Общие характеристики, функции и состав ядерной мембраны

Общие характеристики

Ядерная мембрана является одной из наиболее ярких отличительных черт эукариотических клеток. Это высокоорганизованная двойная биологическая мембрана, которая заключает в себе ядерный генетический материал клетки — нуклеоплазму..

Внутри мы находим хроматин, вещество, образованное ДНК, связанной с различными белками, в основном гистонами, которые обеспечивают эффективную упаковку. Он делится на эухроматин и гетерохроматин.

Изображения, полученные с помощью электронной микроскопии, показывают, что наружная мембрана образует континуум с эндоплазматическим ретикулумом, поэтому на ней также закреплены рибосомы. Аналогично, перинуклеарное пространство образует континуум с просветом эндоплазматического ретикулума.

Якорь на стороне нуклеоплазмы во внутренней мембране, мы находим структуру в виде листа, образованного белковыми нитями под названием «ядерная пластинка».

Мембрана ядра перфорирована рядом пор, которые позволяют регулировать движение веществ между ядерным и цитоплазматическим поведением. Например, считается, что у млекопитающих насчитывается в среднем около 3000 или 4000 пор..

Есть очень компактные массы хроматинов, которые прилипают к внутренней мембране оболочки, за исключением областей, где существуют поры.

состав

Ядерная оболочка образована двумя липидными бислоями, образованными типичными фосфолипидами, с несколькими интегральными белками. Пространство между двумя мембранами называется внутримембранозным или перинуклеарным пространством, которое продолжается светом эндоплазматического ретикулума..

На внутренней стороне внутренней ядерной мембраны имеется характерный слой, образованный промежуточными филаментами, называемыми ядерными пластинками, прикрепленными к белкам внутренней мембраны с помощью гетерохромарина Н.

Ядерная оболочка имеет множество ядерных пор, которые содержат комплексы ядерных пор. Это цилиндрические структуры, состоящие из 30 нуклеопоринов (они будут подробно описаны ниже). С центральным диаметром около 125 нм.

Белки ядерной мембраны

Несмотря на преемственность с сетью, как внешняя, так и внутренняя мембрана представляют группу специфических белков, которые не обнаружены в эндоплазматической сети. Наиболее выдающимися являются следующие:

нуклеопорины

Среди этих специфических белков ядерной мембраны у нас есть нуклеопорины (также известные в литературе как Nups). Они образуют структуру, называемую комплексом ядерных пор, который состоит из ряда водных каналов, которые обеспечивают двунаправленный обмен белков, РНК и других молекул..

Другими словами, нуклеопорины функционируют как своего рода молекулярные «двери», которые очень избирательно опосредуют прохождение разных молекул..

Гидрофобное внутреннее пространство канала исключает определенные макромолекулы в зависимости от размера макромолекулы и уровня ее полярности. Небольшие молекулы, приблизительно менее 40 кДа или гидрофобные, могут пассивно диффундировать через комплекс пор..

Напротив, полярные молекулы, которые больше, нуждаются в ядерном транспортере, чтобы войти в ядро.

Транспортировка через комплекс ядерных пор

Транспортировка через эти комплексы достаточно эффективна. Только 100 молекул гистонов в минуту могут проходить через одну пору.

Белок, который должен быть перенесен в ядро, должен связываться с альфа-импортином. Бета-импортин связывает этот комплекс с внешним кольцом. Таким образом, альфа-импортин, связанный с белком, способен пересекать поровый комплекс. Наконец, бета-импортин диссоциирует от системы в цитоплазме, а альфа-импортин диссоциирует уже внутри ядра..

Белки внутренней мембраны

Другая серия белков специфична для внутренней мембраны. Однако большая часть этой группы из почти 60 интегральных мембранных белков не была охарактеризована, хотя было установлено, что они взаимодействуют с пластинкой и хроматином..

Каждый раз появляется все больше доказательств того, что поддерживает различные и важные функции для внутренней ядерной мембраны. По-видимому, он играет роль в организации хроматина, в экспрессии генов и в метаболизме генетического материала..

Фактически, было обнаружено, что местоположение и ошибочная функция белков, которые составляют внутреннюю мембрану, связаны с большим количеством заболеваний у людей..

Белки наружной мембраны

Третий класс специфических белков ядерной мембраны находится во внешней части указанной структуры. Это очень гетерогенная группа интегральных мембранных белков, которые имеют общий домен под названием KASH.

Белки, обнаруженные во внешней области, образуют своего рода «мост» с белками внутренней ядерной мембраны..

Эти физические связи между цитоскелетом и хроматином, по-видимому, имеют отношение к событиям транскрипции, репликации и механизмам репарации ДНК..

Белки клинка

Последняя группа белков ядерной мембраны образована белками листа, каркас, образованный промежуточными нитями, которые состоят из листов типа А и В. Толщина листа составляет от 30 до 100 нанометров..

Пластинка является важной структурой, которая обеспечивает стабильность ядра, особенно в тканях, которые находятся в постоянном воздействии механических сил, таких как мышечная ткань.. Подобно внутренним белкам ядерной мембраны, мутации в пластине тесно связаны с большим количеством очень разнообразных заболеваний человека.

Подобно внутренним белкам ядерной мембраны, мутации в пластине тесно связаны с большим количеством очень разнообразных заболеваний человека..

Кроме того, обнаруживается все больше и больше свидетельств, касающихся ядерной пластинки при старении

Все это подчеркивает важность белков ядерной мембраны в общем функционировании клетки

Свойства ядра

1. Ядро — важная клеточная органелла, которая присутствует в эукариотической клетке.
2. Впервые описано Робертом Брауном как клеточная органелла.
3. Флемминг назвал её хроматином.
4. Двухмембранная.
5. Состоит из генетического материала. 
6. Наличие ядра — одна из отличительных черт эукариотической клетки. 
7. Вся клеточная деятельность направляется и координируется ядром.
8. В прокариотической клетке истинное ядро ​​отсутствует.
9. В случае эукариотической клетки ядро ​​присутствует во всех клетках, кроме эритроцитов и клеток ситовой трубки (флоэмы). 
10. В разных типах клеток разное количество ядер. 
11. Большинство клеток состоит только из одного типа ядер, в то время как некоторые из них состоят из двух ядер, то есть двухъядерных. 
12. Многоядерная клетка состоит из двух и более ядер. Пример: слизистая плесень.
13. Размер ядра 5-25 мкм. Это самые крупные органеллы. 
14. Она занимает около 8% от общего объема ячейки.
15. Ядро бывает разной формы: круглой, овальной, эллиптической или дольчатой.
16. В животной клетке она находится в центре.
17. В растительной клетке она присутствует на периферии. Это потому, что в центре находится большая вакуоль, заполненная водой.

§ 14. Ядро клетки

Ядро — это обязательный компонент любой эукариотической клетки. В большинстве клеток имеется одно ядро, но существуют также двуядерные и многоядерные клетки. Например, у инфузории туфельки два ядра, а в клетках некоторых водорослей и грибов, в поперечнополосатых мышечных волокнах — несколько. Зрелые клетки ситовидных трубок покрытосеменных растений и эритроциты млекопитающих лишены ядер. Такие клетки утрачивают ядро в процессе развития, теряя способность к размножению.

Строение ядра. Обычно ядро имеет шаровидную или яйцевидную форму, однако в некоторых клетках форма ядра может быть иной: веретеновидной, линзовидной, подковообразной и др. Размеры клеточных ядер также отличаются. Тем не менее, несмотря на эти различия, все ядра устроены одинаково. Ядро клетки состоит из ядерной оболочки, ядерного сока, хроматина и одного или нескольких ядрышек (рис. 14.1).

Ядерная оболочка отделяет содержимое ядра от гиалоплазмы. Она состоит из двух мембран — наружной и внутренней, между которыми находится межмембранное пространство. Наружная мембрана ядра непосредственно переходит в мембрану эндоплазматической сети, на ее поверхности располагаются рибосомы. На внутренней мембране рибосомы отсутствуют.

В  некоторых местах ядерной оболочки имеются круглые сквозные отверстия — ядерные поры (см. рис. 14.1). Благодаря им происходит обмен различными материалами между ядром и гиалоплазмой. *Ядерные поры образованы сложно организованными белковыми структурами, регулирующими транспорт веществ. Количество пор в одном ядре обычно составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч и может меняться в зависимости от метаболической активности клетки.* Через ядерные поры из ядра в гиалоплазму выходят молекулы мРНК, тРНК, субъединицы рибосом. Из гиалоплазмы в ядро поступают АТФ, нуклеотиды, различные ионы, белки и другие вещества. *Небольшие молекулы и ионы проходят через ядерные поры за счет диффузии. Крупные молекулы транспортируются избирательно, путем активного транспорта.*

Ядерный сок представляет собой водный раствор, содержащий различные органические и неорганические вещества. По составу и свойствам ядерный сок сходен с гиалоплазмой. Он заполняет внутреннее пространство ядра и является средой протекания всех внутриядерных процессов. В ядерный сок погружены хроматин и ядрышки.

Хроматин — это нитевидные структуры ядра, образованные линейными молекулами ДНК и специальными белками. Белки обеспечивают упаковку длинных молекул ДНК в более компактные структуры. В неделящейся клетке хроматин может равномерно распределяться в объеме ядра или располагаться отдельными сгустками.

Ядрышко представляет собой плотное округлое образование, не ограниченное собственной мембраной. *Оно состоит из белков, РНК, ДНК и формируется в области расположения так называемых ядрышковых организаторов — участков ДНК, содержащих информацию о структуре рРНК.* В ядре может быть одно или несколько ядрышек, они могут появляться и исчезать. В ядрышке осуществляется синтез рРНК. Здесь они приобретают определенную пространственную конфигурацию и соединяются с особыми белками, поступающими из цитоплазмы. Таким образом в ядрышке происходит сборка отдельных субъединиц рибосом.

В начале деления клетки ядрышки исчезают, ядерная оболочка распадается на отдельные фрагменты, ядерный сок смешивается с гиалоплазмой. Поэтому в делящейся клетке ядро отсутствует.

Функции ядра. Клеточное ядро содержит молекулы ДНК. Следовательно, оно осуществляет хранение наследственной информации клетки. В ядре информация о первичной структуре белков переписывается с молекул ДНК на молекулы мРНК, которые переносят ее в цитоплазму к месту синтеза белков. Субъединицы рибосом, в которых происходит синтез белков, и молекулы тРНК, участвующие в этом процессе, также образуются в ядре. Таким образом, ядро обеспечивает не только хранение, но и реализацию наследственной информации. Оно управляет всеми процессами жизнедеятельности клетки, определяя (путем синтеза молекул мРНК), какие белки и в какое время должны синтезироваться в рибосомах.

Функции

Основными функциями ядра являются:

• контроль всех процессов жизнедеятельности клетки, в том числе синтез белков;
• синтез некоторых белков, рибосом, нуклеиновых кислот;
• хранение генетического материала;
• передача ДНК следующим поколениям при делении.

Клетка без ядра погибает. Однако клетки с пересаженным ядром восстанавливают жизнеспособность, получая генетическую информацию клетки-донора.

Что мы узнали?

Ядро образуют двойная мембрана, нуклеоплазма, ядрышко. Мембрана осуществляет транспорт веществ в цитоплазму и обратно и образует ЭПР вокруг ядра. Нуклеоплазма заполняет ядро и содержит множество веществ, в том числе хроматин, отвечающий за передачу наследственной информации. Ядрышко – уплотнение нуклеоплазмы, осуществляющее синтез рибосом и хроматина.

1. /10

   Вопрос 1 из 10

Ссылки

1. Альбертс Б. и Брей Д. (2006). Введение в клеточную биологию. Panamerican Medical Ed.
2. Эйнард, А.Р., Валентич, М.А., и Ровазио, Р.А. (2008). Гистология и эмбриология человека: клеточные и молекулярные основы. Panamerican Medical Ed.
3. Hetzer MW (2010). Ядерная оболочка. Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии, 2 (3), a000539.
4. Мейер, И. (2008). Функциональная организация ядра растения. Springer.
5. Росс, М.Х., и Павлина, В. (2006). Гистологии. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.
6. Велш, У., и Соботта, Дж. (2008). Гистологии. Panamerican Medical Ed.
7. Янг Б., Вудфорд П. и О’Дауд Г. (ред.). (2014). Wheater. Функциональная гистология: текст и атлас в цвете. Elsevier Health Sciences.

Ссылки[]

Органоиды эукариотической клетки

Акросома • Аппарат Гольджи • Вакуоль • Везикула • Клеточная мембрана • Клеточная стенка • Лизосома • Меланосома • Миофибриллы • Митохондрия • Пероксисома • Пластиды • Реснички/Жгутики • Рибосома • Сократительная вакуоль • Стигма • Хлоропласты • Центросома • Цитоплазма • Эндоплазматический ретикулум • Ядро • Ядрышко