Struttura e funzione del nucleo delle cellule

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Il nucleo delle cellule è il sito di molte funzioni biologiche importanti della cella eucariotica. Questi trattamenti comprendono la trascrizione, la replica, l'impionbatura e la biogenesi del ribosoma. L'effetto di questi trattamenti estendere a pregiudicare il metabolismo e la crescita cellulari. Il nucleo contiene circa 2m di DNA che è avviluppato dalla busta nucleare, da una rete unita con legami atomici incrociati delle proteine e dalle membrane.

Il nucleo è meccanicamente stabile, possedendo la capacità di resistere alla deformazione. Ulteriormente, il nucleo interagisce dinamicamente con il citoscheletro circostante. Il supporto meccanico e l'organizzazione funzionale del nucleo è contribuito da parecchi subcompartments nucleari, o dagli enti nucleari. Questi facilitano i vari trattamenti nucleari, specialmente espressione genica.  Questi subcompartments formano insieme il nucleoskeleton ed includono quanto segue:

Cella e nucleo, immagine Copyright: sanjayart/Shutterstock
Cella e nucleo, immagine Copyright: sanjayart/Shutterstock

Membrana nucleare (busta nucleare)

La lamina nucleare è una struttura che è situata vicino alla membrana nucleare interna. È altamente proteinica ed è fibrillare nell'aspetto. La natura fibrillare della lamina risulta dalle particelle elementari della lamina; le proteine del laminin. Questi dimeri del primo modulo e successivamente orientano da capo a piedi ad un modo per produrre i filamenti.

La rete scheletrica nucleare (karyoskeleton) quella risulta servire come ancora per cromatina. Ciò mantiene la forma del nucleo, spazia i complessi nucleari del poro ed organizza l'eterocromatina, la regione condensata di DNA del nucleo. Ulteriormente, funziona nei trattamenti nucleari quale il replicazione del dna, specialmente nel regolamento dei fattori di trascrizione.

La busta nucleare stessa ha sia le membrane nucleari interne che esterne del lipido. La membrana nucleare esterna è continua con il reticolo endoplasmatico approssimativo. I filamenti intermedi formano una rete la lamina nucleare mentre altre altre proteine nucleari interne della membrana mediano le interazioni della busta con cromatina.

Nucleoskeleton

Ciò è una rete che fornisce il supporto all'intero nucleo. Si compone del tipo intermedio filamenti di V composti di proteine di lamin. Forma una struttura elastica vicino alla periferia nucleare e permette i beni viscoelastici al nucleo. Alla busta nucleare, i laminins di tipo C e di A forniscono una rigidezza al nucleo altrimenti non strutturato, mentre simultaneamente supportando gli eventi di trattamento del DNA quale cromatina che ricostruisce durante la replica.

I laminins di tipo B forniscono il supporto i trattamenti di trascrizione e della segnalazione cellulare. Ci sono egualmente altre proteine strutturali nel nucleoskeleton che urtano l'organizzazione spaziale delle proteine di lamin e di altri beni meccanici, quale elasticità in risposta all'allungamento.

Poro nucleare (complesso nucleare del poro)

I pori nucleari sono grandi complessi della proteina che formano le aperture nella membrana nucleare. Si siedono al punto a cui la membrana nucleare interna fonde con la membrana nucleare esterna. Formano i canali acquosi che permettono il movimento selettivo delle proteine, del mRNA, del tRNA, degli sottounità del ribosoma e dei virus in un modo bidirezionale.  

Le molecole più piccole del kDa del   ∼40 possono passare liberamente attraverso la busta nucleare e non richiedono il passaggio con il NPC. Il kDa ciascuno delle molecole >40 ha mezzi di trasporto specifici attraverso la busta nucleare. Collettivamente, il sistema del trasporto è compreso il carico della proteina, i ricevitori nucleari del trasporto (NTRs) quali i importins e i exportins ed il piccolo GTPase ha funzionato.

Il NTRs è regolamentato tramite Ran; media l'associazione del NTRs con il carico e fornisce l'energia che determinano il trasporto attraverso la membrana. È stimato che una cellula di mammiferi tipica abbia fra 3000 e 4000 pori nucleari sulla sua membrana nucleare e questi pori abbia un diametro di circa 600 A°.

Nucleolo

I nucleoli sono piccoli enti sferici che sono situati nel nucleo; solitamente sono trovati in una regione centralizzata ma possono essere trovati vicino alla membrana nucleare. I nucleoli sono distinti dal materiale nucleare, essendo costruendo dalla regione d'organizzazione del nucleolo (NOR) di cromosoma. La memoria di NORs i geni richiesti per la sintesi ribosomiale completa - questi geni specificamente codificano gli sottounità ribosomiali del RNA.

Ci sono circa 10 NORs per nucleolo e parecchi cromosomi collaborano all'installazione del nucleolo, di modo che al massimo, le celle contengono una media di uno o due. La presenza dei nucleoli è determinata dall'identità delle cellule; la maggior parte di animale e delle cellule vegetali hanno un nucleolo. Tuttavia, la presenza di nucleoli è solitamente indicativa della disfunzione; per esempio, maligno, invecchiare o le celle affamate video frequentemente i nucleoli della dimensione, dell'abbondanza e della forma varianti.

Nucleolo, illustrazione delle cellule 3d del corpo umano - illustrazione. Credito di immagine: urfin/Shutterstock
Nucleolo, illustrazione delle cellule 3d del corpo umano. Credito di immagine: urfin/Shutterstock

Oltre a DNA, il nucleolo è composto di due regioni principali - il fibrosa di parità e il granulosa di parità. Il fibrosa di parità contiene le proteine che partecipano alla trascrizione e il granulosa di parità alloggia i precursori ribosomiali. All'interno del fibrosa di parità, c'è un centro fibrillare che è distinto da una componente fibrillare densa del fibrosa di parità.  

I geni ribosomiali del RNA (rRNA) subiscono la trascrizione al limite delle due regioni. Il trattamento Pre--rRNA segue questo nella componente fibrillare densa e continua nella componente granulare, in cui il montaggio del rRNA con le proteine ribosomiali forma gli sottounità pre-ribosomiali parzialmente completati pronti per l'esportazione al citoplasma.

Oltre alla sua funzione nella biogenesi del ribosoma, il nucleolo è egualmente il sito di trattamento dei parecchi l'altro RNAs noncoding. Il nucleolo svolge ulteriormente un ruolo nel gestire la stabilità della proteina p53, un regolatore critico del ciclo cellulare.

Il nucleolo smonta durante la fase di prophase della mitosi; tuttavia, la componente fibrillare densa rimane associata con i cromosomi e forma un punto secondario di riduzione sul cromosoma chiamato la regione d'organizzazione (NOR). Ciò aiuti nell'organizzazione del genoma durante la fase successiva di interfase del ciclo cellulare.

Cromosomi

La cromatina è una sovrastruttura costituita dal consolidamento altamente organizzato del DNA e delle proteine associate delle cellule. Le proteine dell'istone sono il pezzo composito dell'unità di base dell'organizzazione della cromatina chiamata il nucleosome. Gli istoni sono proteine di base, possedenti una carica positiva che permette loro di legare negativamente - spina dorsale fatta pagare del fosfato di DNA.

All'interno della famiglia dell'istone, quattro membri dell'istone formano un octamer che definisce la componente proteica nucleosomal. Due H3 e due proteine H4 in primo luogo tetramerize e si combinano con due dimeri di H2A/H2B. Approssimativamente la lunghezza 150bp di DNA avvolge ciascuna della struttura a forma di disco della proteina per circa 2 giri.

Il complesso risultante dell'DNA-istone forma la particella nucleosome di memoria (NCP). Fra ogni NCP è una regione definita la regione del linker; ciò è compresa in mezzo 10-90 B.P. di DNA insieme al sottotipo H1 dell'istone. Insieme, il DNA del linker e i NCP comprendono il nucleosome; ripete approssimativamente ogni 200 B.P. Ciò produce una struttura della perla-su-un-stringa. Questa unità più fondamentale di DNA può più ulteriormente essere organizzata in una struttura più di ordine alto chiamata cromatina. Ciò è una fibra 30nm quella moduli dall'avvolgimento dei nucleosomes in un solenoide.

Avanzi ancora, la cromatina può arrotolarsi ancora più ulteriormente per formare il cromosoma risultante. Nella fase di metafase del ciclo cellulare, il hypercondensation del cromosoma accade, per permettere la segregazione corretta dei cromosomi sia nella meiosi che nella mitosi.

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Last Updated: Jul 19, 2019

Deborah Fields

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Deborah Fields

Deborah holds a B.Sc. degree in Chemistry from the University of Birmingham and a Postgraduate Diploma in Journalism qualification from Cardiff University. She enjoys writing about the latest innovations. Previously she has worked as an editor of scientific patent information, an education journalist and in communications for innovative healthcare, pharmaceutical and technology organisations. She also loves books and has run a book group for several years. Her enjoyment of fiction extends to writing her own stories for pleasure.

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