Функция ядерной оболочки в клетке

Содержание
  1. Особенности строения и функции ядра клетки
  2. Особенности строения ядра
  3. Строение хромосом
  4. Строение ядрышка
  5. Функции ядра в клетке
  6. Роль и значение ядра
  7. Клеточное ядро как важнейший компонент клетки #47
  8. Клеточное ядро
  9. Химический состав ядра
  10. Функции ядра
  11. Ядерная оболочка
  12. Ядерный сок
  13. Хроматин
  14. Метафазная хромосома
  15. Кариотип
  16. Ядрышки
  17. Эукариотические клетки
  18. Прокариотические клетки
  19. Отличие про- от эукариотических клеток
  20. Отличие животных от растительных клеток
  21. Общие характеристики, функции и состав ядерной мембраны / биология
  22. Общие характеристики
  23. функция
  24. обучение
  25. состав
  26. Белки ядерной мембраны
  27. нуклеопорины
  28. Транспортировка через комплекс ядерных пор
  29. Белки внутренней мембраны
  30. Белки наружной мембраны
  31. Белки клинка
  32. Ядерная мембрана у растений
  33. ссылки
  34. Ядерные поры: описание, строение и функции
  35. Строение ядерных пор
  36. Особенности структуры
  37. Количество пор
  38. Функции
  39. Белки пор
  40. Процесс митоза
  41. Функции ядерной оболочки: строение мембраны, участие в процессе деления
  42. Строение оболочки
  43. Строение и свойства ЯПК
  44. Виды ядерного транспорта
  45. Импорт и экспорт белков
  46. Ядерная оболочка при делении

Особенности строения и функции ядра клетки

Функция ядерной оболочки в клетке

Ядро – главное составляющее живой клетки, которое несет наследственную информацию, закодированную набором генов. Оно занимает центральное положение в клетке. Размеры варьируются, форма обычно сферичная или овальная. В диаметре ядро в разных клетках может быть от 8 до 25мкм. Есть исключения, примеру, яйцеклетки рыб имеют ядра диаметром в 1 мм.

Особенности строения ядра

Заполнено ядро жидкостью и несколькими структурными элементами. В нем выделяют оболочку, набор хромосом, нуклеоплазму, ядрышка. Оболочка двухмембранная, между мембранами находится перенуклеарное пространство.

Внешняя мембрана сходна по строению с эндоплазматическим ретикулумом. Она связана с ЭПР, который будто ответвляется от ядерной оболочки. Снаружи на ядре находятся рибосомы.

Внутренняя мембрана прочная, так как в ее состав входит ламина. Она выполняет опорную функцию и служит местом крепления для хроматина.

Мембрана имеет поры, обеспечивающие обменные процессы с цитоплазмой. Ядерные поры состоят из транспортных белков, которые поставляют в кариоплазму вещества путем активного транспорта. Пассивно сквозь поровые отверстия могут пройти только небольшие молекулы. Также каждая пора прикрыта поросомой, которая регулирует обменные процессы в ядре.

Количество ядер в разных по специализации клетках различно. В большинстве случаев клетки одноядерные, но есть ткани, построенные из многоядерных клеток (печеночная или ткань мозга). Есть клетки лишенные ядра – это зрелые эритроциты.

У простейших выделяют два типа ядер: одни отвечают за сохранение информации, другие – за синтез белка.

[attention type=yellow]

Ядро может прибывать в состоянии покоя (период интерфазы) или деления. Переходя в интерфазу, имеет вид сферического образования с множеством гранул белого цвета (хроматина). Хроматин бывает двух видов: гетерохроматин и эухроматин.

[/attention]

Эухроматин – это активный хроматин, который сохраняет деспирализированное строение в покоящемся ядре, способен к интенсивному синтезу РНК.

Гетерохроматин – это участки хроматина, которые находятся в конденсированном состоянии. Он может при необходимости переходить в эухроматиновое состояние.

При использовании цитологического метода окрашивания ядра (по Романовскому-Гимзе) выявлено, что гетерохроматин меняет цвет, а эухроматин нет. Хроматин построен из нуклеопротеидных нитей, названных хромосомами.

Хромосомы несут в себе основную генетическую информацию каждого человека.

Хроматин — форма существования наследственной информации в интерфазном периоде клеточного цикла, во время деления он трансформируется в хромосомы.

Строение хромосом

Каждая хромосома построена из пары хроматид, которые находятся параллельно друг к другу и связаны только в одном месте – центромере. Центромера разделяет хромосому на два плеча. В зависимости от длины плеч выделяют три вида хромосом:

  • Равноплечие;
  • разноплечие,
  • одноплечие.

Некоторые хромосомы имеют дополнительный участок, который крепится к основному нитевидными соединениями – это сателлит. Сателлиты помогают идентифицировать разные пары хромосом.

Метафазное ядро представляет собой пластинку, где располагаются хромосомы. Именно в эту фазу митоза изучается количество и строение хромосом. Во время метафазы сестринские хромосомы двигаются в центр и распадаются на две хроматиды.

Строение ядрышка

В ядре также находится немембранное образование — ядрышко. Ядрышки представляют собой уплотненные, округлые тельца, способные преломлять свет. Это основное место синтеза рибосомальной РНК и необходимых белков.

Число ядрышек различно в разных клетках, они могут объединяться в одно крупное образование или существовать отдельно друг от друга в виде мелких частиц. При активации синтетических процессов объем ядрышка увеличивается.

[attention type=red]

Оно лишено оболочки и находится в окружении конденсированного хроматина. В ядрышке также содержатся металлы, в большей мере цинк.

[/attention]

Таким образом, ядрышко – это динамичное, меняющееся образование, необходимое для синтеза РНК и транспорта ее в цитоплазму.

Нуклеоплазма заполняет все внутреннее пространство ядра. В нуклеоплазме находится ДНК, РНК, протеиновые молекулы, ферментативные вещества.

Функции ядра в клетке

  1. Принимает участие в синтезе белка, рибосомной РНК.
  2. Регулирует функциональную активность клетки.
  3. Сохранение генетической информации, точная ее репликация и передача потомству.

Роль и значение ядра

Ядро является главным хранилищем наследственной информации и определяет фенотип организма. В ядре ДНК существует в неизмененном виде благодаря репарационным ядерным ферментам, которые способны ликвидировать поломки и мутации. Во время клеточного деления ядерные механизмы обеспечивают точное и равномерное расхождение генетической информации в дочерние клетки.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (16 4,69 из 5)
Загрузка…

Источник: https://animals-world.ru/yadro-stroenie-i-funkcii-v-period-interfazy/

Клеточное ядро как важнейший компонент клетки #47

Функция ядерной оболочки в клетке
К Клеточное ядро является обязательной составляющей клетки, которое регулирует обмен веществ и отвечает за передачу и хранение наследственной информации.

Клеточное ядро

Схема строения интерфазного ядра: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — перинуклеарное пространство; 4 — пора; 5 — ядрышко; 6 — кариоплазма; 7 — хроматин.

Ядро является обязательным компонентом всех эукариотических клеток. Форма и размеры ядра зависят от формы и величины клетки и выполняемой ею функции.

Химический состав ядра

По химическому составу ядро отличается от остальных компонентов клетки высоким содержанием ДНК (15 — 30%) и РНК (12%). В ядре клетки сосредоточено 99% ДНК клетки в виде комплекса с белками – дезоксирибонуклеопротеина (ДНП).

Функции ядра

Ядро выполняет две главные функции:

  1. хранение, воспроизведение и передачу наследственной информации
  2. регуляцию процессов обмена веществ, протекающих в клетке.

Выделяют два состояния ядра: делящееся и интерфазное. В интерфазном ядре различают: ядерную оболочку, ядерный сок, хроматин и ядрышки.

Ядерная оболочка

Ядерная оболочка (кариолемма) представлена двумя биологическими мембранами, между которыми находится перинуклеарное пространство. Наружная ядерная мембрана непосредственно соединена с мембранами каналов эндоплазматической сети.

На ней располагаются рибосомы. Ядерная оболочка пронизана многочисленными порами, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой.

Основная функция ядерной оболочки: регуляция обмена веществ между ядром и цитоплазмой клетки.

Ядерный сок

Ядерный сок (кариоплазма) – это однородная масса, заполняющая пространство между структурами ядра. В его состав входят вода, минеральные соли, белки (ферменты), нуклеотиды, аминокислоты, АТФ и различные виды РНК.

Функция кариоплазмы: обеспечение взаимосвязей между ядерными структурами.

Хроматин

Хроматин представляет собой дезоксирибонуклеопротеин (ДНП), состоящий преимущественно из ДНК и белков-гистонов, выявляемый под световым микроскопом в виде глыбок и гранул. Это деспирализованные хромосомы интерфазного ядра. В процессе митоза хроматин путем спирализации образует хорошо видимые (особенно в метафазе) интенсивно окрашивающиеся структуры – хромосомы.

Метафазная хромосома

Схема строения метафазной хромосомы (А) и типы хромосом (Б).

А: 1 — плечо; 2 — центромера; 3 — вторичная перетяжка; 4 — спутник; 5 — две хроматиды; Б: 1 — акроцентрическая; 2 — субметацентрическая; 3 — метацентрическая.

Метафазная хромосома состоит из двух продольных нитей ДНП – хроматид, соединенных друг с другом в области первичной перетяжки – центромеры. Центромера делит каждую хроматиду на два плеча.

В зависимости от расположения первичной перетяжки различают следующие типы хромосом: метацентрические (равноплечие), в которых центромера расположена посередине, а плечи примерно равной длины; субметацентрические (неравноплечие), когда центромера смещена от середины хромосомы, а плечи неравной длины; акроцентрические (палочковидные), когда центромера смещена к одному концу хромосомы и одно плечо очень короткое. Некоторые хромосомы могут иметь вторичные перетяжки, отделяющие от хроматиды участок, называемый спутником. Основная функция хромосом – хранение, воспроизведение и передача генетической информации.

Кариотип

Кариотип – это диплоидный набор хромосом соматических клеток организма определенного вида. Каждый вид растений и животных имеет определенное, постоянное число хромосом. Так, в ядре соматических клеток у лошадиной аскариды содержится 2 хромосомы, у мухи дрозофилы – 8, у человека – 46.

Во всех соматических клетках число хромосом всегда парное (диплоидный набор – 2n), т.е. каждая хромосома в наборе имеет парную, гомологичную (одну из этих хромосом дочерний организм получает от отца, а вторую от матери). Гомологичные хромосомы одинаковы по величине, форме, расположению центромер.

Для каждого биологического вида характерно постоянство числа, величины и формы хромосом. При образовании половых клеток из каждой пары гомологичных хромосом в гамету попадает только одна, поэтому хромосомный набор гамет называется гаплоидным (одинарным – 1n).

При оплодотворении восстанавливается диплоидный набор хромосом.

Ядрышки

Ядрышки имеют шаровидную форму, не окружены мембраной. Они содержат преимущественно белки и р-РНК. Ядрышки – непостоянные образования, они растворяются в начале деления клетки и восстанавливаются после его окончания.

Их образование связано со вторичными перетяжками (ядрышковыми организаторами) спутничных хромосом, в которых локализованы гены, кодирующие синтез рибосомальных РНК и белков. Функция ядрышек – образование субъединиц рибосом.

Эукариотические клетки

Клетки подавляющего большинства живых организмов имеют оформленное, сложно устроенное ядро, цитоплазму с органоидами и оболочку. Такие клетки называются эукариотическими. Они характерны для протистов, грибов, растений и животных.

Прокариотические клетки

Прокариотические клетки не имеют оформленного ядра и мембранных органоидов. Генетический аппарат прокариот представлен нуклеоидом одной кольцевой молекулой ДНК, не связанной с белками-гистонами и не окруженной мембраной. Имеются рибосомы. Функций мембранных органоидов выполняют впячивания плазмалеммы – мезосомы. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии.

Клетки растений и животных сходны по строению и химическому составу, но между ними имеются и определенные отличия.

Отличие про- от эукариотических клеток

ПризнакПрокариотыЭукариоты
Цитоплазматическая мембранаЕстьЕсть
Клеточная стенкаЕстьУ животных нет, у растений есть
Ядерная оболочкаНетЕсть
МитохондрииНетЕсть
Комплекс ГольджиНетЕсть
ЭПСНетЕсть
ЛизосомыНетЕсть
МезосомыЕстьНет
РибосомыЕстьЕсть
ХромосомыНет(кольцевая молекула ДНК)Набор хромосом (ДНК + белок)
Способ размноженияПростое бинарное делениеМитоз, амитоз

Отличие животных от растительных клеток

ПризнакЖивотные клеткиРастительные клетки
Клеточная стенкаНетЕсть (целлюлоза)
Тип питанияГетеротрофныеАвтотрофные
ПластидыНетЕсть
ЦентросомаЕстьНет
Центральная вакуольНетЕсть
Запасное питательное веществоГликогенКрахмал

1. Биология для абитуриентов. Авторы: Давыдов В.В. , Бутвиловский В.Э. , Рачковская И. В. , Заяц Р.Г.

Источник: https://biobloger.ru/kletochnoe-yadro.html

Общие характеристики, функции и состав ядерной мембраны / биология

Функция ядерной оболочки в клетке

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.

[attention type=green]

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.

[/attention]

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..

[attention type=yellow]

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

[/attention]

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

Ядерные поры: описание, строение и функции

Функция ядерной оболочки в клетке

Ядерные поры являются одним из наиболее важных внутриклеточных компонентов, так как они участвуют в молекулярном транспорте. Несмотря на достижения в биологических исследованиях, не все вопросы, касающиеся этих структур, изучены полностью. Некоторые ученые считают, что по значимости функций и сложности строения комплекс ядерных пор можно отнести к органеллам клеток.

Строение ядерных пор

Каналы представляют собой перфорации диаметром около 100 нм, проходящие через всю ядерную оболочку. В поперечном сечении они характеризуются формой многоугольника, обладающего симметрией восьмого порядка. Проницаемый для веществ канал находится в центре.

Он заполнен сложно организованными глобулярными (в виде клубка) и фибриллярными (в форме закрученной нити) структурами, образующими центральную гранулу-«пробку» (или транспортер). На рисунке ниже можно наглядно изучить, что представляет собой ядерная пора.

Микроскопическое исследование данных структур показывает, что они имеют кольчатое строение. Фибриллярные выросты простираются как наружу, в цитоплазму, так и внутрь, в сторону ядра (филаменты).

Последние образуют своеобразную корзинку (в зарубежной литературе называемую «баскет»). В пассивной поре фибриллы корзины закрывают канал, а в активной – формируют дополнительное образование диаметром порядка 50 нм.

Кольцо со стороны цитоплазмы состоит из 8 гранул, соединенных между собой, как бусы на нитке.

Совокупность этих перфораций в оболочке ядра носит название комплекса ядерных пор. Тем самым биологи подчеркивают взаимосвязь между собой отдельных отверстий, работающих как единый слаженный механизм.

Внешнее кольцо связано с центральным транспортером. У низших эукариотов (лишайники и другие) нет цитоплазматического и нуклеоплазматического колец.

Особенности структуры

Строение и функции ядерных пор имеют следующие особенности:

  • Каналы представляют собой многочисленные копии порядка 30-50 нуклеопоринов (а всего – около 1000 белков).
  • Масса комплексов находится в пределах от 44 МДа у низших эукариотов до 125 МДа у позвоночных животных.
  • У всех организмов (человека, птиц, рептилий и других животных) во всех клетках эти структуры устроены аналогичным образом, то есть поровые комплексы являются строго консервативной системой.
  • Компоненты ядерных комплексов имеют субъединичное строение, благодаря которому они обладают высокой пластичностью.
  • Диаметр центрального канала варьируется в пределах 10-26 нм, а высота порового комплекса – порядка 75 нм.

Удаленные от центра участки ядерных пор несимметричны. Ученые связывают это с различными механизмами регулирования транспортной функции на начальных этапах развития клетки.

Предполагается также, что все поры являются универсальными структурами и обеспечивают перемещение молекул как в цитоплазму, так и в обратном направлении.

Ядерные поровые комплексы присутствуют и в других компонентах клетки, обладающих мембранами, но в более редких случаях (ретикулум, окончатые мембраны цитоплазмы).

Количество пор

Основным фактором того, от чего зависит количество ядерных пор, является активность обмена веществ в клетке (чем она выше, тем больше число канальцев).

Их концентрация в толще мембраны может изменяться в несколько раз в различные периоды функционального состояния клеток.

Первое увеличение числа пор происходит после деления – митоза (во время реконструкции ядер), а затем в период роста ДНК.

У разных видов животных их количество отличается. Оно зависит также от места взятия образца. Так, в культуре тканей человека их насчитывается порядка 11 шт./мкм2, а в несозревшей яйцеклетке лягушки ксенопус – 51 шт./мкм2. В среднем их плотность варьирует в пределах 13-30 шт./мкм2.

Распределение ядерных пор по поверхности оболочки является практически равномерным, но в местах сближения вещества хромосом с мембраной их концентрация резко уменьшается. У низших эукариотов под ядерной мембраной нет фибриллярной сети жесткой структуры, поэтому поры могут перемещаться вдоль ядерной оболочки, и их плотность на различных участках значительно варьирует.

Функции

Главной функцией ядерного порового комплекса является пассивная (диффузионная) и активная (требующая энергетических затрат) передача молекул через мембрану, то есть обмен веществ между ядром клетки и цитоплазмой. Этот процесс жизненно важен и регулируется тремя системами, которые находятся в постоянном взаимодействии друг с другом:

  • комплекс биологически активных веществ-регуляторов в ядре и цитоплазме – импортин α и β, Ran-белок, гуанозинтрифосфат (пуриновый нуклеотид) и другие ингибиторы и активаторы;
  • нуклеопорины;
  • структурные компоненты порового ядерного комплекса, которые способны изменять свою форму и обеспечивать перенос веществ в нужном направлении.

Из цитоплазмы через ядерные поры поступают белки, необходимые для функционирования ядра, а в обратном направлении выводятся различные формы РНК. Поровый комплекс не только осуществляет чисто механическую транспортировку, но и служит сортировщиком, «узнающим» определенные молекулы.

Пассивная передача происходит для тех веществ, молекулярная масса которых невысока (не больше 5∙103 Да). В ядро свободно поступают такие вещества, как ионы, сахара, гормоны, нуклеотиды, аденозинтрифосфорная кислота, участвующая в обмене энергии. Максимальный размер белков, которые могут проникнуть через поры в ядро, – 3,5 нм.

Во время синтеза дочерней молекулы ДНК транспортировка веществ достигает пика активности – по 100-500 молекул через 1 ядерную пору за 1 мин.

Белки пор

Элементы каналов имеют белковую природу. Белки этого комплекса носят название нуклеопоринов. Они собраны примерно в 12 субкомплексах. Условно их делят на три группы:

  • соединения со специфическими повторяющимися последовательностями, узнаваемые биохимическими факторами;
  • не обладающие последовательностями;
  • интегральные белки, которые находятся в участке мембраны, формирующей пору, или в самой поре в пространстве между слоями ядерной оболочки.

Исследованиями установлено, что нуклеопорины способны образовывать довольно сложные комплексы, включающие до 7 белков, а также принимают непосредственное участие в транспорте веществ. Некоторые из них могут непосредственно связываться с перемещаемыми через ядерную пору молекулами.

Одна и та же пора может принимать участие как в выводе, так и в импорте веществ. Обратного перевода РНК из цитоплазмы в ядро не происходит. Ядерные комплексы узнают сигналы для экспорта (NES), которые несут в себе рибонуклеопротеины.

NES-последовательность сигнальных веществ представляет собой сложный комплекс из аминокислот и белков, которые после выведения из ядра в цитоплазму диссоциируют (распадаются на отдельные составляющие). Поэтому аналогичные частички, введенные в цитоплазму искусственным путем, обратно в ядро не проникают.

Процесс митоза

При делении (митозе) клетки происходит «разборка» ядерного порового комплекса. Так, комплексы с молекулярной массой 120 мДа распадаются на субкомплексы по 1 мДа. После окончания деления они снова собираются. При этом ядерные поры перемещаются не отдельно, а массивами. Это является одним из доказательств того, что ядерный поровый комплекс – слаженная система.

Разрушенная мембрана превращается пузырьковое скопление, которое окружает область ядра в периоде интерфазы. В метафазе, когда хромосомы удерживаются в экваториальной плоскости, эти элементы оттесняются к периферийным зонам клетки. В конце анафазы данное скопление начинает контактировать с хромосомами и запускается рост зачатков ядерной мембраны.

Пузырьки превращаются в вакуоли, которые постепенно обволакивают хромосомы. Затем они сливаются и отгораживают новое интерфазное ядро от цитоплазмы. Поры появляются уже на самой ранней стадии, когда еще не произошло замыкание оболочек.

Источник: https://FB.ru/article/434060/yadernyie-poryi-opisanie-stroenie-i-funktsii

Функции ядерной оболочки: строение мембраны, участие в процессе деления

Функция ядерной оболочки в клетке

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.

[attention type=red]

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.

[/attention]

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.

[attention type=green]

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

[/attention]

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.

[attention type=yellow]

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

[/attention]

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.

[attention type=red]

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.

[/attention]

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

Сам себе врач
Добавить комментарий

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