Ciri-ciri, Struktur dan Fungsi Nukleoplasma



The nukleoplasma ia adalah bahan di mana DNA dan struktur nuklear lain, seperti nukleoli, direndam. Ia dipisahkan dari sitoplasma selular melalui membran teras, tetapi ia boleh menukar bahan dengannya melalui liang nukleus.

Komponen utamanya ialah air dan satu siri gula, ion, asid amino, dan protein dan enzim yang terlibat dalam pengawalan gen, di antara lebih daripada 300 protein selain daripada histon. Malah, komposisinya sama dengan sitoplasma selular.

Nukleotida juga dijumpai dalam cecair nuklear ini, yang merupakan "blok" yang digunakan untuk pembinaan DNA dan RNA, dengan bantuan enzim dan cofactors. Dalam sesetengah sel yang besar, seperti dalam acetabularia, nukleoplasma kelihatan jelas.

Sebelum ini difikirkan bahawa nukleoplasma terdiri daripada massa amorf yang tertutup dalam nukleus, tidak termasuk kromatin dan nukleolus. Walau bagaimanapun, di dalam nukleoplasma adalah rangkaian protein yang bertanggungjawab untuk mengatur chromatin dan komponen lain nukleus, dipanggil matriks nuklear.

Teknik-teknik baru telah berjaya menggambarkan komponen ini dan mengenal pasti struktur baru seperti helaian intranuklear, filamen protein yang muncul dari liang nuklear dan mesin pemprosesan RNA..

Indeks

  • 1 Ciri umum
    • 1.1 Nucleoli
    • 1.2 Kawasan subnuklear
    • 1.3 Matriks nuklear
    • 1.4 Nukleoskeleton
  • 2 Struktur
    • 2.1 Komposisi biokimia
  • 3 Fungsi
    • 3.1 Pemprosesan utusan preARN
  • 4 Rujukan

Ciri umum

Nukleoplasma, juga dikenali sebagai "jus nuklear" atau carioplasma, adalah koloid protoplasmik dengan sifat serupa dengan sitoplasma, yang agak padat dan kaya dengan biomolekul yang berlainan, terutamanya protein..

Dalam bahan ini kromatin dan satu atau dua corpuscles dipanggil nukleoli. Terdapat juga struktur besar lain dalam bendalir ini seperti badan Cajal, badan PML, badan lingkaran atau speckles nuklear, antara lain.

Dalam badan-badan Cajal tertumpu struktur yang diperlukan untuk pemprosesan utusan praRNA dan faktor transkripsi.

The speckles Sel-sel nuklear kelihatan sama dengan mayat Cajal, mereka sangat dinamik dan bergerak ke arah kawasan di mana transkripsi aktif.

Badan PML kelihatan sebagai penanda sel kanser, kerana mereka meningkatkan jumlahnya yang sangat dalam nukleus.

Terdapat juga satu siri badan nukleolar dengan bentuk sfera yang berkisar antara 0.5 dan 2 μm diameter, terdiri daripada globules atau fibril yang walaupun telah dilaporkan dalam sel-sel yang sihat, kekerapannya lebih tinggi dalam struktur patologi.

Struktur nuklear yang paling relevan yang tertanam dalam nukleoplasma diterangkan di bawah:

Nucleoli

Nukleolus adalah struktur sfera yang luar biasa yang terletak di dalam nukleus sel dan tidak dibatasi oleh mana-mana jenis biomembrane yang memisahkan mereka dari sisa nukleoplasma..

Ia ditubuhkan di kawasan-kawasan yang dipanggil NOR (kawasan penganjur nukleolar kromosom) di mana urutan pengekodan untuk ribosomes terletak. Gen ini ditemui di kawasan tertentu kromosom.

Dalam kes khusus manusia, mereka dianjurkan di kawasan satelit kromosom 13, 14, 15, 21 dan 22.

Sejumlah proses yang amat diperlukan berlaku di nukleolus, seperti transkripsi, pemprosesan dan pemasangan subunit yang membentuk ribosom..

Sebaliknya, mengetepikan fungsi tradisionalnya, kajian baru-baru ini mendapati bahawa nukleolus berkaitan dengan protein menindas sel-sel kanser, pengawal selia kitaran dan protein dari zarah-zarah virus..

Wilayah subnuclear

Molekul DNA tidak disebarkan secara rawak dalam nukleoplasma selular, ia dianjurkan dengan cara yang sangat spesifik dan kompak dengan satu set protein yang sangat konservasi sepanjang evolusi yang dipanggil histones..

Proses organisasi DNA membolehkan memperkenalkan hampir empat meter bahan genetik ke dalam struktur mikroskopik.

Persatuan bahan dan protein genetik ini dipanggil chromatin. Ini disusun ke dalam kawasan atau domain yang ditakrifkan dalam nukleoplasma, dapat membezakan dua jenis: eukromatin dan heterochromatin.

Eucromatin kurang padat dan merangkumi gen yang transkripsinya aktif, kerana faktor transkripsi dan protein lain mempunyai akses kepadanya berbeza dengan heterochromatin, yang sangat padat.

Kawasan heterochromatin terletak di pinggir dan euchromatin lebih kepada pusat nukleus, dan juga berhampiran dengan nukleus.

Dengan cara yang sama, kromosom diedarkan di zon spesifik dalam nukleus yang dipanggil wilayah kromosom. Dalam erti kata lain, chromatin tidak terapung secara rawak dalam nukleoplasma.

Matriks nuklear

Organisasi dari kompartemen nuklear yang berbeza seolah-olah ditentukan oleh matriks nuklear.

Ia adalah struktur dalaman teras yang terdiri daripada satu kepingan yang dipadatkan dengan kompleks liang nuklear, sisa nukleolar dan satu set struktur berserat dan berbutir yang diedarkan di seluruh nukleus yang menduduki jumlah yang besar sama.

Kajian yang cuba mencirikan matriks telah menyimpulkan bahawa ia terlalu pelbagai untuk menentukan perlembagaan biokimia dan berfungsi..

Lembaran ini adalah sejenis lapisan komposit protein yang merangkumi 10 hingga 20 nm dan disambungkan ke bahagian dalam dalam membran teras. Perlembagaan protein berbeza-beza bergantung kepada kumpulan taksonomi yang dikaji.

Protein yang membentuk helaian adalah serupa dengan filamen perantaraan dan, selain daripada isyarat nuklear, mereka mempunyai wilayah globular dan silinder.

Bagi matriks nuklear dalaman, ia mengandungi sejumlah besar protein dengan tapak yang mengikat untuk RNA messenger dan jenis RNA lain. Replikasi DNA, transkripsi bukan nukleolar, dan pemprosesan preRNA messenger selepas transkripsi berlaku dalam matriks dalaman.

Nukleoskeleton

Di dalam nukleus terdapat struktur yang setanding dengan sitoskeleton dalam sel yang dipanggil nukleoskeleton, yang terdiri daripada protein seperti actin, αII-spectrin, myosin dan protein gergasi yang dipanggil titin. Walau bagaimanapun, kewujudan struktur ini masih dibahaskan oleh penyelidik.

Struktur

Nukleoplasma adalah bahan gelatin di mana anda boleh membezakan pelbagai struktur nuklear yang disebutkan di atas.

Salah satu komponen utama nukleoplasma ialah ribonukleoprotein, terdiri daripada protein dan RNA yang dibentuk oleh rantau yang kaya dengan asid amino aromatik dengan pertalian untuk RNA.

Ribonucleoprotein yang terdapat di dalam nukleus dipanggil khas ribonucleoprotein nuklear kecil.

Komposisi biokimia

Komposisi kimia nukleoplasma kompleks, termasuk biomolekul kompleks seperti protein dan enzim nuklear dan juga sebatian organik seperti garam dan mineral seperti kalium, sodium, kalsium, magnesium dan fosforus.

Sesetengah ion ini adalah kofaktor penting bagi enzim yang meniru DNA. Ia juga mengandungi ATP (adenosine triphosphate) dan asetil coenzyme A.

Dalam nukleoplasma tertanam satu siri enzim yang diperlukan untuk sintesis asid nukleik, seperti DNA dan RNA. Antara yang paling penting ialah polimerase DNA, polimerase RNA, sintetik NAD, piruvat kinase, antara lain.

Salah satu protein yang paling banyak dalam nukleoplasma ialah nucleoplasty, iaitu protein berasid dan pentamerik yang mempunyai domain yang tidak sama rata di kepala dan ekor. Ciri asidnya berjaya melindungi perangkap positif yang terdapat di histones dan berjaya mengaitkan dengan nukleosom.

Nukleosom adalah struktur yang serupa dengan manik-manik dalam kalung, dibentuk oleh interaksi DNA dengan histones. Molekul-molekul kecil sifat lipid juga telah dikesan terapung dalam matriks semiacuous ini.

Fungsi

Nukleoplasma adalah matriks di mana satu siri tindak balas penting berlaku untuk berfungsi dengan betul nukleus dan sel secara umum. Ia adalah tapak di mana sintesis DNA, RNA dan subunit ribosomal berlaku.

Ia berfungsi sebagai sejenis "tilam" yang melindungi struktur yang direndam di dalamnya, sebagai tambahan kepada menyediakan cara pengangkutan bahan.

Ia berfungsi sebagai medium penggantungan untuk struktur subnuklear dan, di samping itu, membantu mengekalkan bentuk teras stabil, memberikan kekakuan dan kekerasan.

Kewujudan beberapa laluan metabolik dalam nukleoplasma telah ditunjukkan, seperti dalam sitoplasma sel. Di dalam laluan biokimia ini adalah glikolisis dan kitaran asid sitrik.

Laluan pentos fosfat juga telah dilaporkan, yang memberikan pentose kepada nukleus. Dengan cara yang sama, nukleus adalah zon sintesis NAD+, yang berfungsi sebagai koenzim dehidrogenase.

Memproses messenger preARN

Pemprosesan pra-mRNA berlaku dalam nukleoplasma dan memerlukan kehadiran ribonucleoprotein nucleolar kecil, disingkat sebagai snRNP.

Malah, salah satu aktiviti aktif yang paling penting yang berlaku dalam nukleoplasma eukariotik adalah sintesis, pemprosesan, pengangkutan dan eksport RNA messenger matang..

Ribonucleoprotein dikelompokkan untuk membentuk spliceosome atau kompleks splicing, yang merupakan pusat pemangkin yang bertanggungjawab untuk mengeluarkan intron dari RNA messenger. Satu siri molekul RNA dengan kandungan uracil tinggi bertanggungjawab untuk mengenal pasti intron.

espliciosoma ini terdiri daripada lima RNA nucleolar kecil donominados snRNA U1, U2, U4 / U6 dan U5, ditambah dengan penyertaan protein lain.

Ingatlah bahawa dalam gen eukariot terganggu dalam molekul DNA oleh kawasan bukan kod yang dipanggil introns yang mesti dihapuskan.

Reaksi daripada splicing mengintegrasikan dua langkah berturut-turut: serangan nukleofilik pada memotong rantau ini 5 'oleh interaksi dengan sisa trifosfat bersebelahan 3' intron (langkah membebaskan exon itu) diikuti dengan mengikat exons.

Rujukan

  1. Brachet, J. (2012). Cytology Molekul V2: Interaksi Sel. Elsevier.
  2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Organisasi fungsional dan dinamik nukleus sel. Hadapan dalam Sains Tanaman, 5, 378.
  3. Jiménez García, L. F. (2003). Biologi selular dan molekul. Pearson Education of Mexico.
  4. Lammerding, J. (2011). Mekanik Nukleus. Fisiologi Komprehensif, 1 (2), 783-807.
  5. Pederson, T. (2000). Setengah Abad "Matrik Nuklear." Biologi Molekul Sel, 11(3), 799-805.
  6. Pederson, T. (2011). Nukleus Diperkenalkan. Perspectives Harbour Spring Cold dalam Biologi, 3(5), a000521.
  7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologi. Ed. Panamericana Medical.