الغشاء النووي: الخصائص والوظائف والتكوين - مادة الاحياء - 2025

و الغشاء النووي، مغلف أو karyote، هو غشاء بيولوجي، التي شكلتها طبقة ثنائية الدهون التي تحيط المادة الوراثية للخلايا حقيقية النواة.

إنه هيكل معقد إلى حد ما ومجهز بنظام تنظيم دقيق ، يتكون من طبقتين: غشاء داخلي وغشاء خارجي. يُطلق على الفراغ بين الغشاءين اسم الفضاء المحيط بالنواة ، ويبلغ عرضه من 20 إلى 40 نانومترًا تقريبًا.

الصورة عن طريق: unamenlinea.unam.mx

يشكل الغشاء الخارجي سلسلة متصلة مع الشبكة الإندوبلازمية. لهذا السبب ، فقد ثبتت الريبوسومات في بنيتها.

يتميز الغشاء بوجود مسام نووية تتوسط في حركة المواد من داخل النواة إلى سيتوبلازم الخلية والعكس صحيح.

إن مرور الجزيئات بين هذين الجزأين مزدحم للغاية. يجب نقل وحدات RNA والوحدات الفرعية الريبوزومية باستمرار من النواة إلى السيتوبلازم ، بينما يجب استيراد الهستونات والحمض النووي والبوليميراز RNA والمواد الأخرى اللازمة لنشاط النواة من السيتوبلازم إلى النواة.

يحتوي الغشاء النووي على عدد كبير من البروتينات التي تشارك في تنظيم الكروماتين وأيضًا في تنظيم الجينات.

الخصائص العامة

المصدر Coutinho HD ، Falcão-Silva VS ، Fernandes Gonçalves G ، Batista da Nóbrega R ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

يعد الغشاء النووي أحد أبرز السمات المميزة للخلايا حقيقية النواة. إنه غشاء بيولوجي مزدوج عالي التنظيم ، يحيط بالمواد الوراثية النووية للخلية - البلازما النووية.

في الداخل نجد الكروماتين ، وهي مادة تتكون من الحمض النووي مرتبطة ببروتينات مختلفة ، وهيستونات بشكل أساسي تسمح بتغليفها الفعال. وهي مقسمة إلى كروماتين حقيقي وكروماتين مغاير.

تكشف الصور التي تم الحصول عليها عن طريق الفحص المجهري الإلكتروني أن الغشاء الخارجي يشكل سلسلة متصلة مع الشبكة الإندوبلازمية ، وهذا هو السبب في أنه يحتوي أيضًا على ريبوسومات مثبتة في الغشاء. وبالمثل ، يشكل الفضاء المحيط بالنواة سلسلة متصلة مع تجويف الشبكة الإندوبلازمية.

مثبتة على جانب النيوكليوبلازم في الغشاء الداخلي ، نجد بنية تشبه الصفيحة مكونة من خيوط بروتينية تسمى "الصفيحة النووية".

غشاء النواة مثقوب بسلسلة من المسام التي تسمح بحركة مرور منظمة للمواد بين السلوكين النووي والهيولي. في الثدييات ، على سبيل المثال ، يقدر أن هناك ما متوسطه 3000 إلى 4000 مسام.

توجد كتل كروماتين مضغوطة للغاية ملتصقة بالغشاء الداخلي للمغلف ، باستثناء المناطق التي توجد بها مسام.

وظيفة

الوظيفة الأكثر بديهية للغشاء النووي هي الحفاظ على الفصل بين nucleoplasm - محتويات النواة - و cytoplasm في الخلية.

بهذه الطريقة ، يتم الاحتفاظ بالحمض النووي آمنًا ومعزولًا عن التفاعلات الكيميائية التي تحدث في السيتوبلازم ويمكن أن تؤثر على المادة الوراثية بطريقة سلبية.

يوفر هذا الحاجز فصلًا ماديًا عن العمليات النووية ، مثل النسخ ، وعن العمليات السيتوبلازمية ، مثل الترجمة.

يحدث النقل الانتقائي للجزيئات الكبيرة بين داخل النواة والسيتوبلازم بفضل وجود المسام النووية ، وتسمح بتنظيم التعبير الجيني. على سبيل المثال ، من حيث تضفير الحمض النووي الريبي قبل الرسول وتدهور الرسل الناضجين.

أحد العناصر الرئيسية هو الصفيحة النووية. يساعد هذا في دعم النواة ، فضلاً عن توفير موقع تثبيت لألياف الكروماتين.

في الختام ، الغشاء الأساسي ليس حاجزًا سلبيًا أو ثابتًا. يساهم في تنظيم الكروماتين ، والتعبير عن الجينات ، وترسيخ النواة في الهيكل الخلوي ، وعمليات انقسام الخلية ، وربما يكون له وظائف أخرى.

تدريب

أثناء عمليات انقسام النواة ، من الضروري تكوين غلاف نووي جديد ، حيث يختفي الغشاء في النهاية.

يتكون هذا من مكونات حويصلية من الشبكة الإندوبلازمية الخشنة. تشارك الأنابيب الدقيقة والمحركات الخلوية للهيكل الخلوي بنشاط في هذه العملية.

تكوين

يتكون الغلاف النووي من طبقتين ثنائيتين للدهون تتكونان من فوسفوليبيدات نموذجية ، مع العديد من البروتينات المتكاملة. يُطلق على المسافة بين الغشاءين مساحة داخل الغشاء أو حول النواة ، والتي تستمر مع تجويف الشبكة الإندوبلازمية.

توجد على الوجه الداخلي للغشاء النووي الداخلي طبقة مميزة مكونة من خيوط وسيطة ، تسمى الصفيحة النووية ، متصلة ببروتينات الغشاء الداخلي عن طريق heterochromarin H.

يحتوي الغلاف النووي على العديد من المسام النووية ، والتي تحتوي على مجمعات المسام النووية. هذه هياكل أسطوانية الشكل تتكون من 30 نيوكليوبورين (سيتم وصفها بعمق لاحقًا). يبلغ قطرها المركزي حوالي 125 نانومتر.

بروتينات الغشاء النووي

على الرغم من الاستمرارية مع الشبكة ، فإن كلا من الأغشية الخارجية والداخلية تقدم مجموعة من البروتينات المحددة التي لا توجد في الشبكة الإندوبلازمية. أبرزها ما يلي:

النيوكليوبورينات

من بين هذه البروتينات المحددة للغشاء النووي لدينا النيوكليوبورينات (المعروفة أيضًا في الأدبيات باسم Nups). تشكل هذه بنية تسمى معقد المسام النووي ، والتي تتكون من سلسلة من القنوات المائية التي تسمح بتبادل ثنائي الاتجاه للبروتينات والحمض النووي الريبي والجزيئات الأخرى.

بعبارة أخرى ، تعمل النيوكليوبورينات كنوع من "البوابة" الجزيئية التي تتوسط بشكل انتقائي للغاية في مرور الجزيئات المختلفة.

يستثني الجزء الداخلي المسعور للقناة جزيئات كبيرة معينة ، اعتمادًا على حجمها ومستوى قطبيتها. يمكن للجزيئات الصغيرة ، أقل من 40 كيلو دالتون تقريبًا ، أو كارهة للماء ، أن تنتشر بشكل سلبي من خلال مجمع المسام.

في المقابل ، تحتاج الجزيئات ذات الطبيعة القطبية الأكبر حجمًا إلى ناقل نووي لدخول النواة.

النقل عبر مجمع المسام النووي

النقل عبر هذه المجمعات فعال للغاية. يمكن لحوالي 100 جزيء هيستون أن تمر عبر مسام واحد في الدقيقة.

يجب أن يرتبط البروتين الذي يجب توصيله إلى النواة باستيراد ألفا. بيتا المستورد يربط هذا المركب بحلقة خارجية. وبالتالي ، فإن مستورد ألفا المرتبط بالبروتين يتمكن من عبور مجمع المسام. أخيرًا ، ينفصل importin beta عن النظام الموجود في السيتوبلازم وينفصل importin alpha بالفعل داخل النواة.

بروتينات الغشاء الداخلي

سلسلة أخرى من البروتينات خاصة بالغشاء الداخلي. ومع ذلك ، لم يتم توصيف معظم هذه المجموعة المكونة من حوالي 60 بروتينًا غشائيًا متكاملًا ، على الرغم من أنه ثبت أنها تتفاعل مع الصفيحة والكروماتين.

هناك أدلة متزايدة تدعم وظائف متنوعة وأساسية للغشاء النووي الداخلي. يبدو أنه يلعب دورًا في تنظيم الكروماتين ، وفي التعبير عن الجينات ، وفي استقلاب المادة الوراثية.

في الواقع ، تم اكتشاف أن الموقع والوظيفة الخاطئة للبروتينات التي يتكون منها الغشاء الداخلي مرتبطة بعدد كبير من الأمراض لدى البشر.

بروتينات الغشاء الخارجي

توجد الفئة الثالثة من بروتينات الغشاء النووي المحددة في الجزء الخارجي من الهيكل المذكور. إنها مجموعة غير متجانسة للغاية من بروتينات الغشاء المتكاملة التي تشترك في مجال مشترك يسمى KASH.

تشكل البروتينات الموجودة في المنطقة الخارجية نوعًا من "الجسر" مع بروتينات الغشاء النووي الداخلي.

يبدو أن هذه الروابط المادية بين الهيكل الخلوي والكروماتين ذات صلة بأحداث النسخ والتكرار وآليات إصلاح الحمض النووي.

بروتينات الفويل

تتكون المجموعة النهائية من بروتينات الغشاء النووي من بروتينات الصفيحة ، وهي شبكة من الخيوط الوسيطة التي تتكون من الصفيحة A و B. تبلغ سماكة الصفيحة 30 إلى 100 نانومتر.

الصفيحة هي بنية أساسية توفر الاستقرار للنواة ، خاصة في الأنسجة التي تتعرض باستمرار للقوى الميكانيكية ، مثل الأنسجة العضلية.

على غرار البروتينات الداخلية للغشاء النووي ، ترتبط الطفرات في الصفيحة ارتباطًا وثيقًا بعدد كبير من الأمراض البشرية المتنوعة للغاية.

بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على المزيد والمزيد من الأدلة التي تربط الصفيحة النووية بالشيخوخة. كل هذا يسلط الضوء على أهمية بروتينات الغشاء النووي في الأداء العام للخلية.

الغشاء النووي في النباتات

في المملكة النباتية ، يعتبر الغلاف النووي نظامًا غشائيًا مهمًا للغاية ، على الرغم من أنه لم يتم دراسته كثيرًا. على الرغم من عدم وجود معرفة دقيقة بالبروتينات التي تشكل الغشاء النووي في النباتات العليا ، فقد تم تحديد بعض الاختلافات مع باقي الممالك.

لا تحتوي النباتات على متواليات مماثلة للصفيحة ، وبدلاً من الجسيمات المركزية ، فإن الغشاء النووي هو الذي يعمل كمركز منظم للأنابيب الدقيقة.

لهذا السبب ، تعد دراسة تفاعلات الغلاف النووي في النباتات مع عناصر الهيكل الخلوي موضوعًا ذا صلة بالدراسة.

المراجع

1. ألبرتس ، ب ، وبراي ، د. (2006). مقدمة في بيولوجيا الخلية. عموم أمريكا الطبية Ed.
2. Eynard ، AR ، Valentich ، MA ، & Rovasio ، RA (2008). علم الأنسجة وعلم الأجنة للإنسان: القواعد الخلوية والجزيئية. عموم أمريكا الطبية Ed.
3. Hetzer MW (2010). الغلاف النووي. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء ، 2 (3) ، a000539.
4. ماير ، آي (2008). التنظيم الوظيفي لنواة النبات. سبرينغر.
5. روس ، إم إتش ، وبولينا ، و. (2006). علم الانسجة. ليبينكوت ويليامز وويلكينز.
6. ويلش ، يو ، وسوبوتا ، ج. (2008). علم الانسجة. عموم أمريكا الطبية Ed.
7. يونغ ، ب ، وودفورد ، ب ، وأودود ، ج. (محرران). (2014). قمح. الأنسجة الوظيفية: النص والأطلس بالألوان. العلوم الصحية Elsevier.