นิวเคลียส: ลักษณะโครงสร้างและหน้าที่

นิวเคลียส เป็นสารที่ DNA และโครงสร้างนิวเคลียร์อื่น ๆ เช่นนิวคลีโอลีถูกแช่อยู่ มันถูกแยกออกจากไซโตพลาสซึมของเซลล์ด้วยเมมเบรนแกนกลาง แต่มันสามารถแลกเปลี่ยนวัสดุกับมันผ่านรูขุมขนนิวเคลียร์

ส่วนประกอบหลักของมันคือน้ำและชุดของน้ำตาล, ไอออน, กรดอะมิโน, และโปรตีนและเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมยีน, ในบรรดาโปรตีนมากกว่า 300 ชนิดที่นอกเหนือจากฮิสตัน ในความเป็นจริงแล้วองค์ประกอบของมันคล้ายกับโปรโตปลาสซึมของเซลล์

นิวคลีโอไทด์ยังพบในของเหลวนิวเคลียร์นี้ซึ่งเป็น "บล็อค" ที่ใช้สำหรับการสร้าง DNA และ RNA ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์และปัจจัยร่วม ในเซลล์ที่มีขนาดใหญ่บางแห่งเช่นในอะซิบูลาเทียสามารถมองเห็นนิว คลีโอ พลาส ซึม ได้อย่างชัดเจน

ก่อนหน้านี้มีความคิดว่านิวคลีโอพลาสซึมประกอบด้วยมวลอสัณฐานที่ล้อมรอบในนิวเคลียสไม่รวมโครมาตินและนิวคลีโอลัส อย่างไรก็ตามภายในนิวเคลียสเป็นเครือข่ายโปรตีนที่รับผิดชอบในการจัดระเบียบ chromatin และส่วนประกอบอื่น ๆ ของนิวเคลียสที่เรียกว่าเมทริกซ์นิวเคลียร์

เทคนิคใหม่มีการจัดการเพื่อให้เห็นภาพส่วนนี้ดีขึ้นและระบุโครงสร้างใหม่เช่นแผ่น intranuclear, เส้นใยโปรตีนที่เกิดขึ้นจากรูขุมขนนิวเคลียร์และเครื่องจักรแปรรูป RNA

ลักษณะทั่วไป

นิวเคลียสหรือที่เรียกว่า "น้ำผลไม้นิวเคลียร์" หรือ carioplasma เป็นคอลลอยด์โปรโตพลาสซึมที่มีคุณสมบัติคล้ายกับพลาสซึมค่อนข้างหนาแน่นและอุดมไปด้วยสารชีวโมเลกุลต่าง ๆ โปรตีนส่วนใหญ่

ในสารนี้คือโครมาตินและหนึ่งหรือสอง corpuscles เรียกว่านิวคลีโอลี นอกจากนี้ยังมีโครงสร้างอันมหึมาอื่น ๆ ในของเหลวเช่น Cajal ร่าง PML ร่างเกลียวหรือ จุด นิวเคลียร์อื่น ๆ

ในร่างกายของ Cajal โครงสร้างที่จำเป็นมีความเข้มข้นสำหรับการประมวลผลของ messenger preRNAs และปัจจัยการถอดความ

จุด นิวเคลียร์ดูเหมือนจะคล้ายกับร่างของ Cajal พวกมันมีพลังและเคลื่อนไปสู่ภูมิภาคที่มีการถอดรหัส

ร่างกายของ PML ดูเหมือนจะเป็นตัวบ่งชี้เซลล์มะเร็งเนื่องจากพวกมันเพิ่มจำนวนอย่างไม่น่าเชื่อภายในนิวเคลียส

นอกจากนี้ยังมีชุดของวัตถุนิวคลีลาร์ที่มีรูปร่างเป็นทรงกลมซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 0.5 และ 2 μmซึ่งประกอบด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของกลมหรือ fibrils ที่แม้ว่าพวกเขาจะได้รับรายงานในเซลล์ที่มีสุขภาพดี แต่ความถี่ของมันนั้นสูงกว่า

โครงสร้างนิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องที่สุดที่ฝังอยู่ในนิวคลีโอพลาสม่าได้อธิบายไว้ด้านล่าง:

nucleoli

นิวเคลียสเป็นโครงสร้างทรงกลมที่โดดเด่นซึ่งตั้งอยู่ภายในนิวเคลียสของเซลล์และไม่ถูกคั่นด้วย biomembrane ทุกชนิดที่แยกพวกมันออกจากส่วนที่เหลือของนิวคลีโอพลาสม่า

มันถูกสร้างขึ้นในภูมิภาคที่เรียกว่า NORs ( ภูมิภาคจัดระเบียบนิวเคลียสของโครโมโซม ) ที่ลำดับการเข้ารหัสสำหรับไรโบโซมตั้งอยู่ ยีนเหล่านี้พบได้ในพื้นที่เฉพาะของโครโมโซม

ในกรณีเฉพาะของมนุษย์พวกมันถูกจัดระเบียบในบริเวณดาวเทียมของโครโมโซม 13, 14, 15, 21 และ 22

จำนวนกระบวนการที่ขาดไม่ได้เกิดขึ้นในนิวเคลียสเช่นการถอดความการประมวลผลและการชุมนุมของหน่วยย่อยที่ประกอบขึ้นเป็นไรโบโซม

ในทางกลับกันหากไม่ได้ทำตามหน้าที่ดั้งเดิมการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้พบว่านิวคลีโอลัสนั้นเกี่ยวข้องกับการยับยั้งโปรตีนของเซลล์มะเร็งสารควบคุมวัฏจักรของเซลล์และโปรตีนจากอนุภาคของไวรัส

ดินแดนนิวเคลียร์

โมเลกุลของ DNA นั้นไม่ได้ถูกสุ่มกระจายออกไปในนิวเคลียสของเซลล์ซึ่งถูกจัดเรียงในลักษณะที่มีความเฉพาะเจาะจงและกะทัดรัดพร้อมด้วยชุดของโปรตีนที่ได้รับการอนุรักษ์อย่างสูงตลอดช่วงวิวัฒนาการ

กระบวนการขององค์กร DNA อนุญาตให้นำสารพันธุกรรมเกือบสี่เมตรเข้าสู่โครงสร้างด้วยกล้องจุลทรรศน์

ความสัมพันธ์ของสารพันธุกรรมและโปรตีนนี้เรียกว่าโครมาติน สิ่งนี้ถูกจัดระเบียบในภูมิภาคหรือโดเมนที่กำหนดไว้ในนิวคลีโอพลาสซึมสามารถแยกแยะได้สองประเภท: euchromatin และ heterochromatin

Eucromatin มีขนาดเล็กลงและครอบคลุมยีนที่มีการถอดรหัสเนื่องจากปัจจัยการถอดรหัสและโปรตีนอื่น ๆ สามารถเข้าถึงได้ในทางตรงกันข้ามกับ heterochromatin ซึ่งมีขนาดเล็กมาก

ภูมิภาคเฮเทอโรโครมาตินตั้งอยู่ในบริเวณรอบนอกและยูชารมาตินอยู่ตรงกลางของนิวเคลียสและใกล้กับรูขุมขนด้วยนิวเคลียร์

ในทำนองเดียวกันโครโมโซมจะถูกกระจายในโซนเฉพาะภายในนิวเคลียสที่เรียกว่าดินแดนโครโมโซม กล่าวอีกนัยหนึ่งคือโครมาตินไม่ได้ลอยอยู่ในนิวโตพลาสซึมอย่างสุ่ม

เมทริกซ์นิวเคลียร์

ดูเหมือนว่าองค์กรของช่องนิวเคลียร์ต่าง ๆ จะถูกกำหนดโดยเมทริกซ์นิวเคลียร์

มันเป็นโครงสร้างภายในของแกนกลางที่ประกอบด้วยแผ่นคู่กับคอมเพล็กซ์รูขุมขนนิวเคลียร์, เศษนิวคลีโอลและชุดของโครงสร้างเส้นใยและเม็ดที่กระจายอยู่ทั่วนิวเคลียสซึ่งครอบครองปริมาณที่สำคัญของมัน

การศึกษาที่พยายามกำหนดลักษณะของเมทริกซ์ได้ข้อสรุปว่ามันมีความหลากหลายเกินกว่าที่จะนิยามรัฐธรรมนูญทางชีวเคมีและเชิงหน้าที่

แผ่นเป็นชั้นของโปรตีนคอมโพสิตชั้นที่มีความยาว 10 ถึง 20 นาโนเมตรและถูกวางติดกับใบหน้าด้านในของแกนเมมเบรน รัฐธรรมนูญของโปรตีนนั้นแตกต่างกันไปตามกลุ่มอนุกรมวิธานที่ศึกษา

โปรตีนที่ประกอบเป็นแผ่นคล้ายกับเส้นใยระดับกลางและนอกเหนือจากการส่งสัญญาณนิวเคลียร์แล้วยังมีพื้นที่ทรงกลมและทรงกระบอก

สำหรับเมทริกซ์นิวเคลียร์ภายในนั้นมีโปรตีนจำนวนมากที่มีพื้นที่จับสำหรับ Messenger RNA และ RNA ชนิดอื่น ในเมทริกซ์ภายในนี้เกิดการจำลองแบบดีเอ็นเอการถอดแบบที่ไม่ใช่นิวคลีลาร์และการประมวลผลของ messenger preRNA หลังจากการถอดความ

nucleoskeleton

ภายในนิวเคลียสนั้นมีโครงสร้างที่เปรียบเทียบได้กับเซลล์โครงกระดูกในเซลล์ที่เรียกว่าโครงกระดูกซึ่งประกอบด้วยโปรตีนเช่น actin, αII-spectrin, myosin และโปรตีนยักษ์ที่เรียกว่า titin อย่างไรก็ตามการดำรงอยู่ของโครงสร้างนี้ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันโดยนักวิจัย

โครงสร้าง

นิวโตรพลาสซึมเป็นสารที่มีลักษณะเป็นวุ้นซึ่งคุณสามารถแยกแยะความแตกต่างของโครงสร้างนิวเคลียร์ที่กล่าวถึงข้างต้น

หนึ่งในองค์ประกอบหลักของนิวคลีโอพลาสซึมคือ ribonucleoproteins ซึ่งประกอบด้วยโปรตีนและอาร์เอ็นเอประกอบด้วยส่วนที่อุดมไปด้วยกรดอะมิโนอะโรมาติกกับอาร์เอ็นเอ

ribonucleoproteins ที่พบในนิวเคลียสนั้นเรียกว่า ribonucleoproteins นิวเคลียร์ขนาดเล็กโดยเฉพาะ

องค์ประกอบทางชีวเคมี

องค์ประกอบทางเคมีของนิวคลีโอพลาสม่านั้นมีความซับซ้อนรวมถึงชีวโมเลกุลที่ซับซ้อนเช่นโปรตีนนิวเคลียร์และเอนไซม์และสารประกอบอนินทรีย์เช่นเกลือและแร่ธาตุเช่นโพแทสเซียมโซเดียมแคลเซียมแมกนีเซียมและฟอสฟอรัส

ไอออนเหล่านี้บางส่วนเป็นปัจจัยร่วมที่สำคัญของเอนไซม์ที่จำลองดีเอ็นเอ นอกจากนี้ยังมี ATP (adenosine triphosphate) และ acetyl coenzyme A

ในนิวคลีโอพลาสซึมจะมีชุดของเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกเช่น DNA และ RNA สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ DNA polymerase, RNA polymerase, NAD synthetase, pyruvate kinase และอื่น ๆ

หนึ่งในโปรตีนที่มีมากที่สุดในนิวคลีโอพลาสซึมคือนิวคลีโอพลาสต์ซึ่งเป็นโปรตีนที่เป็นกรดและเพนทาเมอริกซึ่งมีโดเมนไม่เท่ากันบนหัวและหาง คุณสมบัติกรดของมันสามารถป้องกันประจุบวกที่มีอยู่ในฮิสโตนและจัดการเพื่อเชื่อมโยงกับนิวคลีโอโซม

นิวคลีโอโซมเป็นโครงสร้างที่คล้ายกับเม็ดบีทในสร้อยคอซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาระหว่าง DNA กับฮิสโตน โมเลกุลขนาดเล็กของไขมันธรรมชาติยังถูกตรวจพบลอยอยู่ในเมทริกซ์กึ่งโปร่งใสนี้

ฟังก์ชั่น

นิวคลีโอพลาสซึมคือเมทริกซ์ที่มีชุดของปฏิกิริยาที่สำคัญเกิดขึ้นเพื่อการทำงานที่ถูกต้องของนิวเคลียสและเซลล์โดยทั่วไป มันเป็นสถานที่ที่การสังเคราะห์ DNA, RNA และหน่วยย่อยไรโบโซมเกิดขึ้น

มันทำงานเป็น "ที่นอน" ชนิดหนึ่งที่ช่วยปกป้องโครงสร้างที่แช่อยู่ในนั้นรวมทั้งให้วิธีการขนส่งวัสดุ

มันทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการระงับสำหรับโครงสร้าง subnuclear และนอกจากนี้ยังช่วยรักษารูปร่างแกนที่มั่นคงทำให้มันมีความแข็งแกร่งและความแข็ง

การดำรงอยู่ของวิถีทางเมแทบอลิซึมหลายอย่างในนิวโตพลาสซึมได้รับการพิสูจน์เช่นเดียวกับในพลาสซึมของเซลล์ ภายในเส้นทางชีวเคมีเหล่านี้คือ glycolysis และวงจรกรดซิตริก

นอกจากนี้ยังมีรายงานเส้นทางของ pentose phosphate ซึ่งให้ pentose กับนิวเคลียส ในทำนองเดียวกันนิวเคลียสเป็นโซนของการสังเคราะห์ NAD + ซึ่งทำหน้าที่เป็นโคเอนไซม์ของดีไฮโดรจีเนส

กำลังดำเนินการ messenger ก่อน

การประมวลผลของ pre-mRNA นั้นเกิดขึ้นในนิวคลีโอพลาสซึมและต้องการการมีอยู่ของนิโคติน ribonucleoproteins ขนาดเล็กเรียกว่า snRNP

แท้จริงแล้วหนึ่งในกิจกรรมที่สำคัญที่สุดที่เกิดขึ้นในนิวเคลียสยูคาริโอตคือการสังเคราะห์การแปรรูปการขนส่งและการส่งออก RNAs ผู้ส่งสารที่เป็นผู้ใหญ่

ribonucleoproteins ถูกจัดกลุ่มเพื่อสร้าง spliceosome หรือ splicing complex ซึ่งเป็นศูนย์ตัวเร่งปฏิกิริยาที่รับผิดชอบในการกำจัด introns จาก messenger RNA ชุดของโมเลกุล RNA ที่มีปริมาณ uracil สูงมีหน้าที่ในการตรวจหาการรู้ตัว

spliciosoma ประกอบด้วยนิวเคลียส RNA ประมาณห้าตัวที่ได้รับการบริจาค snRNA U1, U2, U4 / U6 และ U5 นอกเหนือจากการมีส่วนร่วมของโปรตีนอื่น ๆ

โปรดจำไว้ว่าในยีนยูคาริโอตนั้นถูกขัดจังหวะในโมเลกุล DNA โดยบริเวณที่ไม่มีการเข้ารหัสเรียกว่าอินตรอนซึ่งจะต้องถูกกำจัด

ปฏิกิริยาการ ต่อ รวมสองขั้นตอนติดต่อกัน: การโจมตีของนิวเคลียสในเขตบาดแผล 5 'โดยการมีปฏิสัมพันธ์กับสารอะดีโนซีนที่ตกค้างติดกับโซน 3 ของ intron (ทางที่ปลดปล่อย exon) ตามด้วยการรวมกันของ exons