Kernemembran generelle egenskaber, funktioner og sammensætning

den nukleær membran, nuklear kuvert eller cardiotheca, er en biologisk membran dannet af et dobbeltlag af lipid natur, som omgiver det genetiske materiale af eukaryotiske celler.

Det er en ret kompleks struktur og udstyret med et præcist reguleringssystem, dannet af to bilayers: en indre membran og en ekstern. Rummet mellem de to membraner kaldes perinuclear rum og har en omtrentlig bredde på 20 til 40 nanometer.

Den ydre membran danner et kontinuum med det endoplasmatiske retikulum. Af denne grund har den ribosomer forankret i sin struktur.

Membranen er kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​nukleare porer, der medierer trafficking stoffer fra inde i kernen til cytoplasmaet af cellen, og omvendt.

Mængden af ​​molekyler mellem disse to rum er ret overfyldt. RNA- og ribosomale underenheder skal konstant overføres fra kernen til cytoplasmaet, mens histoner, DNA, RNA-polymerase og andre stoffer, der er nødvendige for kerneaktivitet, skal importeres fra cytoplasma til kernen..

Den nukleare membran indeholder et betydeligt antal proteiner, der er involveret i organisering af chromatin og også i reguleringen af ​​gener.

indeks

• 1 Generelle egenskaber
• 2 funktion
• 3 træning
• 4 Sammensætning
  • 4.1 Proteiner af den nukleare membran
  • 4.2 nucleoporiner
  • 4.3 Transport gennem kernekernekomplekset
  • 4.4 Proteiner af den indre membran
  • 4.5 Proteiner af den ydre membran
  • 4.6 Proteiner af bladet
• 5 Kernemembran i planter
• 6 referencer

Generelle egenskaber

Den nukleare membran er et af de mest fremtrædende kendetegn ved eukaryotiske celler. Det er en højorganiseret dobbelt biologisk membran, som omslutter det nukleare genetiske materiale i cellen - nukleoplasmaet.

Inde finder vi chromatin, et stof dannet af DNA forbundet med forskellige proteiner, hovedsagelig histoner, der muliggør effektiv emballering. Det er opdelt i euchromatin og heterochromatin.

Billeder opnået ved elektronmikroskopi viser, at den ydre membran er kontinuert med det endoplasmatiske reticulum, så også har ribosomer forankret til membranen. På samme måde danner det perinukleare rum et kontinuum med lumen af ​​det endoplasmatiske retikulum.

Forankret på siden af ​​nukleoplasmaet i den indre membran finder vi en struktur i form af et ark dannet af proteinfilamenter kaldet "nuclear lamina".

Kernemembranen er perforeret af en række porer, som tillader reguleret trafik af stoffer mellem nuklear og cytoplasmatisk adfærd. I pattedyr anslås det for eksempel, at der i gennemsnit er ca. 3000 eller 4000 porer.

Der er meget kompakte masser af kromatiner, der er klæbet til konvoluttens indre membran, med undtagelse af områder hvor porerne eksisterer.

funktion

Den nukleare membrans mest intuitive funktion er at opretholde en adskillelse mellem nukleoplasma - kernens indhold - og cytoplasma i cellen.

På denne måde forbliver DNA'et sikkert og isoleret fra de kemiske reaktioner, der finder sted i cytoplasma og kan påvirke det genetiske materiale på en negativ måde.

Denne barriere giver en fysisk adskillelse af nukleare processer, såsom transkription og cytoplasmatiske processer, såsom oversættelse.

Den selektive transport af makromolekylerne mellem det indre af kernen og cytoplasma opstår takket være tilstedeværelsen af ​​nukleare porer og muliggør regulering af generernes ekspression. For eksempel, hvad angår pre-messenger RNA-splejsning og nedbrydning af modne budbringere.

Et af nøgleelementerne er atomarket. Dette hjælper med at understøtte kernen, ud over at tilvejebringe et forankringssted for chromatinfibre.

Som konklusion er kernemembranen ikke en passiv eller statisk barriere. Dette bidrager til organiseringen af ​​chromatin, til generationen af ​​gener, til forankringen af ​​kernen til cytoskelet, til celledeprocesserne og eventuelt til andre funktioner..

uddannelse

Under kernedivisionsprocesserne er dannelsen af ​​en ny nukleær kuvert nødvendig, da membranen til sidst forsvinder.

Dette er dannet af vesikulære komponenter fra det grove endoplasmatiske retikulum. Mikrotubuli og cellulære motorer i cytoskeletet deltager aktivt i denne proces.

sammensætning

Den nukleare kappe er dannet af to lipid-bilayere dannet af typiske phospholipider, med flere integrerede proteiner. Rummet mellem de to membraner kaldes intramembranøst eller perinukleært rum, som fortsætter med lyset af det endoplasmatiske retikulum.

På indersiden af ​​den indre nukleare membran er der et karakteristisk lag dannet af mellemliggende filamenter, kaldet nuklearlamina, fastgjort til proteinerne af den indre membran ved hjælp af heterochromarin H.

Den nukleare kuvert har mange atomporer, som indeholder kernekernekomplekserne. Disse er cylinderformede strukturer sammensat af 30 nucleoporiner (disse vil blive beskrevet dybt senere). Med en central diameter på ca. 125 nanometer.

Kernemembranproteiner

På trods af kontinuitet med den reticle, både den ydre membran, og den indre foreliggende en gruppe af specifikke proteiner, som ikke findes i det endoplasmatiske reticulum. De mest fremragende er følgende:

nucleoporins

Blandt disse specifikke proteiner i nuklearmembranen har vi nucleoporinerne (også kendt i litteraturen som Nups). De danner en struktur kaldet kernekernekomplekset, som består af en række vandige kanaler, der tillader tovejsudveksling af proteiner, RNA og andre molekyler.

Med andre ord fungerer nucleoporinerne som en slags molekylære "døre", der meget selektivt medierer passagen af ​​forskellige molekyler.

Det hydrofobiske indre af kanalen udelukker visse makromolekyler afhængigt af størrelsen af ​​makromolekylet og dets polaritetsniveau. Små molekyler, der er mindre end 40 kDa eller hydrofobe, kan diffundere passivt gennem porekomplekset.

I modsætning hertil er polære molekyler, der er større, brug for en nukleartransportør til at komme ind i kernen.

Transport gennem kernekernekomplekset

Transport gennem disse komplekser er ret effektiv. Kun 100 molekyler histoner pr. Minut kan passere gennem en enkelt pore.

Proteinet, som skal bæres til kernen, skal binde til alpha importin. Beta-importen binder dette kompleks til en ydre ring. Således formår alfaimporten associeret med proteinet at krydse porekomplekset. Endelig dissocierer beta-importen fra systemet i cytoplasmaet, og alfa-importen dissocieres allerede inde i kernen.

Proteiner af den indre membran

En anden serie af proteiner er specifikke for den indre membran. Imidlertid er størstedelen af ​​denne gruppe af næsten 60 integrerede membranproteiner ikke blevet karakteriseret, selv om det er blevet fastslået, at de interagerer med lamina og med chromatin..

Hver gang er der flere beviser, der understøtter forskellige og væsentlige funktioner for den indre atommembran. Det ser ud til at spille en rolle i organisationen af ​​kromatin, i udtrykket af gener og i metabolismen af ​​genetisk materiale.

Faktisk er det blevet opdaget, at placeringen og den fejlagtige funktion af de proteiner, der udgør den indre membran, er forbundet med et stort antal sygdomme hos mennesker..

Proteiner af den ydre membran

Den tredje klasse af specifikke proteiner i den nukleare membran befinder sig i den ydre del af strukturen. Det er en meget heterogen gruppe af integrerede membranproteiner, der deler et fælles domæne kaldet KASH.

Proteinerne, der findes i det ydre område, danner en slags "bro" med de interne kernemembranproteiner.

Disse fysiske forbindelser mellem cytoskelet og chromatin synes at være relevante for begivenhederne af transkriptions-, replikations- og DNA-reparationsmekanismer.

Proteiner af bladet

Den endelige gruppe af proteiner fra den nukleare membran dannes af arkets proteiner, en ramme dannet af mellemliggende filamenter, som består af ark af type A og B. Arket har en tykkelse på 30 til 100 nanometer.

Lamina er en afgørende struktur, som giver stabilitet til kernen, især i væv, som konstant udsættes for mekaniske kræfter, såsom muskelvæv..

I lighed med de indre proteiner i nuklearmembranen er mutationer i lamina intimt relateret til et stort antal meget forskelligartede menneskelige sygdomme.

Derudover findes der flere og flere beviser, der relaterer sig til det nukleare lamina med aldring. Alt dette fremhæver betydningen af ​​nukleare membranproteiner i cellens overordnede funktion.

Kerne membran i planter

I plantedrykket er kernekilden et meget vigtigt membran system, selv om det har været meget lidt studeret. Selvom der ikke findes nogen præcis viden om de proteiner, der udgør kernemembranen i højere planter, er der vist visse forskelle med resten af ​​kongeriget.

Planter ikke har sekvenser homologe til bladene og i stedet for centrosomer, er kernemembranen der virker som mikrotubulus organisering center.

Af denne grund er undersøgelsen af ​​interaktionerne af den nukleare kuvert i planter med elementerne i cytoskelettet et emne for relevant undersøgelse.

referencer

1. Alberts, B., & Bray, D. (2006). Introduktion til cellebiologi. Ed. Panamericana Medical.
2. Eynard, A. R., Valentich, M. A., & Rovasio, R. A. (2008). Histologi og embryologi af mennesket: cellulære og molekylære baser. Ed. Panamericana Medical.
3. Hetzer M. W. (2010). Den nukleare kuvert. Cold Spring Harbor perspektiver i biologi, 2(3), a000539.
4. Meier, I. (2008). Funktionel organisering af plantekernen. Springer.
5. Ross, M.H., & Pawlina, W. (2006). Histologi. Lippincott Williams & Wilkins.
6. Welsch, U. & Sobotta, J. (2008). histologi. Ed. Panamericana Medical.
7. Young, B., Woodford, P., & O'Dowd, G. (Eds.). (2014). Wheater. Funktionel histologi: Tekst og Atlas i farve. Elsevier Health Sciences.