KODOLPLAZMA: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA UN FUNKCIJAS - ANATOMIJA UN FIZIOLOĢIJA - 2025

Nucleoplasm ir viela, kurā DNS un citi kodola konstrukcijām, tādām kā nucleoli, ir iestrādātas. Caur kodola membrānu tas ir atdalīts no šūnas citoplazmas, bet caur kodola porām ar to var apmainīties ar materiāliem.

Tās sastāvdaļas galvenokārt ir ūdens un virkne cukuru, jonu, aminoskābju, kā arī olbaltumvielas un fermenti, kas iesaistīti gēnu regulēšanā, starp šiem vairāk nekā 300 proteīniem, izņemot histonus. Faktiski tā sastāvs ir līdzīgs šūnu citoplazmai.

Šajā kodolšķidrumā ir arī nukleotīdi, kas ir “celtniecības bloki”, ko izmanto DNS un RNS veidošanai ar enzīmu un kofaktoru palīdzību. Dažās lielās šūnās, piemēram, acetabularia, nukleoplazma ir skaidri redzama.

Iepriekš tika uzskatīts, ka nukleoplazma sastāv no amorfas masas, kas norobežota kodolā, izņemot hromatīnu un nukleolu. Tomēr nukleoplazmas iekšienē ir olbaltumvielu tīkls, kas atbild par hromatīna un citu kodola sastāvdaļu, ko sauc par kodola matricu, organizēšanu.

Jaunās metodes ir spējušas labāk vizualizēt šo komponentu un noteikt jaunas struktūras, piemēram, kodolkodolu loksnes, olbaltumvielu pavedienus, kas rodas no kodola porām, un RNS apstrādes iekārtas.

Vispārīgais raksturojums

Nukleoplazma, ko sauc arī par "kodola sulu" vai karioplazmu, ir protoplazmas koloīds, kura īpašības ir līdzīgas citoplazmai, salīdzinoši blīvas un bagātas ar dažādām biomolekulām, galvenokārt olbaltumvielām.

Šajā vielā ir atrodams hromatīns un viens vai divi asinsķermenīši, ko sauc par nukleoliem. Šajā šķidrumā ir arī citas milzīgas struktūras, piemēram, Cajal ķermeņi, PML ķermeņi, spirālveida ķermeņi vai kodolieroču speķi.

Cajal ķermenī ir koncentrētas struktūras, kas nepieciešamas kurjera preRNS un transkripcijas faktoru apstrādei.

Kodolenes raibumi, šķiet, ir līdzīgi Cajal ķermeņiem, tie ir ļoti dinamiski un virzās uz reģioniem, kur ir aktīva transkripcija.

Šķiet, ka PML ķermeņi ir vēža šūnu marķieri, jo tie neticami palielina to skaitu kodolā.

Pastāv arī virkne sfērisku kodolieroču, kuru diametrs ir no 0,5 līdz 2 μm, un kurus veido globusi vai fibrili, kas, kaut arī par tiem ziņots veselās šūnās, patoloģisko struktūru gadījumā to biežums ir daudz lielāks.

Turpmāk aprakstītas visatbilstošākās kodola struktūras, kas ir iestrādātas nukleoplazmā:

Nukoli

Kodols ir izcila sfēriska struktūra, kas atrodas šūnu kodolā, un to neierobežo neviena veida biomembrāna, kas tos atdala no pārējā nukleoplazmas.

To veido reģioni, ko sauc par NOR (hromosomu nukleolārie organizatora reģioni), kur atrodas secības, kas kodē ribosomas. Šie gēni ir atrodami noteiktos hromosomu reģionos.

Konkrētā gadījumā ar cilvēkiem tie tiek organizēti hromosomu 13, 14, 15, 21 un 22 satelīta reģionos.

Nukleolā notiek virkne būtisku procesu, piemēram, ribosomu veidojošo apakšvienību transkripcija, apstrāde un salikšana.

No otras puses, atstājot malā tradicionālo funkciju, jaunākie pētījumi atklāja, ka nukleols ir saistīts ar vēža šūnu slāpētāju proteīniem, šūnu cikla regulatoriem un vīrusu daļiņu olbaltumvielām.

Subkodolu teritorijas

DNS molekula nav nejauši izkliedēta šūnas nukleoplazmā, tā ir organizēta ļoti specifiskā un kompaktā veidā ar ļoti konservētu olbaltumvielu komplektu visā evolūcijas laikā, ko sauc par histoniem.

DNS organizēšanas process ļauj mikroskopiskā struktūrā ievest gandrīz četrus metrus ģenētiskā materiāla.

Šo ģenētiskā materiāla un olbaltumvielu asociāciju sauc par hromatīnu. Tas ir organizēts reģionos vai domēnos, kas definēti nukleoplazmā, un var atšķirt divus veidus: euchromatin un heterochromatin.

Eihromatīns ir mazāk kompakts un ietver gēnus, kuru transkripcija ir aktīva, jo atšķirībā no heterohromatīna, kas ir ļoti kompakts, tam ir pieejami transkripcijas faktori un citi proteīni.

Heterohromatīni reģioni ir atrodami perifērijā un eihromatīni vairāk līdz kodola centram, kā arī tuvu kodola porām.

Tāpat hromosomas tiek sadalītas noteiktos kodola apgabalos, ko sauc par hromosomu teritorijām. Citiem vārdiem sakot, hromatīns nav nejauši peldošs nukleoplazmā.

Kodolmatrica

Šķiet, ka dažādu kodolieroču nodalījumu organizāciju nosaka kodolenerģijas matrica.

Tā ir kodola iekšējā struktūra, ko veido loksne, kas savienota ar kodola poru kompleksiem, nukleolārām paliekām un šķiedru un granulētu struktūru kopumu, kas ir sadalīts visā kodolā un aizņem ievērojamu tā tilpumu.

Pētījumos, kas mēģināja raksturot matricu, ir secināts, ka tā ir pārāk daudzveidīga, lai definētu tās bioķīmisko un funkcionālo uzbūvi.

Slānis ir sava veida slānis, kas sastāv no olbaltumvielām ar diapazonu no 10 līdz 20 nm un kas atrodas blakus membrānas iekšējai virsmai. Olbaltumvielu sastāvs mainās atkarībā no pētītās taksonomiskās grupas.

Olbaltumvielas, kas veido lamina, ir līdzīgas starpproduktiem, un papildus kodolindikācijai tām ir globular un cilindriski reģioni.

Runājot par iekšējo kodola matricu, tajā ir liels skaits olbaltumvielu ar saistīšanas vietu MNS un citiem RNS veidiem. Šajā iekšējā matricā notiek DNS replikācija, nenukleolārā transkripcija un post-transkripcijas kurjera preRNS apstrāde.

Kodolskelets

Kodolā ir struktūra, kas ir salīdzināma ar citoskeletu šūnās, kuras sauc par nucleoskeleton un kuras veido tādi proteīni kā aktīns, αII-spetrīns, miozīns un milzu proteīns, ko sauc par titīnu. Tomēr par šīs struktūras esamību joprojām diskutē pētnieki.

Uzbūve

Nukleoplazma ir želejveida viela, kurā var atšķirt dažādas iepriekšminētās kodolstruktūras.

Viens no galvenajiem nukleoplazmas komponentiem ir ribonukleoproteīni, ko veido olbaltumvielas un RNS, kas sastāv no apgabala, kas bagāts ar aromātiskām aminoskābēm un kam ir afinitāte pret RNS.

Kodolā atrodamie ribonukleoproteīni tiek īpaši saukti par mazajiem kodola ribonukleoproteīniem.

Bioķīmiskais sastāvs

Nukleoplazmas ķīmiskais sastāvs ir sarežģīts, ietverot sarežģītas biomolekulas, piemēram, kodolproteīnus un fermentus, kā arī neorganiskus savienojumus, piemēram, sāļus un minerālus, piemēram, kāliju, nātriju, kalciju, magniju un fosforu.

Daži no šiem joniem ir neaizstājami fermentu kofaktori, kas replicē DNS. Tas satur arī ATP (adenozīna trifosfātu) un acetilkoenzīmu A.

Nukleoplazmā ir iestrādāta virkne enzīmu, kas nepieciešami nukleīnskābju sintēzei, piemēram, DNS un RNS. Starp svarīgākajiem ir DNS polimerāze, RNS polimerāze, NAD sintetāze, piruvāta kināze.

Viens no visvairāk izplatītajiem proteīniem nukleoplazmā ir nukleoplastīms, kas ir skābs un pentamerīns proteīns, kam galvas un astes domēni ir nevienlīdzīgi. Tā skābā īpašība ļauj pasargāt histonos esošos pozitīvos lādiņus un to var saistīt ar nukleosomu.

Nukleosomas ir tās lodītes veida struktūras uz kaklarotas, ko veido DNS mijiedarbība ar histoniem. Ir atklātas arī mazas lipīdu molekulas, kas peld šajā pusūdens matricā.

Iespējas

Nukleoplazma ir matrica, kurā notiek virkne būtisku reakciju, lai kodols un šūna kopumā darbotos pareizi. Tā ir vieta, kur notiek DNS, RNS un ribosomu apakšvienību sintēze.

Tas darbojas kā sava veida "matracis", kas papildus tam nodrošina arī materiālu pārvadāšanas līdzekļus, kas aizsargā tajā iegremdētās konstrukcijas.

Tas kalpo kā suspensijas starpprodukts subkodolu struktūrām un arī palīdz saglabāt kodola formu stabilu, piešķirot tam stingrību un stingrību.

Ir pierādīta vairāku metabolisko ceļu esamība nukleoplazmā, tāpat kā šūnu citoplazmā. Šajos bioķīmiskajos ceļos ir glikolīze un citronskābes cikls.

Ziņots arī par pentozes fosfāta ceļu, kas veicina pentozes veidošanos kodolā. Tādā pašā veidā kodols ir NAD ⁺ sintēzes zona , kas darbojas kā dehidrogenāžu koenzīmi.

Messenger preRNA apstrāde

Pre-mRNS apstrāde notiek nukleoplazmā, un tai nepieciešama mazu nukleolāru ribonukleoproteīnu klātbūtne, saīsināti kā snRNP.

Patiešām, viena no vissvarīgākajām aktīvajām darbībām, kas notiek eikariotu nukleoplazmā, ir nobriedušu kurjeru RNS sintēze, apstrāde, transportēšana un eksports.

Ribonukleoproteīni sagrupējas, lai veidotu spiceosomu vai savienojošo kompleksu, kas ir katalītiskais centrs, kas atbild par intronu noņemšanu no kurjeru RNS. RNS molekulu sērija ar augstu uracilu ir atbildīga par intronu atpazīšanu.

Spliciosomu veido apmēram piecas mazas nukleolālas RNS, ko sauc par snRNA U1, U2, U4 / U6 un U5, papildus citu olbaltumvielu līdzdalībai.

Atcerēsimies, ka eikariotos gēnus DNS molekulā pārtrauc nekodējošie reģioni, ko sauc par introniem, kuri ir jālikvidē.

Savienojošajā reakcijā tiek integrēti divi secīgi posmi: nukleofīlais uzbrukums 5 ′ griezuma zonā, mijiedarbojoties ar adenozīna atlikumu, kas atrodas blakus introna 3 ′ zonai (solis, kas atbrīvo eksonu), kam seko eksonu savienība.

Atsauces

1. Brachet, J. (2012). Molekulārā citoloģija V2: šūnu mijiedarbība. Elsevier.
2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Šūnas kodola funkcionālā organizācija un dinamika. Robežas augu zinātnē, 5, 378.
3. Jiménez García, LF (2003). Šūnu un molekulārā bioloģija. Pīrsona izglītība Meksikā.
4. Lammerdings, J. (2011). Kodola mehānika. Visaptverošā fizioloģija, 1 (2), 783. – 807.
5. Pedersons, T. (2000). Pusgadsimta "Kodolmatrica". Šūnas molekulārā bioloģija, 11 (3), 799–805.
6. Pedersons, T. (2011). Ieviests kodols. Aukstā pavasara ostas perspektīvas bioloģijā, 3 (5), a000521.
7. Velšs, U., un Sobotta, J. (2008). Histoloģija. Panamerican Medical Ed.