση νουκλεϊνικών οξέων, όπως το DNA και το RNA. Μεταξύ των σημαντικότερων είναι η ϋΝΑ πολυμεράση, η RNA πολυμεράση, η ΝΑϋ συνθετάση, η πυροσταφυλική κινάση, μεταξύ άλλων.

Μία από τις πιο άφθονες πρωτεΐνες στο νουκλεοπλάσμα είναι η νουκλεοπλαστική, η οποία είναι μια όξινη και πενταμερής πρωτεΐνη που έχει άνισες περιοχές στο κεφάλι και την ουρά. Το όξινο χαρακτηριστικό του καταφέρνει να προστατεύει τα θετικά φορτία που υπάρχουν στις ιστόνες και καταφέρνει να συσχετιστεί με το νουκλεοσώματος.

Τα νουκλεοσώματα είναι εκείνες οι δομές παρόμοιες με τα σφαιρίδια σε ένα περιδέραιο, που σχηματίζεται από την αλληλεπίδραση του ϋΝΑ με τις ιστόνες. Μικρά μόρια λιπιδικής φύσης έχουν επίσης ανιχνευθεί επιπλέουν σε αυτή την ημι-πυκνή μήτρα.

Λειτουργίες

Το νουκλεοπλάσμα είναι το πλέγμα όπου λαμβάνει χώρα μια σειρά ουσιαστικών αντιδράσεων για τη σωστή λειτουργία του πυρήνα και του κυττάρου γενικά. Είναι η θέση όπου συμβαίνει η σύνθεση DNA, RNA και ριβοσωμικών υπομονάδων.

Λειτουργεί ως ένα είδος "στρώματος" που προστατεύει τις δομές που βυθίζονται σε αυτό, εκτός από την παροχή ενός μέσου μεταφοράς υλικών.

Χρησιμεύει ως μέσο εναιώρησης για τις υποπυρηνικές δομές και, επιπλέον, βοηθά στη διατήρηση σταθερού σχήματος πυρήνα, δίνοντάς του ακαμψία και σκληρότητα.

Η ύπαρξη αρκετών μεταβολικών οδών στο νουκλεοπλάσμα έχει καταδειχθεί, όπως στο κυτταρόπλασμα κυττάρων. Μέσα σε αυτές τις βιοχημικές οδούς είναι η γλυκόλυση και ο κύκλος του κιτρικού οξέος.

Έχει επίσης αναφερθεί η οδός φωσφορικής πεντόζης, η οποία δίνει πεντόζη στον πυρήνα. Με τον ίδιο τρόπο, ο πυρήνας είναι μια ζώνη σύνθεσης του NAD⁺, που λειτουργεί ως συνένζυμα αφυδρογενασών.

Επεξεργασία του προγγελέα αγγελιοφόρου

Η επεξεργασία του προ-mRNA λαμβάνει χώρα στο νουκλεοπλάσμα και απαιτεί την παρουσία μικρών νουκλεολικών ριβονουκλεοπρωτεϊνών, συντομευμένων ως snRNP.

Πράγματι, μία από τις σημαντικότερες δραστικές δραστηριότητες που εμφανίζεται στο ευκαρυωτικό νουκλεόπλασμα είναι η σύνθεση, η επεξεργασία, η μεταφορά και η εξαγωγή ώριμων αγγελιοφόρων RNAs..

Οι ριβονουκλεοπρωτείνες ομαδοποιούνται για να σχηματίσουν το σύμπλοκο συγκόλλησης ή το σύμπλεγμα ματίσματος, το οποίο είναι ένα καταλυτικό κέντρο υπεύθυνο για την αφαίρεση των ιντρονίων από το αγγελιαφόρο RNA. Μία σειρά μορίων RNA με υψηλή περιεκτικότητα σε ουρακίλη είναι υπεύθυνη για την αναγνώριση ιντρονίων.

Το σπεισιοειδές αποτελείται από περίπου πέντε μικρά νουκλεολικά RNA δονιωμένα snRNA U1, U2, U4 / U6 και U5, επιπλέον της συμμετοχής άλλων πρωτεϊνών.

Θυμηθείτε ότι στα ευκαρυωτικά γονίδια διακόπτονται σε μόριο DNA από μη κωδικοποιητικές περιοχές που ονομάζονται εσώνια που πρέπει να εξαλειφθούν.

Η αντίδραση του μάτισμα ενσωματώνει δύο διαδοχικά στάδια: την πυρηνόφιλη επίθεση από την περιοχή κοπής 5 «από την αλληλεπίδραση με ένα κατάλοιπο αδενοσίνης που πρόσκειται στο 3» ιντρόνιο (βήμα ελευθερώνει το εξώνιο) που ακολουθείται από σύνδεση των εξωνίων.

Αναφορές

1. Brachet, J. (2012). Μοριακές κυτταρολογικές αλληλεπιδράσεις V2: Κυτταρικές αλληλεπιδράσεις. Elsevier.
2. Guo, Τ., & Fang, Υ (2014). Λειτουργική οργάνωση και δυναμική του κυτταρικού πυρήνα. Τα σύνορα στην επιστήμη των φυτών, 5, 378.
3. Jiménez García, L. F. (2003). Κυτταρική και μοριακή βιολογία. Pearson Εκπαίδευση του Μεξικού.
4. Lammerding, J. (2011). Μηχανική του Πυρήνα. Comprehensive Physiology, 1 (2), 783-807.
5. Pederson, Τ. (2000). Μισό αιώνα "του πυρηνικού πλέγματος". Μοριακή Βιολογία του Κυττάρου, 11(3), 799-805.
6. Pederson, Τ. (2011). Ο πυρήνας εισήχθη. Cold Spring Harbor προοπτικές στη βιολογία, 3(5), a000521.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Ιστολογία. Ed. Panamericana Medical.