Ядерная оболочка клетки

Общие характеристики, функции и состав ядерной мембраны / биология

Ядерная оболочка клетки

ядерная мембрана, ядерная оболочка, или кардиотек, представляет собой биологическую мембрану, образованную бислоем липидной природы, которая окружает генетический материал эукариотических клеток.

Это довольно сложная конструкция, оснащенная системой точного регулирования, состоящей из двух бислоев: внутренней и внешней. Пространство между двумя мембранами называется перинуклеарным пространством и имеет приблизительную ширину от 20 до 40 нанометров..

Наружная мембрана образует континуум с эндоплазматической сетью. По этой причине в его структуре закреплены рибосомы..

Мембрана характеризуется наличием ядерных пор, которые опосредуют движение веществ изнутри ядра в цитоплазму клетки и наоборот..

Прохождение молекул между этими двумя отсеками довольно многолюдно. РНК и рибосомные субъединицы должны постоянно переноситься из ядра в цитоплазму, тогда как гистоны, ДНК, РНК-полимераза и другие вещества, необходимые для активности ядра, должны импортироваться из цитоплазмы в ядро..

Ядерная мембрана содержит значительное количество белков, которые участвуют в организации хроматина, а также в регуляции генов..

индекс

  • 1 Общая характеристика
  • 2 Функция
  • 3 Обучение
  • 4 Композиция
    • 4.1 Белки ядерной мембраны
    • 4.2 Нуклеопорины
    • 4.3 Транспортировка через комплекс ядерных пор
    • 4.4 Белки внутренней мембраны
    • 4.5 Белки наружной мембраны
    • 4.6 Белки клинка
  • 5 Ядерная мембрана у растений
  • 6 Ссылки

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.

функция

Наиболее интуитивной функцией ядерной мембраны является поддержание разделения между нуклеоплазмой – содержимым ядра – и цитоплазмой клетки..

Таким образом, ДНК остается безопасной и изолированной от химических реакций, происходящих в цитоплазме, и может негативно влиять на генетический материал..

Этот барьер дает физическое разделение ядерным процессам, таким как транскрипция, и цитоплазматическим процессам, таким как трансляция.

Селективный транспорт макромолекул между внутренней частью ядра и цитоплазмой происходит благодаря наличию ядерных пор и позволяет регулировать экспрессию генов. Например, с точки зрения сплайсинга РНК перед мессенджером и деградации зрелых мессенджеров.

Одним из ключевых элементов является ядерный лист. Это помогает обеспечить поддержку ядра, в дополнение к предоставлению места крепления для волокон хроматина.

В заключение, мембрана ядра не является пассивным или статическим барьером. Это способствует организации хроматина, экспрессии генов, привязке ядра к цитоскелету, процессам деления клеток и, возможно, другим функциям..

обучение

Во время процессов деления ядра необходимо формирование новой ядерной оболочки, поскольку, в конце концов, мембрана исчезает.

Это сформировано из везикулярных компонентов от грубого эндоплазматического ретикулума. Микротрубочки и клеточные моторы цитоскелета активно участвуют в этом процессе.

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..

Кроме того, обнаруживается все больше и больше свидетельств, касающихся ядерной пластинки при старении. Все это подчеркивает важность белков ядерной мембраны в общем функционировании клетки.

Ядерная мембрана у растений

В растительном мире ядерная оболочка является очень важной мембранной системой, хотя она очень мало изучена. Хотя нет точных знаний о белках, составляющих ядерную мембрану у высших растений, были отмечены определенные различия с остальными королевствами.

Растения не обладают последовательностями, гомологичными пластинкам, и вместо центросом именно ядерная мембрана выступает в качестве организующего центра микротрубочек..

По этой причине изучение взаимодействия ядерной оболочки у растений с элементами цитоскелета является предметом соответствующих исследований..

ссылки

  1. Alberts, B. & Bray, D. (2006). Введение в клеточную биологию. Ed. Panamericana Medical.
  2. Эйнард А.Р., Валентич М.А. и Ровасио Р.А. (2008). Гистология и эмбриология человека: клеточные и молекулярные основы. Ed. Panamericana Medical.
  3. Hetzer M. W. (2010). Ядерная оболочка. Перспективы Колд Спринг Харбор в биологии, 2(3), a000539.
  4. Meier, I. (2008). Функциональная организация ядра растения. прыгун.
  5. Росс, М. Х. & Павлина В. (2006). гистология. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.
  6. Welsch, U. & Sobotta, J. (2008). гистология. Ed. Panamericana Medical.
  7. Янг Б., Вудфорд П. и О'Дауд Г. (Ред.). (2014). Wheater. Функциональная гистология: текст и атлас в цвете. Elsevier Health Sciences.

Источник: https://ru.thpanorama.com/articles/biologa/membrana-nuclear-caractersticas-generales-funciones-y-composicin.html

Ядро клетки

Ядерная оболочка клетки

Ядро – это обязательная часть клетки всех одноклеточных и многоклеточных эукариот. Ядро обычно имеет овальную форму, состоит из ядерной оболочки, ядерного матрикса, кариоплазмы, ядрышка и хроматина. Кроме того, в ядре находятся продукты его метаболической активности.

Ядерная оболочка состоит из двух биомембран, отделяющих ядро от цитоплазмы. Наружная (внешняя) ядерная мембрана по своему строению близка к мембране эндоплазматической сети (ЭПС). На ее поверхности расположено большое количество рибосом, так же как на мембранах шероховатой ЭПС.

Во многих клетках внешняя ядерная мембрана непосредственно переходит в систему каналов ЭПС, а у некоторых организмов в значительной степени даже заменяет ее. Внешняя мембрана ядерной оболочки не представляет собой идеально ровную поверхность – она может образовывать выпячивания в сторону цитоплазмы.

Клеточное ядро: 1 – наружная ядерная мембрана; 2 – внутренняя ядерная мембрана; 3 – рибосомы; 4 – хроматин; 5 – ядрышко; 6 – кариоплазма; 7 – ядерная пора; 8 – шероховатая ЭПС; 9 – перинуклеарное пространство; 10 – ламина

Внутреннюю мембрану ядерной оболочки внутри ядра подстилает плотная ядерная пластинка (ламина), состоящая преимущественно из промежуточных филаментов и выполняющая скелетную (опорную) функцию. Ламина принимает участие в фиксации хроматина – к ней могут прикрепляться концевые и другие участки хромосом.

Пространство между двумя мембранами ядерной оболочки называют перинуклеарным пространством.

Наружная ядерная мембрана переходит во внутреннюю в области ядерных пор. Ядерные поры имеют сложное строение, они обеспечивают избирательный транспорт различных веществ из цитоплазмы в ядро и из ядра в цитоплазму.

Ядерная пора – это не просто сквозное отверстие, она заполнена несколькими белковыми структурами, регулирующими транспорт веществ, и закреплена в мембране ядерной оболочки с помощью интегральных белков.

Совокупность ядерных пор и находящихся в них белков называют комплексом пор ядра или поровым комплексом. Ядерные поры очень сложно устроены и способны к некоторой автономной активности.

Иногда они встречаются не только в ядерной оболочке, но и в мембранах ЭПС и в некоторых других мембранных структурах цитоплазмы. Поэтому многие исследователи предлагают считать ядерную пору отдельным органоидом.

Ядерный поровый комплекс одинаково устроен у всех эукариот– он представляет собой цилиндрическую структуру: внешний диаметр поры около 100 нм, высота примерно 75 нм.

Количество ядерных пор у разных организмов составляет в среднем от нескольких сотен до нескольких тысяч на одно ядро.

Количество пор может меняться в течение клеточного цикла в зависимости от интенсивности метаболической деятельности ядра.

Схема строения порового комплекса: А – поровый комплекс (вид сверху); Б – поровый комплекс в разрезе; В – молекулярная организация порового комплекса: 1 – белки (глобулы) порового комплекса; 2 – наружная ядерная мембрана; 3 – внутренняя ядерная мембрана; 4 – перинуклеарное пространство; 5 – центральная часть (диафрагма) поры

Через ядерные поры некоторые вещества проходят пассивно и неизбирательно – это сравнительно небольшие молекулы сахаров и других органических соединений, ионы солей и др.

Активно и избирательно (с помощью специальных транспортных белков) через ядерные поры из ядра в цитоплазму переносятся белки, субъединицы рибосом, рибонуклеиновые кислоты и их комплексы с белками.

Из цитоплазмы в ядро переносятся крупные молекулы белков.

Функция ядерной оболочки – обеспечение двухстороннего регулируемого взаимодействия ядра и цитоплазмы.

Ядерный матрикс – это каркасная внутриядерная система, служащая объединяющей основой для всех ядерных компонентов: хроматина, ядрышка, ядерной оболочки. Он обеспечивает трехмерное пространство ядра, обособление всех компонентов друг от друга и упорядочение процессов репликации и транскрипции. Все компоненты ядерного матрикса могут значительно изменяться в процессе клеточного цикла.

Схема внутреннего строения клеточного ядра: 1 – ядерная оболочка; 2 – ядерная пора; 3 – ядерный матрикс; 4 – конденсированный диффузный хроматин; 5 – ядрышко (гранулярный и фибриллярный компоненты, в центральных светлых зонах находится ДНК); 6 и 7 – различные рибонуклеопротеиды (РНП); 8 – ламелла с хроматином; 9 – кариоплазма (ядерный сок) Кариоплазма (нуклеоплазма). Ядро клетки заполнено густой жидкоттью – кариоплазмой (от греч. karyon – ядро), или ядерным соком. По составу кариоплазма сходна с гиалоплазмой, поэтому низкомолекулярные вещества легко проходят через ядерные поры в обоих направлениях. Кариоплазма как жидкая среда обеспечивает протекание всех внутриядерных процессов и способствует пространственной организации хроматина. По сравнению с гиалоплазмой кариоплазма отличается значительно большей концентрацией ионов Na + , K + и Cl — и меньшим содержанием SO4 2- . В кариоплазме также больше свободной воды, чем в гиалоплазме.

Хроматин

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Хроматин
  • 2 Ядрышко
  • 3 Функции ядра

Главный компонент ядра – хроматин, являющийся основным носителем наследственных свойств клетки и всего организма. Количество хроматиновых нитей в интерфазном (неделящемся) ядре соответствует количеству митотических хромосом в делящемся ядре.

Хроматиновая нить – это хромосома в делящемся ядре.

Хроматин в эукариотических клетках может находиться в двух разных состояниях: максимально скрученном (конденсированном) во время митотического (и мейотического) деления клеток и разрыхленном (деконденсированном) в неделящемся ядре.

Очень часто термином «хромосома» называют хроматиновую нить именно в максимально конденсированном состоянии.

Чем слабее конденсация хроматина (то есть чем сильнее он раскручен), тем больше вероятность его участия в синтетических процессах.

Степень деконденсации хроматина бывает различной в ядрах клеток разных организмов, разных тканей, на разных участках одной и той же хроматиновой нити.

В интерфазном ядре (в промежуточной стадии между делениями клетки), когда хроматиновые нити деконденсированы, в них тем не менее остаются небольшие сильно конденсированные участки.

Такие уплотненные участки получили название гетерохроматина, а остальная масса деконденсированного хроматина – эухромитина.

Постоянно гетерохроматическими остаются теломерные (концевые), центромерные (при митозе связывающиеся с веретеном деления) и некоторые другие участки хромосом. Постоянный, или облигатный (обязательный), гетерохроматин генетически неактивен. На долю постоянного гетерохроматина приходится до 15 % всего хроматина у млекопитающих, до 60 % – у амфибий.

Состояние эухроматина в интерфазном ядре может сильно изменяться. Обычно в интерфазных клетках только около 10 % генов активны, а остальные находятся в большей или меньшей степени конденсированном состоянии. Например, у самок млекопитающих в интерфазе одна X-хромосома полностью спирализована. При попадании в дочернюю клетку эта же хромосома может оказаться в деконденсированном состоянии.

В состав каждой хроматиновой нити входит нить ДНК и несколько типов специальных белков. Среди белков хроматина выделяют гистоновые и негистоновые белки. Гистоновые белки, или гистоны, составляют около 80 % всех хроматиновых белков.

Несмотря на большое количество гистонов, их разнообразие невелико – всего пять – семь типов молекул. функция гистонов – обеспечение конденсации, или компактизации, хроматина.

Негистоновые белки в составе хроматина занимают небольшой объем, но очень многочисленны (несколько сотен) и разнообразны по функциям.

Ядрышко

Ядрышко (нуклеола) – плотное тельце, состоит преимущественно из рибонуклеопротеидов (РНП) – предшественников большой и малой субъединиц рибосом. Внутри ядра находится одно ядрышко (или несколько мелких). При делении ядра ядрышки обычно распадаются, а по окончании деления формируются заново.

Ядрышки обнаруживаются в ядрах почти всех эукариотических клеток. Ядрышко не является самостоятельной структурой ядра. Оно образуется в результате концентрации в определенном месте кариоплазмы участков хромосом, несущих информацию о структуре рРНК. Эти участки называют ядрышковыми организаторами.

Они содержат многочисленные копии генов, кодирующих рРНК. В ядрышке происходит процесс синтеза рРНК и формирование субъединиц рибосом. Ядрышко было открыто в 1774 году, но почти два века его функция была неизвестна. Предполагалось, что это какие-то запасные вещества, расходуемые ядром во время деления.

Только в середине XX века благодаря созданию электронного микроскопа строение и функция ядрышка были выяснены.

Функции ядра

Обладая генетической информацией, заключенной в хромосомах, при тесном взаимодействии с белками (ферментами) ядро управляет всеми процессами, обеспечивающими жизнедеятельность клетки: биохимическими, физиологическими, морфологическими. В ядре синтезируются рибонуклеиновые кислоты, субъединицы рибосом, некоторые белки. При делении клетки ядро обеспечивает передачу наследственной информации дочерним клеткам.

В ядре осуществляется хранение, воспроизведение, реализация и восстановление генетического материала.

Ядро находится в постоянном и тесном взаимодействии с цитоплазмой; в нем синтезируются молекулы-посредники (иРНК), переносящие генетическую информацию к центрам белкового синтеза в цитоплазме.

Таким образом, ядро контролирует синтез всех белков и через них – все физиологические процессы в клетке.

Поэтому экспериментально получаемые безъядерные клетки и их фрагменты всегда погибают, а при пересадке ядра в такие клетки их жизнеспособность восстанавливается.

Источник: https://blgy.ru/cell-nucleus-2/

Функции ядерной оболочки: строение мембраны, участие в процессе деления

Ядерная оболочка клетки

Ядерная оболочка (нуклеолемма) представляет собой сложное образование, отделяющее содержимое ядра от цитоплазмы и других элементов живой клетки.

Данная оболочка выполняет ряд важных функций, без которых является невозможным функционирование ядер, полноценное деление клеток.

Чтобы определить роль ядерных мембран в жизнедеятельности эукариотных клеток, необходимо узнать не только главные функции, но и особенности строения.

В статье подробно рассматриваются функции ядерной оболочки. Описывается строение, структурные компоненты нуклеолеммы, их взаимосвязь, механизмы транспортировки веществ, процесс деления при митозе.

Строение оболочки

Строение и свойства ЯПК

Виды ядерного транспорта

Импорт и экспорт белков

Ядерная оболочка при делении

Строение оболочки

Главное отличие эукариот заключается в наличии ядра и ряда других органелл, необходимых для его поддержания. Такие клетки входят в состав всех растений, грибов, животных, в то время как клетки-прокариоты представляют собой простейшие безъядерные организмы.

Нуклеолемма состоит из двух структурных элементов – внутренней и наружной мембран. В промежутке между ними существует свободное пространство, называемое перинуклеарным. Ширина перинуклеарного промежутка нуклеолеммы составляет от 20 до 60 нанометров (нм).

Внешняя мембрана нуклеолеммы контактирует с клеточной цитоплазмой. На ее наружной поверхности располагается существенное число рибосом, которые отвечают за синтез белковых соединений из отдельных аминокислот. Внешняя мембрана не содержит рибосом.

Мембраны, образующие нуклеолемму, состоят из белковых соединений и двойного слоя фосфолипидных веществ. Механическая прочность оболочки обеспечивается сетью филаментов – нитевидных белковых структур. Наличие филаментной сети характерно для большинства эукариот. Они соприкасаются с внутренней мембраной.

Сети филаментов располагаются не только в области нукелолеммах. Такие структуры также располагаются в цитоплазме. Их функция заключается в сохранении целостности клетки, а также в формировании контактов между клетками. При этом, отмечается, что слои, образующие сеть, регулярно перестраиваются. Данный процесс наиболее активен в период роста клеточного ядра перед делением.

Сеть филаментов, которая поддерживает мембраны, называется ядерной ламиной. Она формируется из определенной последовательности белков-полимеров, которые называются ламинами. Она взаимодействует с хроматином – веществом, участвующим в формировании хромосом. Также ламина контактирует с молекулами рибонуклеиновой кислоты, ответственными за хранение генетической информации.

Внешняя мембрана ядра взаимодействует с мембраной, окружающей эндоплазматический ретикулум. В определенных участках оболочки происходит контакт перинуклеарного пространства и внутреннего пространства ретикулума.

Функции эндоплазматического ретикулума:

  • Синтез и транспортировка белков
  • Хранение продуктов синтеза
  • Формирование новой оболочки при митозе
  • Хранение минералов кальция, выполняющих функцию медиатора
  • Продукция гормонов

Внутри оболочки располагаются ядерные поровые комплексы. Это каналы, посредством которых происходит перенос молекул между клеточным ядром, цитоплазмой и другими клеточными органеллами. На одном квадратном микроне поверхности нуклеолеммы располагает от 10 до 20 поровых комплекса. Исходя из этого, в оболочке 1 соматической клетки может находится всего от 2 до 4 тысяч ЯПК.

Помимо транспорта веществ, оболочка выполняет опорную и защитную функцию. Она отделяет ядро от содержимого цитоплазмы, в том числе продуктов деятельности других органелл. Защитная функция заключается в предохранении генетической информации ядра от негативного воздействия, например, вирусной инфекции.

Считается, что двойная мембрана ядерной оболочки сформировалась в ходе эволюции путем захвата одних клеток другими. Вследствие этого, некоторые поглощенные клетки сохранили собственную активность, но при этом их ядро было окружено двойной мембраной – собственной, и мембраной клетки-хозяина.

Таким образом, ядерная оболочка представляет собой сложную структуру, состоящую из двойной мембраны, содержащей ядерные поры.

Строение и свойства ЯПК

Ядерный поровый комплекс – это симметричный канал, местом локализации которого является сличение наружной и внутренней мембран. ЯПК состоят из набора веществ, включающих около 30 видов белков.

Ядерные поры имеют бочкообразную форму. Образуемый канал не ограничивается ядерными мембранами, а незначительно выступает за их пределы. В результате с двух сторон оболочки возникают кольцеобразные выступы.

Размер этих выступов отличается, так как с одной стороны кольцеобразное образование имеет больший диаметр, чем с другой. Элементы ядерных пор, выступающих за пределы мембраны, называются терминальными структурами.

Цитоплазматическая терминальная структура (та что находится на внешней поверхности ядерной мембраны) состоит из восьми коротких фибрилл-нитей.

Ядерная терминальная структура также состоит из 8 фибрилл, однако они образуют кольцо, выполняющего функции корзины. Во многих клетках от ядерной корзины исходят дополнительные фибриллы.

Терминальные структуры являются местами, где происходит контакт молекул, транспортируемых через ядерные поры.

В месте расположения ЯПК происходит слияние наружной и внутренней ядерной мембраны. Такое слияние объясняется необходимостью обеспечить фиксацию ядерных пор в мембранах с помощью белков, соединяющих их также с ядерной ламиной.

В настоящее время общепринятым считается модульное строение ядерных каналов. Такая модель предусматривает структуру поры, состоящую из нескольких кольцевидных образований.

Внутри ядерной поры постоянно находится плотное вещество. Ее происхождение точно не известно, однако считается, что оно является одним из элементов ЯПК, за счет которого осуществляется транспортировка молекул от цитоплазмы к ядру и наоборот.

Благодаря исследованию с использованием электронных микроскопов с высоким разрешением удалось выяснить, что плотная среда внутри ядерного канала способна менять свое месторасположение.

Ввиду этого, считается, плотная внутренняя среда ЯПК является карго-рецепторным комплексом.

Транспортные функции ядерной оболочки возможны благодаря наличию ядерных поровых комплексов.

Виды ядерного транспорта

Транспортировка веществ через ядерную оболочку называется ядерно-цитоплазматическим транспортом веществ. Данный процесс предусматривает своеобразный обмен молекулами, синтезируемыми в ядре, и веществами, обеспечивающими жизнедеятельность самого ядра, импортируемыми из цитоплазмы.

Существуют такие виды транспортировки:

  1. Пассивная. Посредством данного процесса осуществляется перемещение небольших молекул. В частности, через пассивный транспорт происходит передача мононуклеотидов, минеральных компонентов, продуктов метаболического обмена. Процесс называется пассивным, так как протекает путем диффузии. Скорость прохождения через ядерную пору зависит от размера вещества. Чем оно меньше, тем выше скорость транспортировки.
  2. Активная. Предусматривает перенос через каналы внутри ядерной оболочки крупных молекул или их соединений. При этом, соединения не распадаются на мелкие частицы, что позволило бы увеличить скорость транспортировки. Данный процесс обеспечивает поступление в цитоплазму синтезируемых в ядре рибонуклеиновых молекул. Из внешнего цитоплазматического пространства за счет активного транспорта происходит перенос белков, необходимых для метаболических процессов.

Выделяют пассивный и активный транспорт белков, отличающийся механизмом действия.

Импорт и экспорт белков

Рассматривая функции ядерной оболочки, необходимо напомнить о том, что транспортировка веществ осуществляется в двух направлениях – из цитоплазмы в ядро и наоборот.

Импорт белковых соединений через мембраны к ядру осуществляется за счет наличия особых рецепторов, называемых транспортинами. Эти компоненты содержат запрограммированный сигнал, за счет которого происходит движение в необходимом направлении. Белки и соединения, не обладающие таким сигналом, способны присоединятся к веществам, у которых он есть, и таким образом беспрепятственно перемещаться.

Важно отметить, что сигналы ядерного импорта обеспечивают избирательность поступления веществ в ядро. Многие образования, в числе которых полимеразы ДНК и РНК, а также белки, участвующие в процессах регуляции, не достигают ядра. Таким образом, ядерные поры представляют собой не только механизм транспортировки веществ, но и их своеобразной сортировки.

Сигнальные белки отличаются друг от друга. Ввиду этого, существует разница между скоростью перемещения через поры. Также они выполняют функцию источника энергии, так как для перемещения крупных молекул, транспортировка которых не возможна диффузным путем, необходимы дополнительные энергетические затраты.

Первый этап импорта белков заключается в присоединении к импортину (транспортину, обеспечивающему перенос через канал к ядру). Полученное в результате слияния сложное образование проходит через ядерную пору.

После этого, с ним связывается другое вещество, за счет которого транспортируемый белок освобождается, а импортин возвращается обратно в цитоплазму.

Таким образом, импорт в ядро представляет собой цикличный замкнутый процесс.

Транспорт веществ из ядра через оболочку в цитоплазматическое пространство осуществляется аналогичным образом. Исключением является то, что за перенос вещества-груза отвечают уже сигнальные белки, называемые экспортинами.

На первой стадии процесса белок (в большинстве случаев это молекулы РНК) связываются с экспортином и веществом, отвечающим за высвобождение транспортируемого субстрата. После перехода сквозь оболочку нуклеотид расщепляется, за счет чего переносимый белок высвобождается.

В целом, перенос веществ между ядром и цитоплазмой представляет собой цикличный процесс, осуществляемый за счет белков-транспортинов и веществ, отвечающих за высвобождение груза.

Ядерная оболочка при делении

Большинство клеток-эукариотов размножаются путем непрямого деления, которое называется митозом. Данный процесс предусматривает разделение ядра и других клеточных структур с сохранением одинакового количества хромосом. За счет этого сохраняется генетическая идентичность, полученная в результате деления клеток.

В процессе деления нуклеолемма выполняет еще одну важную функцию. После того как происходит разрушение ядра, внутренняя мембрана не позволяет хромосомам расходится на большие расстояния друг от друга. Хромосомы фиксируются на поверхности мембраны до момента полноценного деления ядер и формирования новой нуклеолеммы.

Ядерная оболочка, несомненно, принимает активное участие в клеточном делении. Процесс состоит из двух последовательных этапов – разрушения и перестройки.

Распад ядерной оболочки происходит в прометафазе. Разрушение мембран происходит стремительно. После распада хромосомы характеризуются хаотичным расположением в области ранее существовавшего ядра.

В дальнейшем образуется веретено деления – биполярная структура, между полюсами которой формируются микротрубочки.

Веретено обеспечивает деление хромосом и их распределение между двумя дочерними клетками.

Перераспределение хромосом и формирование новых ядерных мембран происходит в период телофазы. Точный механизм восстановления оболочек не известен. Распространенной является теория о том, что слияние частиц разрушенной оболочки происходит под действием везикул – мелких клеточных органелл, функция которых заключается в сборе и хранении питательных веществ.

Также образование новых ядерных мембран связывают с переформировкой эндоплазматического ретикулума. Из разрушенного ЭПР высвобождаются белковые соединения, которые постепенно обволакивают пространство вокруг нового ядра, в результате чего в дальнейшем образуется целостная мембранная поверхность.

Таким образом, нуклеолемма принимает непосредственное участие в процессе деления клетки путем митоза.

Ядерная оболочка – сложный структурный компонент клетки, выполняющий барьерные, защитные, транспортные функции. Полноценное функционирование нуклеолеммы обеспечивается особенностями ее строения, взаимодействием с другими клеточными компонентами и биохимическими процессами, протекающими в них.

Источник: http://PlusHealth.ru/blog/funktsii-yadernoi-obolochki-stroenie-membrany-uchastie-v-protsesse-deleniya.html

Все о медицине
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: