Kärnmembran allmänna egenskaper, funktioner och komposition



den kärnmembran, nukleärt kuvert eller kardiotheca, är ett biologiskt membran, bildat av ett dubbelskikt av lipid natur som omger det genetiska materialet av eukaryota celler.

Det är en ganska komplex struktur och utrustad med ett exakt reglersystem, bildat av två bilayers: ett inre membran och en yttre. Utrymmet mellan de två membranen kallas perukleärt utrymme och har en approximativ bredd av 20 till 40 nanometer.

Yttermembranet bildar ett kontinuum med endoplasmatisk retikulum. Av den anledningen har den ribosomer förankrad i sin struktur.

Membranet kännetecknas av närvaron av kärnporer som förmedlar trafiken av ämnen från insidan av kärnan till cellens cytoplasma och vice versa.

Mätningen av molekyler mellan dessa två fack är ganska trångt. RNA och ribosomala subenheter måste överföras ständigt från kärnan till cytoplasman, medan histoner, DNA, RNA-polymeras och andra substanser som är nödvändiga för kärnaktivitet måste importeras från cytoplasman till kärnan..

Kärnmembranet innehåller ett betydande antal proteiner som är involverade i kromatinorganiseringen och även i reglering av gener.

index

  • 1 Allmänna egenskaper
  • 2 Funktion
  • 3 träning
  • 4 Sammansättning
    • 4.1 Proteiner av kärnmembranet
    • 4.2 Nukleoporiner
    • 4.3 Transport genom kärnpopomplexet
    • 4.4 Proteiner i det inre membranet
    • 4,5 Proteiner i det yttre membranet
    • 4.6 Proteiner av bladet
  • 5 Kärnmembran i växter
  • 6 referenser

Allmänna egenskaper

Kärnmembranet är ett av de mest framträdande särdragen hos eukaryota celler. Det är ett högorganiserat dubbelbiologiskt membran, som omsluter cellens kärnegenetiska material - nukleoplasman.

Inuti hittar vi kromatin, ett ämne som bildas av DNA kopplat till olika proteiner, främst histoner som möjliggör effektiv förpackning. Det är uppdelat i eukromatin och heterochromatin.

Bilder som erhållits genom elektronmikroskopi avslöjar att det yttre membranet bildar ett kontinuum med endoplasmatisk retikulum, så det har också ribosomer förankrade i membranet. På liknande sätt bildar det perinukleära utrymmet ett kontinuum med loppet i endoplasmatisk retikulum.

Förankrad på nukleoplasmens sida i det inre membranet, finner vi en struktur i form av ett ark som bildas av proteinfilament som kallas "nuclear lamina".

Kärnmembranet är perforerat av en serie porer som tillåter reglerad trafik av ämnen mellan kärn- och cytoplasmatiskt beteende. I däggdjur beräknas till exempel att det finns i genomsnitt cirka 3000 eller 4000 porer.

Det finns mycket kompakta massor av kromatiner som adheres till det inre membranet i kuvertet, med undantag av områden där porer finns.

funktion

Kärnmembrans mest intuitiva funktion är att upprätthålla en separation mellan nukleoplasman - kärnans innehåll - och cellens cytoplasma.

På detta sätt förblir DNA: en säker och isolerad från de kemiska reaktioner som äger rum i cytoplasman och kan påverka det genetiska materialet negativt.

Denna barriär ger en fysisk separation av kärnprocesser, såsom transkription och cytoplasmatiska processer, såsom översättning.

Den selektiva transporten av makromolekylerna mellan kärnans inre och cytoplasma sker tack vare närvaron av kärnporer och möjliggör reglering av generens uttryck. Till exempel, när det gäller pre-messenger RNA-splitsning och nedbrytning av mogna budbärare.

Ett av huvudelementen är kärnarket. Detta hjälper till att ge stöd till kärnan, förutom att tillhandahålla en förankringsplats för kromatinfibrer.

Sammanfattningsvis är kärnmembranet inte en passiv eller statisk barriär. Detta bidrar till organisationen av kromatin, till generens uttryck, till förankringen av kärnan till cytoskeletten, till celldelningsprocesserna och eventuellt till andra funktioner..

utbildning

Under processerna av kärnavdelning är bildandet av ett nytt kärnkuvert nödvändigt, eftersom membranet så småningom försvinner.

Detta bildas av vesikulära komponenter från den grova endoplasmatiska retikulaten. Mikrotubuli och cellulära motorer i cytoskeletten deltar aktivt i denna process.

komposition

Kärnämnehöljet bildas av två lipid-bilayers bildade av typiska fosfolipider, med flera integrella proteiner. Utrymmet mellan de två membranen kallas intramembranöst eller perinucleärt utrymme, vilket fortsätter med ljuset av endoplasmatisk retikulum.

På insidan av det inre kärnmembranet finns ett distinkt skikt bildat av mellanliggande filament, benämnt kärnlamina, fäst vid proteinerna i det inre membranet med hjälp av heterochromarin H.

Nukleära kuvertet har många kärnporer, som innehåller kärnporerna. Dessa är cylinderformade strukturer som består av 30 nukleoporiner (dessa kommer att beskrivas djupt senare). Med en central diameter på ca 125 nanometer.

Kärnmembranproteiner

Trots kontinuiteten i retikulumet, presenterar både det yttre och det inre membranet en grupp specifika proteiner som inte finns i endoplasmatisk retikulum. De mest framstående är följande:

nucleoporins

Bland dessa specifika proteiner i kärnmembranet har vi nukleoporinerna (även känd i litteraturen som Nups). De bildar en struktur som heter kärnporekomplexet, som består av en serie vattenbaserade kanaler som möjliggör dubbelriktad utbyte av proteiner, RNA och andra molekyler.

Med andra ord fungerar nukleoporinerna som en slags molekylära "dörrar" som, mycket selektivt, förmedlar passagen av olika molekyler.

Den hydrofoba inre av kanalen utesluter vissa makromolekyler, beroende på makromolekylens storlek och dess polaritetsnivå. Små molekyler, ungefär mindre än 40 kDa, eller hydrofoba kan diffundera passivt genom porekomplexet.

I motsats därtill är polära molekyler som är större behöver en kärntransportör för att komma in i kärnan.

Transport genom kärnporpomplexet

Transport genom dessa komplex är ganska effektiv. Endast 100 molekyler histoner per minut kan passera genom en enda pore.

Proteinet som måste transporteras till kärnan måste binda till alfabetet. Betalimporten binder detta komplex till en yttre ring. Sålunda lyckas alfaimporten associerad med proteinet att passera porekomplexet. Slutligen dissocierar beta-importen från systemet i cytoplasman och alfa-importen dissocieras redan inuti kärnan.

Proteiner i det inre membranet

En annan serie proteiner är specifika för det inre membranet. Majoriteten av denna grupp av nästan 60 integrerade membranproteiner har emellertid inte karakteriserats, fastän det har fastställts att de interagerar med lamina och med kromatin..

Varje gång finns det fler bevis som stöder olika och väsentliga funktioner för det inre kärnmembranet. Det verkar spela en roll i organisationen av kromatin, i uttryck av gener och i metabolismen av genetiskt material.

Faktum är att det har upptäckts att placeringen och felaktig funktion hos proteinerna som utgör det inre membranet är kopplade till ett stort antal sjukdomar hos människor..

Proteiner i det yttre membranet

Den tredje klassen av specifika proteiner i kärnmembranet ligger i den yttre delen av strukturen. Det är en mycket heterogen grupp av integrerade membranproteiner som delar en gemensam domän kallad KASH.

Proteinerna som finns i den yttre regionen bildar en slags "bro" med de inre kärnmembranproteinerna.

Dessa fysiska samband mellan cytoskeletten och kromatinet tycks vara relevanta för händelserna för transkriptions-, replikations- och DNA-reparationsmekanismer.

Bladets proteiner

Den slutgiltiga gruppen av proteiner i kärnmembranet bildas av arkets proteiner, en ram bildad av mellanfilament som består av ark av typ A och B. Skivan har en tjocklek av 30 till 100 nanometer.

Lamina är en viktig struktur som ger stabilitet till kärnan, särskilt i vävnader som ständigt utsätts för mekaniska krafter, såsom muskelvävnad..

På liknande sätt som kärnmembrans inre proteiner är mutationer i lamina intimt relaterade till ett stort antal mycket olika humana sjukdomar.

Dessutom finns allt fler bevis som hänför sig till kärnlaminatet med åldrande. Allt detta belyser vikten av kärnmembranproteiner i cellens övergripande funktion.

Kärnmembran i växter

I växtriket är kärnämnehöljet ett mycket viktigt membransystem, även om det har blivit mycket litet studerat. Även om det inte finns någon exakt kunskap om proteinerna som utgör kärnmembranet i högre växter, har vissa skillnader påpekats med övriga kungariket.

Växterna har inte sekvenser som är homologa till laminaten och i stället för centrosomerna är det kärnmembranet som fungerar som organiseringscentrum för mikrotubuli.

Av denna anledning är studien av kärnämnesomslagets växelverk i växter med elementen i cytoskeletten ett föremål för relevant studie.

referenser

  1. Alberts, B., & Bray, D. (2006). Introduktion till cellbiologi. Ed. Panamericana Medical.
  2. Eynard, A. R., Valentich, M. A., & Rovasio, R. A. (2008). Histologi och embryologi hos människa: cellulära och molekylära baser. Ed. Panamericana Medical.
  3. Hetzer M. W. (2010). Nukleär kuvert. Cold Spring Harbor perspektiv inom biologi, 2(3), a000539.
  4. Meier, I. (2008). Funktionell organisering av växtkärnan. 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. (red.). (2014). Wheater. Funktionell histologi: Text och Atlas i färg. Elsevier Health Sciences.