נוקלאופלזמה: מאפיינים, מבנה ותפקודים - אנטומיה ופיזיולוגיה - 2025

Nucleoplasm הוא החומר שבו DNA ומבנים גרעיניים אחרים, כגון nucleoli, מוטבעים. הוא מופרד מהציטופלזמה של התא דרך הממברנה של הגרעין, אך יכול להחליף עימו חומרים דרך נקבוביות הגרעין.

מרכיביה הם בעיקר מים וסדרת סוכרים, יונים, חומצות אמינו, חלבונים ואנזימים המעורבים בוויסות הגנים, בין אלה יותר מ- 300 חלבונים שאינם היסטונים. למעשה, הרכבו דומה לזה של ציטופלזמה התאית.

בתוך הנוזל הגרעיני הזה נמצאים גם נוקלאוטידים, שהם "אבני הבניין" המשמשים לבניית DNA ו- RNA, בעזרת אנזימים וקופקטורים. בכמה תאים גדולים, כמו אצטבולריה, נראית הברורה הגרעין.

בעבר חשבו שהנוקלאופלזמה מורכבת ממסה אמורפית הסגורה בגרעין, למעט כרומטין וגרעין. עם זאת, בתוך הגרעין מתרחשת רשת חלבון האחראית על ארגון הכרומטין ורכיבים אחרים בגרעין, המכונה מטריקס גרעיני.

טכניקות חדשות הצליחו לדמיין טוב יותר רכיב זה ולזהות מבנים חדשים כמו יריעות פנים גרעיניות, חוטי חלבון המגיחים מהנקבוביות הגרעיניות ומכונות העיבוד של ה- RNA.

מאפיינים כלליים

הגרעין, המכונה גם "מיץ גרעיני" או קריאופלסמה, הוא קולואיד פרוטופלמזי עם תכונות הדומות לציטופלזמה, צפוף יחסית ועשיר בביולקולקציות שונות, בעיקר חלבונים.

כרומטין וגופה אחת או שתיים הנקראות נוקלאולי נמצאים בחומר זה. יש גם מבנים עצומים אחרים בנוזל זה כמו גופי קייג'ל, גופי PML, גופי ספירלה או כתמים גרעיניים.

המבנים הנחוצים לעיבוד של preRNA של מסרים וגורמי שעתוק מרוכזים בגופי קאג'ל.

נראה שכתמי הגרעין דומים לגופי קג'אל, הם מאוד דינמיים ומתקדמים לעבר אזורים בהם התמלול פעיל.

נראה כי גופי PML הם סמנים לתאי סרטן, מכיוון שהם מגדילים בצורה מדהימה את מספרם בתוך הגרעין.

ישנה גם סדרה של גופים גרעיניים כדוריים הנעים בקוטר של 0.5 ל -2 מיקרומטר, המורכבים מכדורים או סיבים, שלמרות שדווחו בתאים בריאים, התדירות שלהם גבוהה בהרבה במבנים פתולוגיים.

המבנים הגרעיניים הרלוונטיים ביותר המוטמעים בגרעין מתוארים להלן:

Nucleoli

הגרעין הוא מבנה כדורי יוצא מן הכלל הנמצא בתוך גרעין התאים ואינו מתוחם על ידי שום סוג של ביוממברנה המפרידה ביניהם משאר הגרעין.

זה מורכב מאזורים המכונים NORs (אזורים ארגוניים גרעיניים כרומוזומליים) שבהם נמצאים הרצפים המקודדים לריבוזומים. גנים אלה נמצאים באזורים ספציפיים בכרומוזומים.

במקרה הספציפי של בני האדם הם מאורגנים באזורי הלוויין של הכרומוזומים 13, 14, 15, 21 ו 22.

גרעין מתרחשת סדרה של תהליכים חיוניים, כגון שעתוק, עיבוד והרכבה של יחידות המשנה המרכיבות ריבוזומים.

מצד שני, בהשאיר בצד את תפקודו המסורתי, מחקרים אחרונים מצאו כי הגרעין קשור לחלבוני מדכאי תאים סרטניים, מווסת מחזור תאים, וחלבונים מחלקיקים ויראליים.

שטחים תת-גרעיניים

מולקולת ה- DNA אינה מפוזרת באופן אקראי בגרעין התא, היא מאורגנת באופן ספציפי וקומפקטי ביותר עם קבוצה של חלבונים שמורים מאוד לאורך האבולוציה הנקראת היסטונים.

תהליך ארגון ה- DNA מאפשר הכנסת כמעט ארבעה מטרים של חומר גנטי למבנה מיקרוסקופי.

קשר זה של חומר גנטי וחלבון נקרא כרומטין. זה מסודר באזורים או תחומים המוגדרים בגרעין העיכול, וניתן להבחין בשני סוגים: אושרומטין והטרוכרומטין.

אוקראומטין פחות קומפקטי ומקיף גנים שהתמלול שלהם פעיל, מכיוון שלגורמי התמלול וחלבונים אחרים יש גישה אליו בניגוד להטרוכרומטין שהוא קומפקטי ביותר.

אזורי הטרוכרומטין נמצאים בפריפריה ואאודרומטין יותר למרכז הגרעין, וגם קרוב לנקבוביות הגרעין.

באופן דומה, הכרומוזומים מופצים באזורים ספציפיים בתוך הגרעין הנקראים טריטוריות כרומוזומליות. במילים אחרות, הכרומטין אינו צף באקראי בגרעין.

מטריצה ​​גרעינית

נראה כי ארגון התאים הגרעיניים השונים מוכתב על ידי המטריצה ​​הגרעינית.

זהו מבנה פנימי של הגרעין המורכב מגיליון המשודך למתחמי נקבוביות גרעין, שרידים גרעיניים וקבוצה של מבנים סיביים וגרגירים המופצים ברחבי הגרעין התופסים נפח משמעותי ממנו.

מחקרים שניסו לאפיין את המטריצה ​​הגיעו למסקנה שהיא מגוונת מכדי להגדיר את האיפור הביוכימי והתפקודי שלה.

הלמינה היא סוג של שכבה המורכבת מחלבונים שנעה בין 10 ל -20 ננומטר והיא צמודת לפנים הפנימיים של קרום הליבה. הרכב החלבונים משתנה בהתאם לקבוצה הטקסונומית שנחקרה.

החלבונים המרכיבים את הלמינה דומים לחוטי הביניים ובנוסף לאיתות גרעיני הם בעלי אזורים כדוריים וגליליים.

באשר למטריצה ​​הגרעינית הפנימית, הוא מכיל מספר גבוה של חלבונים עם אתר מחייב ל- RNA messenger וסוגים אחרים של RNA. במטריקס פנימי זה מתרחש עיבוד שכפול של DNA, תעתיק לא גרעיני ועיבוד מסר פרסום טרנס-תסריטיוני.

שלד גרעיני

בתוך הגרעין יש מבנה הדומה לציטוס שלד בתאים המכונים גרעין השלד המורכב מחלבונים כמו אקטין, αII-ספקטרין, מיוזין והחלבון הענק הנקרא טיטין. עם זאת, קיומו של מבנה זה מתלבט עדיין על ידי החוקרים.

מִבְנֶה

הגרעין הוא חומר ג'לטיני בו ניתן להבחין בין מבנים גרעיניים שונים, שהוזכרו לעיל.

אחד המרכיבים העיקריים של הגרעין הם ריבונוקלאופרוטאינים המורכבים מחלבונים ו- RNA המורכבים מאזור עשיר בחומצות אמיניות ארומטיות עם זיקה ל RNA.

הריבונוקלאופרוטאינים המצויים בגרעין נקראים באופן ספציפי ריבונוקלאופרוטאינים גרעיניים.

הרכב ביוכימי

ההרכב הכימי של הגרעין הוא מורכב, כולל ביומולקולות מורכבות כמו חלבונים ואנזימים גרעיניים, וגם תרכובות אנאורגניות כמו מלחים ומינרלים כמו אשלגן, נתרן, סידן, מגנזיום וזרחן.

חלק מהיונים הללו הם קופקטורים חיוניים של אנזימים המשכפלים DNA. הוא מכיל גם ATP (אדנוזין טריפוספט) ואצטיל קואנזים A.

סדרה של אנזימים הנחוצים לסינתזה של חומצות גרעין, כמו DNA ו- RNA, משובצים בגרעין. בין החשובים ביותר הם פולימראז DNA, פולימראז RNA, סינתז NAD, קינוב פירובט, בין היתר.

אחד החלבונים השכיחים ביותר בגרעין הוא נוקלאופלסטים, שהוא חלבון חומצי וחומש שיש לו תחומים לא שווים בראש ובזנב. המאפיין החומצי שלו מצליח להגן על המטענים החיוביים הקיימים בהיסטונים ומצליח להתחבר לגרעין.

נוקלאוזומים הם אותם מבנים דמויי חרוזים על שרשרת הנוצרים על ידי אינטראקציה של DNA עם היסטונים. מולקולות שומנים קטנות התגלו גם הן הצפות במטריקס מטר-מימי זה.

מאפיינים

הגרעין הוא המטריקס בו מתרחשות סדרה של תגובות חיוניות לתפקוד תקין של הגרעין והתא בכלל. זהו האתר בו מתרחשת סינתזה של יחידות DNA, RNA ותת-ריבוזומלי.

זה עובד כסוג של "מזרון" המגן על המבנים הטובלים בו, בנוסף לספק אמצעי הובלת חומרים.

זה משמש כמתווך ביניים למבנים תת גרעיניים ומסייע גם לשמור על צורת הגרעין יציבה, מה שמקנה לו קשיחות וקשיחות.

הוכח קיומם של מספר מסלולי חילוף חומרים בגרעין, כמו בציטופלזמה של התא. בתוך המסלולים הביוכימיים הללו נמצאים גליקוליזה ומחזור חומצות לימון.

דווח גם על מסלול הפוספט הפוספט, התורם את הפנטוזות לגרעין. באופן דומה, הגרעין הוא אזור סינתזה של NAD ⁺ , המתפקד כקואנזימים של דה-הידרוגנזים.

עיבוד מסר-רנה של Messenger

עיבוד של טרום mRNA מתרחש בגרעין-הדם ומחייב נוכחות של ריבונוקלאופרוטאינים גרעיניים קטנים, המקוצרים ל- snRNP.

אכן, אחת הפעילויות הפעילות החשובות ביותר המתרחשת בגרעין האוקריאופלזמה היא הסינתזה, העיבוד, ההובלה והייצוא של RNA של מסרים בוגרים.

הריבונוקלאופרוטאינים מקבצים יחדיו ויוצרים את המתחם השפיץ או השחבור, המהווה מרכז קטליטי האחראי על הסרת האינטרונים מ- RNA המסנג'ר. סדרה של מולקולות RNA עשירות באורציל אחראית על זיהוי האינטרונים.

השברירוזום מורכב מכחמישה RNAs גרעיניים קטנים שנקראים snRNA U1, U2, U4 / U6 ו- U5, בנוסף להשתתפותם של חלבונים אחרים.

נזכור כי באיקריוטים הגנים מופרעים במולקולת ה- DNA על ידי אזורים לא מקודדים הנקראים אינטרונים שיש לחסל.

תגובת השחבור משלבת שני שלבים ברציפות: ההתקפה הנוקליאופילית באזור החתך 5 by על ידי אינטראקציה עם שאריות אדנוזין הסמוכה לאזור 3 of של האינטרון (צעד המשחרר את האקסון), ואחריו איחוד האקסונים.

הפניות

1. ברצ'ט, ג '(2012). ציטולוגיה מולקולרית V2: אינטראקציות תאים. אלזביאר.
2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). ארגון פונקציונלי ודינמיקה של גרעין התא. גבולות במדע הצמח, 5, 378.
3. ג'ימייז גרסיה, LF (2003). ביולוגיה תאית ומולקולרית. פירסון חינוך ממקסיקו.
4. Lammerding, J. (2011). מכניקת הגרעין. פיזיולוגיה מקיפה, 1 (2), 783–807.
5. פדרסון, ט (2000). חצי מאה של "המטריקס הגרעיני." ביולוגיה מולקולרית של התא, 11 (3), 799–805.
6. פדרסון, ט (2011). הגרעין הציג. פרספקטיבות של קפיץ ספרינג הארבור בביולוגיה, 3 (5), a000521.
7. Welsch, U., and Sobotta, J. (2008). היסטולוגיה. פנמריקנית רפואית אד.