НУКЛЕОПЛАЗМА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, БУДОВА ТА ФУНКЦІЇ - АНАТОМІЯ ТА ФІЗІОЛОГІЯ - 2025

Нуклеоплазма є речовиною , в якому ДНК і інші ядерні структури, такі як ядерця, закладені. Вона відділяється від клітинної цитоплазми через мембрану ядра, але може обмінюватися з нею матеріалами через ядерні пори.

Його компонентами є, головним чином, вода та ряд цукрів, іонів, амінокислот, а також білків та ферментів, що беруть участь у регуляції генів, серед яких понад 300 білків, крім гістонів. Насправді його склад аналогічний складу клітинної цитоплазми.

Всередині цієї ядерної рідини знаходяться також нуклеотиди, які є "будівельними блоками", використовуваними для побудови ДНК та РНК, за допомогою ферментів та кофакторів. У деяких великих клітинах, таких як ацетабуларія, чітко видно нуклеоплазму.

Раніше, як вважалося, нуклеоплазма складається з аморфної маси, закладеної в ядрі, виключаючи хроматин та нуклеол. Однак усередині нуклеоплазми існує білкова мережа, яка відповідає за організацію хроматину та інших компонентів ядра, званих ядерною матрицею.

Нові методи змогли краще візуалізувати цей компонент та визначити нові структури, такі як внутрішньоядерні листи, білкові нитки, що випливають з ядерних пор та машини для обробки РНК.

Загальна характеристика

Нуклеоплазма, яку ще називають "ядерним соком" або каріоплазмою, являє собою протоплазматичний колоїд із властивостями, схожими на цитоплазму, порівняно щільний і багатий різними біомолекулами, переважно білками.

У цій речовині є хроматин та один-два тільця, що називаються ядерцями. У цій рідині також є інші величезні структури, такі як тіла Каяла, тіла ПМЛ, спіральні тіла або ядерні плями.

Структури, необхідні для переробки месенджерної преРНК та факторів транскрипції, зосереджені в тілах Каджала.

Ядерні цятки схожі на тіла Каджала, вони дуже динамічні і рухаються до регіонів, де активна транскрипція.

Тіла ПМЛ виявляються маркерами для ракових клітин, оскільки вони неймовірно збільшують їх кількість в ядрі.

Існує також низка сферичних нуклеолярних тіл, що мають діаметр від 0,5 до 2 мкм в діаметрі, складених з кульок або фібрил, що, хоча вони повідомлялися у здорових клітинах, їх частота значно більша в патологічних структурах.

Найбільш відповідні ядерні структури, вбудовані в нуклеоплазму, описані нижче:

Нуклеолі

Ядерце - це видатна сферична структура, розташована всередині ядра клітин і не обмежена будь-яким типом біомембрани, яка відокремлює їх від решти нуклеоплазми.

Він складається з областей, званих NOR (хромосомні нуклеолярні організаторські регіони), де розташовані послідовності, кодують рибосоми. Ці гени знаходяться в конкретних областях хромосом.

У конкретному випадку людей вони організовані в супутникових областях хромосом 13, 14, 15, 21 і 22.

У ядерці відбувається ряд істотних процесів, таких як транскрипція, обробка та складання субодиниць, що складають рибосоми.

З іншого боку, залишаючи осторонь традиційну функцію, останні дослідження показали, що ядерце пов'язане з білками, що супресорують ракові клітини, регуляторами клітинного циклу та білками вірусних частинок.

Неядерні території

Молекула ДНК не є випадковим чином диспергована в клітинній нуклеоплазмі, вона організована вкрай специфічним і компактним способом з набором висококонсервованих білків протягом еволюції, званих гістонами.

Процес організації ДНК дозволяє ввести майже чотири метри генетичного матеріалу в мікроскопічну структуру.

Ця асоціація генетичного матеріалу і білка називається хроматином. Це організовано в регіонах або доменах, визначених у нуклеоплазмі, і можна виділити два типи: еухроматин та гетерохроматин.

Евхроматин менш компактний і охоплює гени, транскрипція яких активна, оскільки фактори транскрипції та інші білки мають доступ до нього на відміну від гетерохроматину, який є високо компактним.

Гетерохроматинові ділянки знаходяться на периферії, а еухроматин більше до центру ядра, а також близько до ядерних пор.

Так само хромосоми розподіляються в конкретних областях всередині ядра, званих хромосомними територіями. Іншими словами, хроматин не випадково плаває в нуклеоплазмі.

Ядерна матриця

Організацію різних ядерних відсіків, як видається, диктує ядерна матриця.

Це внутрішня структура ядра, що складається з листа, з'єднаного з ядерними пористими комплексами, нуклеолярними рештками та сукупністю волокнистих і зернистих структур, які розподіляються по всьому ядру, займаючи значний його обсяг.

Дослідження, які намагалися охарактеризувати матрицю, дійшли висновку, що вона є надто різноманітною для визначення її біохімічного та функціонального складу.

Пластина - це різновид шару, що складається з білків, що становить від 10 до 20 нм і розташований усупереч внутрішньої грані мембрани ядра. Конституція білка змінюється в залежності від досліджуваної таксономічної групи.

Білки, що складають пластинку, схожі на проміжні нитки і, крім ядерної сигналізації, мають глобулярну та циліндричну ділянки.

Що стосується внутрішньої ядерної матриці, вона містить велику кількість білків із місцем зв'язування для месенджерної РНК та інших типів РНК. У цій внутрішній матриці відбувається реплікація ДНК, ненуклеолярна транскрипція та пост-транскрипційна обробка преРНК месенджера.

Нуклеоскелет

Всередині ядра є структура, порівнянна з цитоскелетом у клітинах, званих нуклеоскелет, складених з таких білків, як актин, αII-спектрин, міозин та гігантський білок, який називається титин. Однак існування цієї структури все ще дискутується дослідниками.

Будова

Нуклеоплазма - це желеподібна речовина, в якій можна виділити різні ядерні структури, згадані вище.

Одним з основних компонентів нуклеоплазми є рибонуклеопротеїни, що складаються з білків і РНК, що складається з області, багатої ароматичними амінокислотами, що мають спорідненість до РНК.

Рибонуклеопротеїни, знайдені в ядрі, називаються малими ядерними рибонуклеопротеїнами.

Біохімічний склад

Хімічний склад нуклеоплазми є складним, включає складні біомолекули, такі як ядерні білки та ферменти, а також неорганічні сполуки, такі як солі та мінерали, такі як калій, натрій, кальцій, магній та фосфор.

Деякі з цих іонів є незамінними кофакторами ферментів, які реплікують ДНК. Він також містить АТФ (аденозинтрифосфат) та ацетил коензим А.

Ряд ферментів, необхідних для синтезу нуклеїнових кислот, таких як ДНК та РНК, вбудовані в нуклеоплазму. Серед найважливіших - ДНК-полімераза, РНК-полімераза, NAD-синтетаза, піруваткіназа.

Одним з найпоширеніших білків у нуклеоплазмі є нуклеопластим, який є кислим і пентамерним білком, який має нерівні домени в голові та в хвості. Його кислотна характеристика вдається захистити позитивні заряди, наявні в гістонах, і вдається асоціюватися з нуклеосомою.

Нуклеосоми - це бусиноподібні структури на намисті, утворені взаємодією ДНК з гістонами. Також виявлено малі молекули ліпідів, що плавають у цій напівводної матриці.

Особливості

Нуклеоплазма - це матриця, де відбувається низка суттєвих реакцій для правильного функціонування ядра та клітини загалом. Це місце, де відбувається синтез ДНК, РНК та рибосомальних субодиниць.

Він працює як своєрідний «матрац», який захищає занурені в нього споруди, крім надання засобів транспортування матеріалів.

Він служить проміжним суспензією для надядерних структур, а також допомагає підтримувати форму ядра стабільною, надаючи їй жорсткість і в'язкість.

Продемонстровано існування декількох метаболічних шляхів у нуклеоплазмі, як у клітинній цитоплазмі. У межах цих біохімічних шляхів - гліколіз та цикл лимонної кислоти.

Повідомлялося також про шлях пентозофосфату, який вносить пентози до ядра. Таким же чином ядро ​​є зоною синтезу для НАД ⁺ , яка функціонує як коферменти дегідрогеназ.

Обробка preRNA Messenger

Обробка пре-мРНК відбувається в нуклеоплазмі і вимагає наявності малих нуклеолярних рибонуклеопротеїнів, скорочено snRNP.

Дійсно, однією з найважливіших активних видів діяльності, що відбувається в еукаріотичній нуклеоплазмі, є синтез, обробка, транспортування та експорт зрілих РНК-месенджерів.

Група рибонуклеопротеїдів утворює спіліосому або сплайсинг-комплекс, який є каталітичним центром, відповідальним за видалення інтронів з месенджерної РНК. Серія молекул РНК з високим вмістом урацилу відповідає за розпізнавання інтронів.

Слікіосома складається з приблизно п'яти малих нуклеолярних РНК, званих snRNA U1, U2, U4 / U6 і U5, крім участі інших білків.

Згадаймо, що в еукаріотів гени перериваються в молекулі ДНК некодирующими ділянками, названими інтронами, які необхідно усунути.

Реакція сплайсингу об'єднує дві послідовні стадії: нуклеофільна атака в зоні зрізу 5 ′ шляхом взаємодії з аденозиновим залишком, що прилягає до 3 ′ зони інтрону (етап, що вивільняє екзон) з подальшим об'єднанням екзонів.

Список літератури

1. Brachet, J. (2012). Молекулярна цитологія V2: взаємодія клітин. Ельзев'є.
2. Го, Т., І Фанг, Ю. (2014). Функціональна організація та динаміка клітинного ядра. Межі в рослинництві, 5, 378.
3. Хіменес Гарсія, LF (2003). Клітинна та молекулярна біологія. Пірсон Освіта Мексики.
4. Ламмердінг, Дж. (2011). Механіка ядра. Комплексна фізіологія, 1 (2), 783–807.
5. Педерсон, Т. (2000). Півстоліття "Ядерної матриці". Молекулярна біологія клітини, 11 (3), 799–805.
6. Педерсон, Т. (2011). Введено ядро. Перспективи біологічної холодної весни, 3 (5), a000521.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Гістологія. Panamerican Medical Ed.