Tuumamembraani üldised omadused, funktsioonid ja koostis



The tuuma membraan, tuumaümbris või kardioteka, on bioloogiline membraan, mis on moodustatud lipiidide kahepoolse kihiga, mis ümbritseb eukarüootsete rakkude geneetilist materjali..

See on üsna keeruline struktuur ja on varustatud täpse reguleerimissüsteemiga, mis on moodustatud kahest kahekihilisest sisemisest membraanist ja välisest. Kahe membraani vahelist ruumi nimetatakse perinukleaarseks ruumiks ja selle ligikaudne laius on 20 kuni 40 nanomeetrit.

Välismembraan moodustab endoplasmaatilise retikulumiga kontinuumi. Sel põhjusel on selle struktuuris ankurdatud ribosoomid.

Membraani iseloomustab tuuma pooride olemasolu, mis vahendavad ainete liikumist tuuma sisemusest raku tsütoplasmasse ja vastupidi..

Molekulide läbimine nende kahe sektsiooni vahel on üsna rahvarohke. RNA- ja ribosomaalsed allüksused tuleb tuumast pidevalt üle viia tsütoplasmasse, samas kui histoonid, DNA, RNA polümeraas ja muud põhitegevuseks vajalikud ained tuleb tuua tsütoplasmasse tuuma..

Tuumamembraan sisaldab märkimisväärsel hulgal valke, mis on seotud kromatiini ja ka geenide reguleerimisega.

Indeks

  • 1 Üldised omadused
  • 2 Funktsioon
  • 3 Koolitus
  • 4 Koosseis
    • 4.1 Tuumamembraani valgud
    • 4.2 Nukleoporiinid
    • 4.3 Transport läbi tuuma pooride kompleksi
    • 4.4 Sisemembraani valgud
    • 4.5 Välismembraani valgud
    • 4.6 Tera valgud
  • 5 Tuumamembraan taimedes
  • 6 Viited

Üldised omadused

Tuumamembraan on eukarüootsete rakkude üks silmapaistvamaid tunnuseid. Tegemist on kõrgelt organiseeritud kahekordse bioloogilise membraaniga, mis ümbritseb raku tuuma geneetilist materjali - nukleoplasma.

Toas leidub kromatiini, DNA, mis on seotud erinevate valkude, peamiselt histoonidega, mis võimaldavad efektiivset pakendamist. See jaguneb euchromatiiniks ja heterokromatiiniks.

Elektronmikroskoopia abil saadud pildid näitavad, et välismembraan moodustab endoplasmaatilise retiikulumiga kontinuumi, nii et sellel on ka membraanile kinnitatud ribosoomid. Samamoodi moodustab perinukleaarne ruum endoplasmaatilise retikululi luumeniga kontinuumi.

Anorgaaniliselt sisemembraani nukleoplasma küljele leiame struktuur, mis on valguskiudude kujul, mis on moodustatud "tuumalamina"..

Südamikmembraan on perforeeritud mitmete pooridega, mis võimaldavad ainete reguleeritud liikumist tuuma- ja tsütoplasmaatilise käitumise vahel. Näiteks imetajatel on hinnanguliselt keskmiselt umbes 3000 või 4000 poore.

Seal on väga kompaktsed kromatiinide massid, mis on kinnitatud ümbriku sisemisele membraanile, välja arvatud piirkonnad, kus on poorid olemas.

Funktsioon

Tuumamembraani kõige intuitiivsem funktsioon on säilitada nukleoplasma - tuuma sisu ja raku tsütoplasma vaheline eraldumine.

Sel viisil jääb DNA turvaliseks ja isoleerituks tsütoplasmas toimuvatest keemilistest reaktsioonidest ja võib negatiivselt mõjutada geneetilist materjali.

See barjäär annab füüsilise eraldumise tuumaprotsessidele, näiteks transkriptsioonile ja tsütoplasmaatilistele protsessidele, nagu translatsioon.

Makromolekulide selektiivne transport tuuma sisemuse ja tsütoplasma vahel toimub tänu tuuma pooridele ja võimaldab reguleerida geenide ekspressiooni. Näiteks seoses messenger RNA splaissingu ja küpsete kullerite lagunemisega.

Üks peamisi elemente on tuuma leht. See aitab lisaks tuumale toetada kromatiini kiudude kinnituskohta.

Kokkuvõttes ei ole südamikmembraan passiivne ega staatiline barjäär. See aitab kaasa kromatiini organiseerimisele, geenide ekspressioonile, tuuma kinnitamisele tsütoskeletile, rakkude jagunemise protsessidele ja võimalikele teistele funktsioonidele..

Koolitus

Tuumjaotuse protsesside käigus on vajalik uue tuumaümbrise moodustamine, kuna lõpuks kaob membraan.

See moodustub töötlemata endoplasmaatilise retiikulumi vesikulaarsetest komponentidest. Selles protsessis osalevad aktiivselt tsütoskeleti mikrotuubulid ja rakumootorid.

Koostis

Tuumaümbrise moodustavad kaks lipiidse kahekihilist kihti, mis on moodustatud tüüpiliste fosfolipiidide ja mitme integreeritud valguga. Kahe membraani vahelist ruumi nimetatakse intramembraanseks või perinukleaarseks ruumiks, mis jätkub endoplasmaatilise retikulumi valguses..

Sisemise tuumamembraani siseküljel on eristav kiht, mis on moodustatud vahefilamentidest, mida nimetatakse tuumalamina, mis on kinnitatud sisemembraani valkudega heterokromariini H abil..

Tuumaümbrises on palju tuuma poorid, mis sisaldavad tuuma pooride komplekse. Need on 30 nukleoporoiinist koosnevad silindrikujulised struktuurid (neid kirjeldatakse hiljem põhjalikumalt). Keskläbimõõduga umbes 125 nanomeetrit.

Tuumamembraani valgud

Hoolimata järjepidevusest retikulumiga, esinevad nii välimine kui ka sisemembraan rühma spetsiifilisi valke, mida ei leitud endoplasmaatilises retiikulumis. Kõige silmapaistvamad on järgmised:

Nukleoporiinid

Nende tuumamembraanide spetsiifiliste valkude hulgas on nukleoporiinid (tuntud ka kirjanduses kui Nups). Nad moodustavad struktuuri, mida nimetatakse tuuma pooride kompleksiks, mis koosneb mitmetest vesikanalitest, mis võimaldavad valkude, RNA ja teiste molekulide kahesuunalist vahetamist.

Teiste sõnadega toimivad nukleoporiinid mingi molekulaarse "uksena", mis vahendavad väga selektiivselt erinevate molekulide läbipääsu..

Kanali hüdrofoobne sisemus välistab teatud makromolekulid, sõltuvalt makromolekuli suurusest ja selle polaarsuse tasemest. Väikesed molekulid, mis on ligikaudu vähem kui 40 kDa või hüdrofoobsed, võivad poori kompleksi kaudu passiivselt difundeerida.

Vastupidi, suuremad polaarsed molekulid vajavad tuumasse sisenemiseks tuuma transportijat.

Transport läbi tuuma pooride kompleksi

Nende komplekside kaudu transportimine on üsna tõhus. Ainult 100 molekuli histooni minutis võib läbida ühe poori.

Valk, mis tuleb tuumasse viia, peab seonduma alfa-importiniga. Beeta importin seob selle kompleksi välise rõngaga. Seega õnnestub valguga seotud alfa importin läbida pooride kompleksi. Lõpuks dissotsieerub beeta-importiin tsütoplasmas süsteemist ja alfa-importiin eraldub juba tuumas..

Sisemembraani valgud

Teine valkude seeria on spetsiifiline sisemembraani suhtes. Siiski ei ole enamikku sellest peaaegu 60 integreeritud membraanvalgu rühmast iseloomustatud, kuigi on kindlaks tehtud, et nad suhtlevad laminaadiga ja kromatiiniga..

Iga kord, kui on rohkem tõendeid, mis toetavad sisemise tuumamembraani erinevaid ja olulisi funktsioone. Tundub, et see mängib rolli kromatiini organiseerimises, geenide ekspressioonis ja geneetilise materjali metabolismis.

Tegelikult on avastatud, et sisemembraani moodustavate valkude asukoht ja vale funktsioon on seotud suure hulga haigustega inimestel..

Välismembraani valgud

Tuumamembraani spetsiifiliste valkude kolmas klass paikneb nimetatud struktuuri välises osas. See on väga heterogeensed rühmad integreeritud membraanvalkudest, millel on ühine domeen nimega KASH.

Välispiirkonnas leiduvad valgud moodustavad sisemise tuumamembraani valkudega "silla".

Need tsütoskeleti ja kromatiini vahelised füüsilised ühendused tunduvad olevat olulised transkriptsiooni, replikatsiooni ja DNA parandusmehhanismide sündmuste jaoks..

Tera proteiinid

Tuumamembraani valkude lõplik rühm moodustatakse lehe valkudest, raamist, mille moodustavad vahefilamentid, mis koosnevad A- ja B-tüüpi lehtedest. Lehe paksus on 30 kuni 100 nanomeetrit..

Laminaat on oluline struktuur, mis tagab südamiku stabiilsuse, eriti kudedes, mis on pidevas kokkupuutes mehaaniliste jõududega, nagu lihaskoe..

Sarnaselt tuumamembraani sisevalkudele on laminaadis mutatsioonid tihedalt seotud suure hulga väga erinevate inimeste haigustega..

Lisaks leitakse üha rohkem tõendeid, mis on seotud vananemisega tuuma laminaadiga. Kõik see rõhutab tuumamembraanvalkude tähtsust raku üldises toimimises.

Tuumamembraan taimedes

Taimeriigis on tuumaümbris väga oluline membraanisüsteem, kuigi seda on väga vähe uuritud. Kuigi kõrgete taimede tuumamembraani moodustavate valkude kohta ei ole täpselt teada, on ülejäänud kuningriikidega täheldatud teatavaid erinevusi.

Taimedel ei ole laminaatidega homoloogseid järjestusi ja tsentrosoomide asemel toimib mikrotuubulite organiseerimiskeskusena tuumamembraan..

Sel põhjusel on uuritud tuumaümbrise koostoimeid taimedes tsütoskeleti elementidega asjakohase uuringu objektiks..

Viited

  1. Alberts, B., & Bray, D. (2006). Sissejuhatus rakubioloogiasse. Ed. Panamericana Medical.
  2. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Inimese histoloogia ja embrüoloogia: rakulised ja molekulaarsed alused. Ed. Panamericana Medical.
  3. Hetzer M. W. (2010). Tuuma ümbrik. Külma kevadise sadama perspektiivid bioloogias, 2(3), a000539.
  4. Meier, I. (2008). Taimse tuuma funktsionaalne korraldus. Springer.
  5. Ross, M. H., ja Pawlina, W. (2006). Histoloogia. Lippincott Williams & Wilkins.
  6. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histoloogia. Ed. Panamericana Medical.
  7. Young, B., Woodford, P., & O'Dowd, G. (toim.). (2014). Wheater Funktsionaalne histoloogia: värviline ja tekstiline. Elsevier Health Sciences.