НУКЛЕОПЛАЗМА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ - АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ - 2025

В нуклеоплазма е вещество, в които ДНК и други ядрени структури, като нуклеоли, са вградени. Тя се отделя от клетъчната цитоплазма през мембраната на ядрото, но може да обменя материали с нея през ядрените пори.

Неговите компоненти са главно вода и поредица от захари, йони, аминокиселини и протеини и ензими, участващи в регулирането на гените, сред тези повече от 300 протеина, различни от хистоните. Всъщност неговият състав е подобен на този на клетъчната цитоплазма.

В рамките на тази ядрена течност се намират и нуклеотиди, които са "градивни елементи", използвани за изграждането на ДНК и РНК, с помощта на ензими и кофактори. В някои големи клетки, като ацетабулария, нуклеоплазмата е ясно видима.

По-рано се смяташе, че нуклеоплазмата се състои от аморфна маса, затворена в ядрото, с изключение на хроматина и нуклеола. Вътре в нуклеоплазмата обаче има протеинова мрежа, която отговаря за организирането на хроматина и други компоненти на ядрото, наречени ядрена матрица.

Новите техники успяха да визуализират по-добре този компонент и да идентифицират нови структури като вътреядрени листове, протеинови нишки, излизащи от ядрените пори и машината за обработка на РНК.

Основни характеристики

Нуклеоплазмата, наричана още "ядрен сок" или кариоплазма, е протоплазмен колоид със свойства, подобни на цитоплазмата, сравнително гъста и богата на различни биомолекули, главно протеини.

В това вещество се намират хроматин и един или два корпускула, наречени нуклеоли. В тази течност има и други огромни структури като тела на Каджал, тела на ПМЛ, спираловидни тела или ядрени петна, наред с други.

Структурите, необходими за обработката на преРНК на пратеника и транскрипционните фактори, са концентрирани в телата на Каджал.

Ядрените петна изглеждат подобни на телата на Кажал, те са много динамични и се придвижват към региони, в които е активна транскрипцията.

PML телата изглежда са маркери за раковите клетки, тъй като те невероятно увеличават броя си в ядрото.

Съществува и серия от сферични нуклеоларни тела, които варират между 0,5 и 2 µm в диаметър, съставени от глобули или фибрили, които, въпреки че са докладвани в здрави клетки, честотата им е много по-висока в патологичните структури.

Най-подходящите ядрени структури, които са вградени в нуклеоплазмата, са описани по-долу:

нуклеолата

Нуклеолът е изключителна сферична структура, разположена вътре в ядрото на клетките и не е ограничена от какъвто и да е вид биомембрана, която ги отделя от останалата част от нуклеоплазмата.

Той е съставен от региони, наречени NORs (хромозомни нуклеоларни организаторски региони), където се намират последователностите, които кодират рибозомите. Тези гени се намират в специфични региони на хромозомите.

В конкретния случай на хора те са организирани в сателитните области на хромозоми 13, 14, 15, 21 и 22.

Поредица от съществени процеси протичат в нуклеола, като транскрипция, обработка и сглобяване на субединици, съставляващи рибозоми.

От друга страна, оставяйки настрана традиционната си функция, последните проучвания установяват, че нуклеолът е свързан с протеини, подтискащи раковите клетки, регулатори на клетъчния цикъл и протеини от вирусни частици.

Подядрени територии

ДНК молекулата не е разпръсната произволно в клетъчната нуклеоплазма, тя е организирана по много специфичен и компактен начин с набор от високо консервирани протеини по време на еволюцията, наречени хистони.

Процесът на организиране на ДНК позволява въвеждането на почти четири метра генетичен материал в микроскопична структура.

Това свързване на генетичен материал и протеин се нарича хроматин. Това е организирано в региони или домейни, дефинирани в нуклеоплазмата, и могат да бъдат разграничени два типа: еухроматин и хетерохроматин.

Евхроматинът е по-малко компактен и обхваща гени, чиято транскрипция е активна, тъй като транскрипционните фактори и други протеини имат достъп до него за разлика от хетерохроматина, който е силно компактен.

Хетерохроматиновите участъци се намират в периферията и еухроматина повече до центъра на ядрото, а също и близо до ядрените пори.

По същия начин, хромозомите се разпределят в специфични области в ядрото, наречени хромозомни територии. С други думи, хроматинът не е случайно плаващ в нуклеоплазмата.

Ядрена матрица

Организацията на различните ядрени отделения изглежда е продиктувана от ядрената матрица.

Това е вътрешна структура на ядрото, съставена от лист, съчетан с ядрени порни комплекси, нуклеоларни останки и набор от влакнести и гранулирани структури, които са разпределени в цялото ядро, заемащи значителен обем от него.

Проучванията, които се опитват да характеризират матрицата, стигат до заключението, че тя е твърде разнообразна, за да определи биохимичния и функционален състав.

Ламината е вид слой, съставен от протеини, който варира от 10 до 20 nm и е разположен на вътрешната страна на основната мембрана. Протеиновата конституция варира в зависимост от изследваната таксономична група.

Протеините, изграждащи ламина, са подобни на междинните нишки и в допълнение към ядрената сигнализация притежават кълбовидни и цилиндрични области.

Що се отнася до вътрешната ядрена матрица, тя съдържа голям брой протеини със свързващо място за месинджър РНК и други видове РНК. В тази вътрешна матрица настъпва репликация на ДНК, ненуклеоларна транскрипция и пост-транскрипционна месинджерна преРНК обработка.

Nucleoskeleton

Вътре в ядрото има структура, сравнима с цитоскелета в клетки, наречени нуклеоскелет, съставени от протеини като актин, αII-спектрин, миозин и гигантския протеин, наречен титин. Съществуването на тази структура обаче все още се обсъжда от изследователи.

структура

Нуклеоплазмата е желатиново вещество, в което могат да бъдат разграничени различни ядрени структури, споменати по-горе.

Един от основните компоненти на нуклеоплазмата са рибонуклеопротеините, съставени от протеини и РНК, съставени от регион, богат на ароматни аминокиселини с афинитет към РНК.

Намерените в ядрото рибонуклеопротеини се наричат ​​конкретно малки ядрени рибонуклеопротеини.

Биохимичен състав

Химичният състав на нуклеоплазмата е сложен, включва сложни биомолекули като ядрени протеини и ензими, както и неорганични съединения като соли и минерали като калий, натрий, калций, магнезий и фосфор.

Някои от тези йони са незаменими кофактори на ензими, които репликират ДНК. Съдържа също АТФ (аденозин трифосфат) и ацетил коензим А.

В нуклеоплазмата са вградени серия от ензими, необходими за синтеза на нуклеинови киселини, като ДНК и РНК. Сред най-важните са ДНК полимераза, РНК полимераза, NAD синтетаза, пируват киназа, наред с други.

Един от най-разпространените протеини в нуклеоплазмата е нуклеопластим, който е киселинен и пентамерен протеин, който има неравностойни домейни в главата и опашката. Неговата кисела характеристика успява да защити положителните заряди, присъстващи в хистоните и успява да се свърже с нуклеозомата.

Нуклеозомите са онези структури, подобни на мъниста на колие, образувани от взаимодействието на ДНК с хистони. Установени са и малки липидни молекули, които плуват в тази полуводна матрица.

Характеристика

Нуклеоплазмата е матрицата, където се провеждат редица съществени реакции за правилното функциониране на ядрото и клетката като цяло. Това е мястото, където се осъществява синтеза на ДНК, РНК и рибозомни субединици.

Той работи като един вид "матрак", който защитава потопените в него конструкции, освен че осигурява средство за транспортиране на материали.

Той служи като суспендиращ междинен продукт за субядрените структури, а също така помага да се поддържа формата на ядрото стабилна, придавайки му твърдост и здравина.

Доказано е съществуването на няколко метаболитни пътища в нуклеоплазмата, както в клетъчната цитоплазма. В рамките на тези биохимични пътища са гликолизата и цикълът на лимонената киселина.

Съобщава се и за пътя на пентозния фосфат, който допринася пентозите към ядрото. По същия начин ядрото е зона за синтез на NAD ⁺, която функционира като коензими на дехидрогенази.

Messenger preRNA обработка

Обработката на пре-иРНК се извършва в нуклеоплазмата и изисква присъствието на малките нуклеоларни рибонуклеопротеини, съкратено като snRNP.

В действителност, една от най-важните активни дейности, която се случва в еукариотната нуклеоплазма, е синтезът, обработката, транспортирането и износа на зрели РНК на зрели.

Рибонуклеопротеиновите групи заедно образуват сплайсозом или сплайсинг комплекс, който е каталитичен център, отговорен за отстраняването на интрони от пратеника РНК. Поредица от РНК молекули с високо съдържание на урацил е отговорна за разпознаването на интрони.

Сплициосомата се състои от около пет малки нуклеоларни РНК, наречени snRNA U1, U2, U4 / U6 и U5, в допълнение към участието на други протеини.

Нека си спомним, че в еукариотите гените се прекъсват в молекулата на ДНК от некодиращи региони, наречени интрони, които трябва да бъдат елиминирани.

Реакцията на сплайс интегрира два последователни етапа: нуклеофилната атака в 5 'срезаната зона чрез взаимодействие с аденозинов остатък в съседство с 3' зоната на интрона (етап, който освобождава екзона), последван от обединението на екзоните.

Препратки

1. Brachet, J. (2012). Молекулярна цитология V2: взаимодействия на клетките. Elsevier.
2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Функционална организация и динамика на клетъчното ядро. Граници в науката за растенията, 5, 378.
3. Jiménez García, LF (2003). Клетъчна и молекулярна биология. Pearson Education of Mexico.
4. Lammerding, J. (2011). Механика на ядрата. Изчерпателна физиология, 1 (2), 783–807.
5. Pederson, T. (2000). Половин век от „Ядрената матрица“. Молекулярна биология на клетката, 11 (3), 799–805.
6. Pederson, T. (2011). Въведеният нуклеус. Перспективи на студеното пристанище в биологията, 3 (5), a000521.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Хистология. Panamerican Medical Ed.