NUKLEOPLASMA: CIRI, STRUKTUR DAN FUNGSI - ANATOMI DAN FISIOLOGI - 2026

The nucleoplasm adalah bahan di mana DNA dan struktur nuklear yang lain, seperti nucleoli, tertanam. Ia dipisahkan dari sitoplasma sel melalui membran nukleus, tetapi dapat bertukar bahan dengannya melalui liang nuklear.

Komponennya terutama air dan rangkaian gula, ion, asid amino, dan protein dan enzim yang terlibat dalam pengawalan gen, di antaranya lebih daripada 300 protein selain histon. Sebenarnya, komposisinya serupa dengan sitoplasma sel.

Di dalam cecair nuklear ini juga terdapat nukleotida, yang merupakan "blok bangunan" yang digunakan untuk pembinaan DNA dan RNA, dengan bantuan enzim dan kofaktor. Di beberapa sel besar, seperti acetabularia, nukleoplasma jelas kelihatan.

Nukleoplasma sebelumnya dianggap terdiri daripada jisim amorf yang tertutup dalam nukleus, tidak termasuk kromatin dan nukleolus. Namun, di dalam nukleoplasma ada jaringan protein yang bertanggung jawab mengatur kromatin dan komponen lain dari nukleus, yang disebut matriks nuklear.

Teknik baru dapat menggambarkan komponen ini dengan lebih baik dan mengenal pasti struktur baru seperti kepingan intranuklear, filamen protein yang muncul dari liang nuklear dan mesin pemprosesan RNA.

Ciri umum

Nukleoplasma, juga disebut "jus nuklear" atau karyoplasma, adalah koloid protoplasma dengan sifat yang serupa dengan sitoplasma, agak padat dan kaya dengan biomolekul yang berbeza, terutama protein.

Chromatin dan satu atau dua corpuscles yang disebut nukleoli terdapat dalam bahan ini. Terdapat juga struktur besar lain dalam cairan ini seperti badan Cajal, badan PML, badan spiral atau nuklear, antara lain.

Struktur yang diperlukan untuk memproses preRNA messenger dan faktor transkripsi tertumpu di badan Cajal.

Spekel nuklear tampak serupa dengan badan Cajal, mereka sangat dinamis dan bergerak menuju kawasan di mana transkripsi aktif.

Badan PML tampaknya menjadi penanda sel-sel barah, kerana mereka sangat meningkatkan jumlahnya di dalam nukleus.

Terdapat juga rangkaian badan nuklear sfera yang berdiameter antara 0,5 dan 2 µm, terdiri dari globul atau fibril yang, walaupun telah dilaporkan dalam sel yang sihat, frekuensi mereka jauh lebih tinggi dalam struktur patologi.

Struktur nuklear yang paling relevan yang tertanam dalam nukleoplasma dijelaskan di bawah:

Nucleoli

Nukleolus adalah struktur sfera yang luar biasa yang terletak di dalam nukleus sel dan tidak dibatasi oleh jenis biomembran yang memisahkan mereka dari nukleoplasma yang lain.

Kawasan ini terdiri dari wilayah yang disebut NOR (wilayah penyusun nuklear kromosom) di mana urutan yang memberi kod untuk ribosom berada. Gen ini terdapat di kawasan kromosom tertentu.

Dalam kes tertentu manusia, mereka disusun di kawasan satelit kromosom 13, 14, 15, 21 dan 22.

Serangkaian proses penting berlaku di nukleolus, seperti transkripsi, pemprosesan, dan pemasangan subunit yang membentuk ribosom.

Sebaliknya, mengabaikan fungsi tradisionalnya, kajian terbaru mendapati bahawa nukleolus berkaitan dengan protein penekan sel barah, pengatur kitaran sel, dan protein dari zarah virus.

Wilayah subnuklear

Molekul DNA tidak tersebar secara rawak dalam nukleoplasma sel, ia disusun dengan cara yang sangat spesifik dan padat dengan sekumpulan protein yang sangat terpelihara sepanjang evolusi yang disebut histon.

Proses pengorganisasian DNA memungkinkan pengenalan hampir empat meter bahan genetik ke dalam struktur mikroskopik.

Gabungan bahan genetik dan protein ini disebut kromatin. Ini disusun di kawasan atau domain yang ditentukan dalam nukleoplasma, dan dua jenis dapat dibezakan: euchromatin dan heterochromatin.

Euchromatin kurang padat dan merangkumi gen yang transkripnya aktif, kerana faktor transkripsi dan protein lain dapat mengaksesnya berbeza dengan heterokromatin, yang sangat padat.

Kawasan heterokromatin terdapat di pinggiran dan euchromatin lebih ke pusat nukleus, dan juga dekat dengan liang nuklear.

Begitu juga, kromosom diedarkan di kawasan tertentu dalam nukleus yang disebut wilayah kromosom. Dengan kata lain, kromatin tidak terapung secara rawak di nukleoplasma.

Matriks nuklear

Organisasi pelbagai petak nuklear nampaknya ditentukan oleh matriks nuklear.

Ini adalah struktur dalaman nukleus yang terdiri daripada lembaran yang digabungkan dengan kompleks liang nuklear, sisa nuklear dan satu set struktur berserat dan berbutir yang tersebar di seluruh nukleus yang menempati isipadu yang besar.

Kajian yang cuba mencirikan matriks telah menyimpulkan bahawa terlalu beragam untuk menentukan susunan biokimia dan fungsinya.

Lamina adalah sejenis lapisan yang terdiri daripada protein yang berkisar antara 10 hingga 20 nm dan disandingkan dengan permukaan dalaman membran inti. Perlembagaan protein berbeza bergantung pada kumpulan taksonomi yang dikaji.

Protein yang membentuk lamina mirip dengan filamen perantaraan dan, selain isyarat nuklear, memiliki wilayah globular dan silinder.

Bagi matriks nuklear dalaman, ia mengandungi sejumlah besar protein dengan laman web pengikat untuk RNA messenger dan jenis RNA lain. Dalam matriks dalaman ini, berlaku replikasi DNA, transkripsi bukan nuklear dan pemprosesan praRNA pemesejan pasca transkrip.

Nukleoskeleton

Di dalam nukleus ada struktur yang sebanding dengan sitoskeleton dalam sel yang disebut nukleoskeleton, yang terdiri dari protein seperti aktin, αII-spektrin, myosin, dan protein raksasa yang disebut titin. Namun, kewujudan struktur ini masih diperdebatkan oleh penyelidik.

Struktur

Nukleoplasma adalah bahan agar-agar di mana pelbagai struktur nuklear, yang disebutkan di atas, dapat dibezakan.

Salah satu komponen utama nukleoplasma adalah ribonukleoprotein, terdiri dari protein dan RNA terdiri dari wilayah yang kaya dengan asam amino aromatik dengan pertalian untuk RNA.

Ribonukleoprotein yang terdapat di nukleus secara khusus disebut ribonukleoprotein nuklear kecil.

Komposisi biokimia

Komposisi kimia nukleoplasma adalah kompleks, termasuk biomolekul kompleks seperti protein dan enzim nuklear, dan juga sebatian anorganik seperti garam dan mineral seperti kalium, natrium, kalsium, magnesium, dan fosfor.

Sebilangan ion ini adalah kofaktor enzim yang sangat diperlukan untuk meniru DNA. Ia juga mengandungi ATP (adenosin trifosfat) dan asetil koenzim A.

Serangkaian enzim yang diperlukan untuk sintesis asid nukleik, seperti DNA dan RNA, tertanam dalam nukleoplasma. Antara yang paling penting ialah DNA polimerase, RNA polimerase, NAD synthetase, piruvate kinase, antara lain.

Salah satu protein nukleoplasma yang paling banyak adalah nukleoplastim, yang merupakan protein berasid dan pentamerik yang mempunyai domain yang tidak sama di kepala dan ekor. Ciri berasidnya berjaya melindungi muatan positif yang terdapat dalam histon dan berjaya mengaitkannya dengan nukleosom.

Nukleosom adalah struktur seperti manik pada kalung, yang terbentuk oleh interaksi DNA dengan histon. Molekul lipid kecil juga telah dikesan terapung di dalam matriks separa berair ini.

ciri-ciri

Nukleoplasma adalah matriks di mana serangkaian tindak balas penting berlaku untuk fungsi nukleus dan sel secara normal. Ini adalah laman di mana sintesis subunit DNA, RNA dan ribosomal berlaku.

Ia berfungsi sebagai sejenis "tilam" yang melindungi struktur yang terendam di dalamnya, selain menyediakan alat pengangkutan bahan.

Ia berfungsi sebagai penahan penggantungan untuk struktur subnuklear dan juga membantu menjaga bentuk inti tetap stabil, memberikan kekakuan dan ketangguhan.

Keberadaan beberapa jalur metabolik dalam nukleoplasma, seperti pada sitoplasma sel, telah dibuktikan. Di dalam jalur biokimia ini adalah glikolisis dan kitaran asid sitrik.

Laluan pentosa fosfat, yang menyumbang pentosa ke nukleus, juga telah dilaporkan. Dengan cara yang sama, nukleus adalah zon sintesis untuk NAD ⁺ , yang berfungsi sebagai koenzim dehidrogenase.

Pemprosesan praRNA Messenger

Pemprosesan pra-mRNA berlaku di nukleoplasma dan memerlukan kehadiran ribonukleoprotein nuklear kecil, disingkat sebagai snRNP.

Sesungguhnya, salah satu aktiviti aktif yang paling penting yang berlaku dalam nukleoplasma eukariotik adalah sintesis, pemprosesan, pengangkutan dan eksport RNA utusan dewasa.

Ribonukleoprotein berkumpulan untuk membentuk spliceosome atau splicing complex, yang merupakan pusat pemangkin yang bertanggungjawab untuk mengeluarkan intron dari messenger RNA. Serangkaian molekul RNA yang tinggi uracil bertanggungjawab untuk mengenali intron.

Spliciosome terdiri daripada kira-kira lima RNA nukleolar kecil yang disebut snRNA U1, U2, U4 / U6 dan U5, selain penyertaan protein lain.

Mari kita ingat bahawa dalam eukariota, gen terganggu dalam molekul DNA oleh kawasan bukan pengekodan yang disebut intron yang mesti dihapuskan.

Reaksi penyambungan menyatukan dua langkah berturut-turut: serangan nukleofilik di zon pemotongan 5 ′ dengan interaksi dengan residu adenosin yang berdekatan dengan zon intron 3 ((langkah yang membebaskan ekson), diikuti oleh penyatuan ekson.

Rujukan

1. Brachet, J. (2012). Sitologi Molekul V2: Interaksi Sel. Elsevier.
2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Organisasi fungsional dan dinamik inti sel. Batasan dalam Sains Tumbuhan, 5, 378.
3. Jiménez García, LF (2003). Biologi selular dan molekul. Pendidikan Pearson Mexico.
4. Lammerding, J. (2011). Mekanik Nukleus. Fisiologi Komprehensif, 1 (2), 783-807.
5. Pederson, T. (2000). Separuh Abad dari "Matriks Nuklear." Biologi Molekul Sel, 11 (3), 799-805.
6. Pederson, T. (2011). Nukleus Diperkenalkan. Perspektif Pelabuhan Cold Spring dalam Biologi, 3 (5), a000521.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologi. Panamerican Medical Ed.