Karakteristik umum, fungsi dan komposisi membran nuklir



itu membran nuklir, envelope nuklir atau cardiotheca, adalah membran biologis, dibentuk oleh lapisan dua lapis dari sifat lipid yang mengelilingi bahan genetik sel eukariotik.

Ini adalah struktur yang cukup kompleks dan dilengkapi dengan sistem regulasi yang tepat, dibentuk oleh dua lapisan ganda: membran internal dan eksternal. Ruang antara dua membran disebut ruang perinuklear, dan memiliki lebar sekitar 20 hingga 40 nanometer.

Membran luar membentuk sebuah kontinum dengan retikulum endoplasma. Karena alasan ini, ia memiliki ribosom yang berlabuh pada strukturnya.

Membran ditandai dengan adanya pori-pori nuklir yang memediasi lalu lintas zat dari dalam nukleus ke sitoplasma sel, dan sebaliknya.

Bagian molekul antara dua kompartemen ini cukup ramai. Subunit RNA dan ribosom harus terus ditransfer dari nukleus ke sitoplasma, sedangkan histones, DNA, RNA polimerase dan zat lain yang diperlukan untuk aktivitas inti harus diimpor dari sitoplasma ke nukleus..

Membran nuklir mengandung sejumlah besar protein yang terlibat dalam organisasi kromatin dan juga dalam regulasi gen.

Indeks

  • 1 Karakteristik umum
  • 2 Fungsi
  • 3 Pelatihan
  • 4 Komposisi
    • 4.1 Protein dari membran nuklir
    • 4.2 Nucleoporins
    • 4.3 Transportasi melalui kompleks pori nuklir
    • 4.4 Protein dari membran dalam
    • 4.5 Protein dari membran luar
    • 4.6 Protein mata pisau
  • 5 Membran nuklir pada tanaman
  • 6 Referensi

Karakteristik umum

Membran nuklir adalah salah satu fitur pembeda sel eukariotik yang paling menonjol. Ini adalah membran biologis ganda yang sangat terorganisir, yang membungkus bahan genetik nuklir sel - nukleoplasma.

Di dalam kami menemukan kromatin, suatu zat yang dibentuk oleh DNA yang terhubung ke berbagai protein, terutama histones yang memungkinkan pengemasan yang efektif. Ini dibagi menjadi euchromatin dan heterochromatin.

Gambar yang diperoleh dengan mikroskop elektron mengungkapkan bahwa membran luar membentuk sebuah kontinum dengan retikulum endoplasma, sehingga juga memiliki ribosom berlabuh ke membran. Demikian pula, ruang perinuklear membentuk kontinum dengan lumen retikulum endoplasma.

Berlabuh di sisi nukleoplasma di membran dalam, kami menemukan struktur dalam bentuk lembaran yang dibentuk oleh filamen protein yang disebut "nuklir lamina".

Membran inti dilubangi oleh serangkaian pori yang memungkinkan lalu lintas zat yang diatur antara perilaku nuklir dan sitoplasma. Pada mamalia, misalnya, diperkirakan ada rata-rata sekitar 3000 atau 4000 pori.

Ada massa kromatin yang sangat kompak yang melekat pada membran bagian dalam amplop, dengan pengecualian area di mana pori-pori ada.

Fungsi

Fungsi paling intuitif dari membran nuklir adalah untuk mempertahankan pemisahan antara nukleoplasma - isi nukleus - dan sitoplasma sel..

Dengan cara ini, DNA tetap aman dan terisolasi dari reaksi kimia yang terjadi di sitoplasma dan dapat mempengaruhi materi genetik secara negatif.

Penghalang ini memberikan pemisahan fisik pada proses nuklir, seperti transkripsi, dan proses sitoplasma, seperti terjemahan.

Transportasi selektif makromolekul antara interior nukleus dan sitoplasma terjadi berkat kehadiran pori-pori nuklir, dan memungkinkan pengaturan ekspresi gen. Misalnya, dalam hal penyambungan RNA pre-messenger dan degradasi messenger yang matang.

Salah satu elemen kunci adalah lembaran nuklir. Ini membantu memberikan dukungan ke inti, di samping menyediakan tempat penyimpanan untuk serat kromatin.

Kesimpulannya, membran inti bukan penghalang pasif atau statis. Ini berkontribusi pada pengorganisasian kromatin, ekspresi gen, penahan nukleus ke sitoskeleton, pada proses pembelahan sel, dan kemungkinan fungsi lainnya..

Pelatihan

Selama proses pembelahan inti, pembentukan amplop nuklir baru diperlukan, karena, pada akhirnya, membran menghilang.

Ini terbentuk dari komponen vesikular dari retikulum endoplasma kasar. Mikrotubulus dan motor seluler sitoskeleton berpartisipasi aktif dalam proses ini.

Komposisi

Amplop nuklir dibentuk oleh dua lapisan ganda lipid yang dibentuk oleh fosfolipid khas, dengan beberapa protein integral. Ruang antara dua membran disebut ruang intramembran atau perinuklear, yang berlanjut dengan cahaya retikulum endoplasma.

Di sisi dalam membran nuklir internal ada lapisan khas yang terbentuk dari filamen menengah, yang disebut lamina nuklir, yang melekat pada protein membran dalam dengan cara heterochromarin..

Amplop nuklir memiliki banyak pori nuklir, yang mengandung kompleks pori nuklir. Ini adalah struktur berbentuk silinder yang terdiri dari 30 nukleoporin (ini akan dijelaskan secara mendalam nanti). Dengan diameter tengah sekitar 125 nanometer.

Protein membran nuklear

Terlepas dari kontinuitas dengan retikulum, baik membran luar dan internal menyajikan kelompok protein spesifik yang tidak ditemukan dalam retikulum endoplasma. Yang paling menonjol adalah sebagai berikut:

Nukleoporin

Di antara protein spesifik dari membran nuklir ini, kita memiliki nukleoporin (juga dikenal dalam literatur sebagai Nups). Mereka membentuk struktur yang disebut kompleks pori nuklir, yang terdiri dari serangkaian saluran air yang memungkinkan pertukaran dua arah protein, RNA dan molekul lainnya..

Dengan kata lain, nukleoporin berfungsi sebagai semacam "pintu" molekuler yang, sangat selektif, memediasi jalannya molekul yang berbeda..

Bagian dalam hidrofobik saluran tidak termasuk makromolekul tertentu, tergantung pada ukuran makromolekul dan tingkat polaritasnya. Molekul kecil, sekitar kurang dari 40 kDa, atau hidrofobik, dapat berdifusi secara pasif melalui kompleks pori.

Sebaliknya, molekul polar yang lebih besar membutuhkan transporter nuklir untuk memasuki nukleus.

Transportasi melalui kompleks pori nuklir

Transportasi melalui kompleks ini cukup efektif. Hanya 100 molekul histones per menit yang dapat melewati satu pori.

Protein yang harus dibawa ke nukleus harus mengikat alfa importin. Beta importin mengikat kompleks ini ke cincin luar. Dengan demikian, impor alfa yang terkait dengan protein berhasil melintasi kompleks pori. Akhirnya importin beta terdisosiasi dari sistem dalam sitoplasma dan alpha importin dipisahkan di dalam nukleus.

Protein dari membran dalam

Serangkaian protein lain khusus untuk membran dalam. Namun, mayoritas dari kelompok ini hampir 60 protein membran integral belum dikarakterisasi, meskipun telah ditetapkan bahwa mereka berinteraksi dengan lamina dan dengan kromatin..

Setiap kali ada lebih banyak bukti yang mendukung fungsi beragam dan penting untuk membran nuklir internal. Tampaknya memainkan peran dalam organisasi kromatin, dalam ekspresi gen dan dalam metabolisme materi genetik.

Faktanya, telah ditemukan bahwa lokasi dan fungsi protein yang salah yang membentuk membran dalam dihubungkan dengan sejumlah besar penyakit pada manusia..

Protein dari membran luar

Kelas ketiga protein spesifik dari membran nuklir berada di bagian luar struktur tersebut. Ini adalah kelompok protein membran integral yang sangat heterogen yang berbagi domain umum yang disebut KASH.

Protein yang ditemukan di wilayah luar membentuk semacam "jembatan" dengan protein membran nuklir internal.

Koneksi fisik antara sitoskeleton dan kromatin ini tampaknya relevan dengan peristiwa transkripsi, replikasi, dan mekanisme perbaikan DNA..

Protein mata pisau

Kelompok terakhir protein dari membran nuklir dibentuk oleh protein dari lembaran, suatu kerangka kerja yang dibentuk oleh filamen menengah yang terdiri dari lembaran tipe A dan B. Lembar tersebut memiliki ketebalan 30 hingga 100 nanometer..

Lamina adalah struktur penting yang memberikan stabilitas pada inti, khususnya pada jaringan yang terus-menerus terpapar oleh kekuatan mekanik, seperti jaringan otot..

Serupa dengan protein bagian dalam membran nuklir, mutasi dalam lamina sangat terkait dengan sejumlah besar penyakit manusia yang sangat beragam..

Selain itu, semakin banyak bukti yang ditemukan yang berhubungan dengan lamina nuklir dengan penuaan. Semua ini menyoroti pentingnya protein membran nuklir dalam fungsi sel secara keseluruhan.

Membran nuklir pada tanaman

Di kerajaan tumbuhan, amplop nuklir adalah sistem membran yang sangat penting, meskipun sangat sedikit dipelajari. Meskipun tidak ada pengetahuan pasti tentang protein yang membentuk membran nuklir di pabrik yang lebih tinggi, perbedaan tertentu telah ditunjukkan dengan sisa kerajaan..

Tumbuhan tidak memiliki urutan homolog dengan lamina dan, alih-alih centrosom, itu adalah membran nuklir yang bertindak sebagai pusat pengorganisasian mikrotubulus..

Untuk alasan ini, studi tentang interaksi amplop nuklir pada tanaman dengan unsur-unsur sitoskeleton adalah subjek studi yang relevan.

Referensi

  1. Alberts, B., & Bray, D. (2006). Pengantar biologi sel. Ed. Panamericana Medical.
  2. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Histologi dan embriologi manusia: basis seluler dan molekul. Ed. Panamericana Medical.
  3. Hetzer M. W. (2010). Amplop nuklir. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 2(3), a000539.
  4. Meier, I. (2008). Organisasi fungsional inti tanaman. Springer.
  5. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2006). Histologi. Lippincott Williams & Wilkins.
  6. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologi. Ed. Panamericana Medical.
  7. Young, B., Woodford, P., & O'Dowd, G. (Eds.). (2014). Wheater Histologi fungsional: Teks dan Atlas berwarna. Ilmu Kesehatan Elsevier.