النيوكليوبلازم: الخصائص والبنية والوظائف - علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء - 2025

في جبلة النواة هي مادة التي DNA والهياكل النووية الأخرى، مثل نويات، هي جزء لا يتجزأ. يتم فصله عن سيتوبلازم الخلية من خلال غشاء النواة ، ولكن يمكن تبادل المواد معه من خلال المسام النووية.

تتكون مكوناته بشكل أساسي من الماء وسلسلة من السكريات والأيونات والأحماض الأمينية والبروتينات والإنزيمات المشاركة في تنظيم الجينات ، من بين هذه أكثر من 300 بروتين بخلاف الهيستونات. في الواقع ، يشبه تكوينه تكوين السيتوبلازم الخلوي.

يوجد داخل هذا السائل النووي أيضًا النيوكليوتيدات ، وهي "لبنات البناء" المستخدمة في بناء الحمض النووي الريبي النووي والحمض النووي الريبي ، بمساعدة الإنزيمات والعوامل المساعدة. في بعض الخلايا الكبيرة ، مثل acetabularia ، يكون النيوكليوبلازم مرئيًا بوضوح.

كان يُعتقد سابقًا أن النيوكليوبلازم تتكون من كتلة غير متبلورة محاطة بالنواة ، باستثناء الكروماتين والنواة. ومع ذلك ، يوجد داخل البلازما النووية شبكة بروتين مسؤولة عن تنظيم الكروماتين ومكونات أخرى للنواة ، تسمى المصفوفة النووية.

جعلت التقنيات الجديدة من الممكن تصور هذا المكون بشكل أفضل وتحديد الهياكل الجديدة مثل الصفائح داخل النواة وخيوط البروتين المنبثقة من المسام النووية وآلات معالجة الحمض النووي الريبي.

الخصائص العامة

النيوكليوبلازم ، المعروف أيضًا باسم "العصير النووي" أو الكاريوبلازم ، هو غرواني بروتوبلازمي بخصائص مشابهة للسيتوبلازم ، كثيف نسبيًا وغني بالجزيئات الحيوية المختلفة ، خاصة البروتينات.

تم العثور على الكروماتين وكرية واحدة أو اثنتين تسمى النوكليولي في هذه المادة. هناك أيضًا هياكل هائلة أخرى في هذا السائل مثل أجسام كاجال أو أجسام PML أو الأجسام الحلزونية أو البقع النووية ، من بين أشياء أخرى.

تتركز الهياكل اللازمة لمعالجة ما قبل الرنا المرسال وعوامل النسخ في أجسام كاجال.

تبدو البقع النووية وكأنها تشبه أجسام كاجال ، فهي ديناميكية للغاية وتتحرك نحو المناطق التي يكون فيها النسخ نشطًا.

يبدو أن أجسام الـ PML علامات على الخلايا السرطانية ، لأنها تزيد بشكل لا يصدق من أعدادها داخل النواة.

هناك أيضًا سلسلة من الأجسام النووية الكروية التي يتراوح قطرها بين 0.5 و 2 ميكرومتر ، وتتكون من كريات أو ليفية ، على الرغم من الإبلاغ عنها في الخلايا السليمة ، إلا أن تواترها أعلى بكثير في الهياكل المرضية.

يتم وصف الهياكل النووية الأكثر صلة المضمنة في النيوكليوبلازم أدناه:

النوى

النواة عبارة عن هيكل كروي بارز يقع داخل نواة الخلايا ولا يتم تحديده بواسطة أي نوع من الغشاء الحيوي الذي يفصلها عن بقية النواة.

وهي مكونة من مناطق تسمى NORs (المناطق المنظمة للكروموسومات النووية) حيث توجد التسلسلات التي ترمز للريبوسومات. تم العثور على هذه الجينات في مناطق محددة من الكروموسومات.

في حالة البشر المحددة ، يتم تنظيمهم في المناطق التابعة للكروموسومات 13 و 14 و 15 و 21 و 22.

تحدث سلسلة من العمليات الأساسية في النواة ، مثل النسخ والمعالجة وتجميع الوحدات الفرعية التي تتكون منها الريبوسومات.

من ناحية أخرى ، وبغض النظر عن وظيفتها التقليدية ، وجدت الدراسات الحديثة أن النواة مرتبطة ببروتينات مثبطة للخلايا السرطانية ، ومنظمات دورة الخلية ، وبروتينات من جزيئات فيروسية.

المناطق شبه النووية

لا يتشتت جزيء الحمض النووي بشكل عشوائي في نوكليوبلازم الخلية ، بل يتم تنظيمه بطريقة محددة للغاية ومضغوطة مع مجموعة من البروتينات المحفوظة بشكل كبير خلال التطور تسمى الهستونات.

تسمح عملية تنظيم الحمض النووي بإدخال ما يقرب من أربعة أمتار من المادة الوراثية في بنية مجهرية.

هذا الارتباط من المادة الجينية والبروتين يسمى الكروماتين. يتم تنظيم هذا في مناطق أو مجالات محددة في النيوكليوبلازم ، ويمكن التمييز بين نوعين: كروماتين حقيقي وكروماتين مغاير.

كروماتين حقيقي أقل ضغطًا ويشمل الجينات التي يكون نسخها نشطًا ، نظرًا لأن عوامل النسخ والبروتينات الأخرى يمكنها الوصول إليها على عكس الهيتروكروماتين ، وهو مضغوط للغاية.

تم العثور على مناطق الهيتروكروماتين في المحيط و euchromatin أكثر في مركز النواة ، وكذلك بالقرب من المسام النووية.

وبالمثل ، يتم توزيع الكروموسومات في مناطق محددة داخل النواة تسمى مناطق الكروموسومات. بمعنى آخر ، لا يطفو الكروماتين بشكل عشوائي في النيوكليوبلازم.

مصفوفة نووية

يبدو أن تنظيم الأجزاء النووية المختلفة تمليه المصفوفة النووية.

إنها بنية داخلية للنواة تتكون من ورقة مقترنة بمجمعات المسام النووية ، وبقايا النواة ومجموعة من الهياكل الليفية والحبيبية الموزعة في جميع أنحاء النواة التي تحتل حجمًا كبيرًا منها.

خلصت الدراسات التي حاولت وصف المصفوفة إلى أن المصفوفة متنوعة للغاية بحيث لا يمكن تحديد تركيبتها البيوكيميائية والوظيفية.

الصفيحة هي نوع من الطبقات تتكون من بروتينات تتراوح من 10 إلى 20 نانومتر وهي متجاورة مع الوجه الداخلي للغشاء الأساسي. يختلف تكوين البروتين اعتمادًا على المجموعة التصنيفية التي تمت دراستها.

البروتينات التي تتكون منها الصفيحة مشابهة للخيوط الوسيطة ، بالإضافة إلى الإشارات النووية ، تمتلك مناطق كروية وأسطوانية.

أما بالنسبة للمصفوفة النووية الداخلية ، فهي تحتوي على عدد كبير من البروتينات مع موقع ارتباط لـ messenger RNA وأنواع أخرى من RNA. في هذه المصفوفة الداخلية ، يحدث تكرار الحمض النووي ، والنسخ غير النووي ، والمعالجة السابقة للحمض النووي الريبي لما بعد النسخ.

هيكل نووي

يوجد داخل النواة هيكل مشابه للهيكل الخلوي في الخلايا يسمى الهيكل النووي ، ويتكون من بروتينات مثل الأكتين و αII-سبيكترين والميوسين والبروتين العملاق المسمى تيتين. ومع ذلك ، لا يزال وجود هذا الهيكل محل نقاش من قبل الباحثين.

بناء

النيوكليوبلازم مادة هلامية يمكن فيها تمييز الهياكل النووية المختلفة المذكورة أعلاه.

أحد المكونات الرئيسية للبلازم النووي هو البروتينات الريبية المكونة من البروتينات والحمض النووي الريبي المكون من منطقة غنية بالأحماض الأمينية العطرية مع تقارب الحمض النووي الريبي.

تسمى البروتينات النووية الموجودة في النواة على وجه التحديد البروتينات النووية الريبية الصغيرة.

التركيب البيوكيميائي

التركيب الكيميائي للنيوكليوبلازم معقد ، بما في ذلك الجزيئات الحيوية المعقدة مثل البروتينات والإنزيمات النووية ، وكذلك المركبات غير العضوية مثل الأملاح والمعادن مثل البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم والفوسفور.

بعض هذه الأيونات هي عوامل مساعدة لا غنى عنها للإنزيمات التي تنسخ الحمض النووي. يحتوي أيضًا على ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) وأسيتيل أنزيم أ.

يتم تضمين سلسلة من الإنزيمات اللازمة لتخليق الأحماض النووية ، مثل DNA و RNA ، في النيوكليوبلازم. من بين أهمها بوليميراز الحمض النووي ، بوليميريز الحمض النووي الريبي ، إنزيم NAD synthetase ، بيروفات كيناز ، من بين أمور أخرى.

يعد nucleoplastim واحدًا من أكثر البروتينات وفرة في النيوكليوبلازم ، وهو بروتين حمضي وخماسي له مجالات غير متساوية في الرأس والذيل. تمكن خصائصه الحمضية من حماية الشحنات الموجبة الموجودة في الهيستونات وتمكن من الارتباط بالنيوكليوسوم.

النيوكليوسومات هي تلك الهياكل الشبيهة بالخرز على قلادة ، والتي تشكلت عن طريق تفاعل الحمض النووي مع الهستونات. تم اكتشاف جزيئات دهنية صغيرة تطفو في هذه المصفوفة شبه المائية.

المميزات

النيوكليوبلازم هي المصفوفة حيث تحدث سلسلة من التفاعلات الأساسية من أجل الأداء السليم للنواة والخلية بشكل عام. إنه الموقع الذي يحدث فيه تخليق الوحدات الفرعية DNA و RNA والريبوسومات.

وهي تعمل كنوع من أنواع "المراتب" التي تحمي الهياكل المغمورة فيها ، بالإضافة إلى توفير وسيلة لنقل المواد.

إنه بمثابة تعليق وسيط للهياكل دون النووية ويساعد أيضًا في الحفاظ على شكل النواة مستقرًا ، مما يمنحها الصلابة والمتانة.

تم إثبات وجود العديد من المسارات الأيضية في النيوكليوبلازم ، كما هو الحال في سيتوبلازم الخلية. ضمن هذه المسارات البيوكيميائية يوجد تحلل السكر ودورة حمض الستريك.

تم الإبلاغ أيضًا عن مسار فوسفات البنتوز ، الذي يساهم في البنتوز في النواة. بالطريقة نفسها ، فإن النواة هي منطقة تخليق لـ NAD ⁺ ، والتي تعمل كأنزيمات مساعدة لنزعات الهيدروجين.

معالجة Messenger preRNA

تتم معالجة pre-mRNA في النيوكليوبلازم وتتطلب وجود البروتينات النووية الصغيرة ، والمختصرة باسم snRNP.

في الواقع ، أحد أهم الأنشطة النشطة التي تحدث في النيوكليوبلازم حقيقية النواة هو تخليق ومعالجة ونقل وتصدير RNAs الناضجة.

تتجمع البروتينات الريبية معًا لتكوين مركب لصق أو تضفير ، وهو مركز تحفيزي مسؤول عن إزالة الإنترونات من الرنا المرسال. سلسلة من جزيئات الحمض النووي الريبي عالية في اليوراسيل مسؤولة عن التعرف على الإنترونات.

يتكون spliciosome من حوالي خمسة أنواع صغيرة من الحمض النووي الريبي تسمى snRNA U1 و U2 و U4 / U6 و U5 ، بالإضافة إلى مشاركة بروتينات أخرى.

دعونا نتذكر أنه في حقيقيات النوى ، تنقطع الجينات في جزيء الحمض النووي عن طريق مناطق غير مشفرة تسمى الإنترونات يجب إزالتها.

يدمج تفاعل التضفير خطوتين متتاليتين: هجوم محبة النواة في منطقة قطع 5′ بالتفاعل مع بقايا الأدينوزين المجاورة للمنطقة 3 من intron (الخطوة التي تطلق exon) ، متبوعة باتحاد exons.

المراجع

1. براشيت ، ج. (2012). علم الخلايا الجزيئي V2: التفاعلات الخلوية. إلسفير.
2. Guo، T.، & Fang، Y. (2014). التنظيم الوظيفي وديناميكيات نواة الخلية. الحدود في علم النبات ، 5 ، 378.
3. خيمينيز غارسيا ، LF (2003). البيولوجيا الخلوية والجزيئية. تعليم بيرسون في المكسيك.
4. لاميردينج ، ج. (2011). ميكانيكا النواة. علم وظائف الأعضاء الشامل ، 1 (2) ، 783-807.
5. بيدرسون ، ت. (2000). نصف قرن من "المصفوفة النووية". البيولوجيا الجزيئية للخلية، 11 (3) ، 799-805.
6. بيدرسون ، ت. (2011). أدخلت النواة. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء ، 3 (5) ، a000521.
7. ويلش ، يو ، وسوبوتا ، ج. (2008). علم الانسجة. عموم أمريكا الطبية Ed.