Das Nucleoplasma Es ist die Substanz, in die DNA und andere Kernstrukturen wie Nukleolen eingetaucht sind. Es wird durch die Membran des Kerns vom Zellzytoplasma getrennt, kann aber über die Kernporen Materialien mit ihm austauschen.
Seine Bestandteile sind hauptsächlich Wasser und eine Reihe von Zuckern, Ionen, Aminosäuren sowie Proteinen und Enzymen, die an der Genregulation beteiligt sind, darunter mehr als 300 andere Proteine als Histone. Tatsächlich ähnelt seine Zusammensetzung der des Zellzytoplasmas.
In dieser Kernflüssigkeit befinden sich auch die Nukleotide, die die "Bausteine" sind, die mit Hilfe von Enzymen und Cofaktoren für den Aufbau von DNA und RNA verwendet werden. In einigen großen Zellen wie in Acetabularia, Nucleoplasma ist deutlich sichtbar.
Es wurde früher angenommen, dass das Nucleoplasma aus einer amorphen Masse besteht, die im Nucleus eingeschlossen ist, ausgenommen Chromatin und Nucleolus. Im Nucleoplasma befindet sich jedoch ein Proteinnetzwerk, das für die Organisation von Chromatin und anderen Komponenten des Nucleus zuständig ist und als Kernmatrix bezeichnet wird..
Neue Techniken waren in der Lage, diese Komponente besser zu visualisieren und neue Strukturen wie intranukleäre Schichten, Proteinfilamente, die aus Kernporen austreten, und RNA-Verarbeitungsmaschinen zu identifizieren..
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Das Nucleoplasma, auch "Kernsaft" oder Karyoplasma genannt, ist ein protoplasmatisches Kolloid mit ähnlichen Eigenschaften wie das Cytoplasma, relativ dicht und reich an verschiedenen Biomolekülen, hauptsächlich Proteinen.
In dieser Substanz befinden sich Chromatin und ein oder zwei als Nukleolen bezeichnete Blutkörperchen. Es gibt auch andere immense Strukturen in dieser Flüssigkeit wie Cajal-Körper, PML-Körper, Spiralkörper oder Flecken unter anderem nuklear.
Die für die Verarbeitung von Messenger-Prä-RNA und Transkriptionsfaktoren notwendigen Strukturen sind in den Cajal-Körpern konzentriert..
Das Flecken Kernzellen scheinen Cajal-Körpern ähnlich zu sein, sie sind sehr dynamisch und bewegen sich in Regionen, in denen die Transkription aktiv ist.
PML-Körper scheinen Marker für Krebszellen zu sein, da ihre Anzahl im Zellkern unglaublich erhöht ist..
Es gibt auch eine Reihe von kugelförmigen Nukleolarkörpern mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 2 um, die aus Kügelchen oder Fibrillen bestehen, von denen, obwohl sie in gesunden Zellen berichtet wurden, ihre Häufigkeit in pathologischen Strukturen viel höher ist..
Die wichtigsten im Nucleoplasma eingebetteten Kernstrukturen werden nachfolgend beschrieben:
Der Nucleolus ist eine herausragende kugelförmige Struktur, die sich im Zellkern befindet und nicht durch irgendeine Art von Biomembran begrenzt ist, die sie vom Rest des Nucleoplasmas trennt.
Es besteht aus Regionen, die NORs genannt werden (chromosomale nukleolare Organisatorregionen) wo sich die Ribosomen-Codierungssequenzen befinden. Diese Gene befinden sich in bestimmten Regionen der Chromosomen.
Im speziellen Fall des Menschen sind sie in den Satellitenregionen der Chromosomen 13, 14, 15, 21 und 22 organisiert.
Eine Reihe von wesentlichen Prozessen findet im Nucleolus statt, wie die Transkription, Verarbeitung und Assemblierung der Untereinheiten, aus denen die Ribosomen bestehen..
Andererseits haben neuere Studien, abgesehen von seiner traditionellen Funktion, herausgefunden, dass der Nucleolus mit Krebszell-Suppressor-Proteinen, Zellzyklus-Regulatoren und Proteinen aus viralen Partikeln verwandt ist.
Das DNA-Molekül ist nicht zufällig im Zellnukleoplasma verteilt, sondern auf hochspezifische und kompakte Weise mit einer Reihe hochkonservierter Proteine während der gesamten Evolution, den sogenannten Histonen, organisiert..
Der Prozess der Organisation von DNA ermöglicht die Einführung von fast vier Metern genetischem Material in eine mikroskopische Struktur.
Diese Assoziation von genetischem Material und Protein wird als Chromatin bezeichnet. Dies ist in Regionen oder Domänen organisiert, die im Nucleoplasma definiert sind, wobei zwei Typen unterschieden werden können: Euchromatin und Heterochromatin.
Euchromatin ist weniger kompakt und umfasst Gene, deren Transkription aktiv ist, da Transkriptionsfaktoren und andere Proteine im Gegensatz zu Heterochromatin, das sehr kompakt ist, Zugang dazu haben.
Heterochromatin-Regionen befinden sich in der Peripherie und Euchromatin mehr in der Mitte des Kerns und auch in der Nähe der Kernporen.
In ähnlicher Weise sind Chromosomen in bestimmten Bereichen innerhalb des Kerns verteilt, die als chromosomale Gebiete bezeichnet werden. Mit anderen Worten, Chromatin schwimmt nicht zufällig im Nucleoplasma..
Die Organisation der verschiedenen Kernkompartimente scheint von der Kernmatrix bestimmt zu werden.
Es ist eine innere Struktur des Kerns, die aus einer Schicht besteht, die an die Kernporenkomplexe gekoppelt ist, nukleolaren Überresten und einer Reihe von faserigen und körnigen Strukturen, die über den Kern verteilt sind und ein signifikantes Volumen davon einnehmen.
Studien, die versucht haben, die Matrix zu charakterisieren, haben ergeben, dass sie zu vielfältig ist, um ihre biochemische und funktionelle Konstitution zu definieren.
Die Schicht ist eine Art Schicht aus Proteinen im Bereich von 10 bis 20 nm, die der Innenseite der Kernmembran gegenübergestellt ist. Die Proteinkonstitution variiert je nach untersuchter taxonomischer Gruppe.
Die Proteine, aus denen die Schicht besteht, ähneln den Zwischenfilamenten und besitzen zusätzlich zur nuklearen Signalübertragung kugelförmige und zylindrische Regionen..
Die interne Kernmatrix enthält eine hohe Anzahl von Proteinen mit einer Bindungsstelle an Messenger-RNA und andere Arten von RNA. In dieser internen Matrix findet eine DNA-Replikation, eine nicht-nukleolare Transkription und eine Prä-RNA-Verarbeitung des Botenstoffs nach der Transkription statt..
Innerhalb des Kerns befindet sich eine Struktur, die mit dem Zytoskelett in Zellen vergleichbar ist, die als Nukleoskelett bezeichnet werden und aus Proteinen wie Actin, αII-Spectrin, Myosin und dem Riesenprotein Titin bestehen. Die Existenz dieser Struktur wird jedoch immer noch von Forschern diskutiert.
Das Nucleoplasma ist eine gelatineartige Substanz, in der verschiedene Kernstrukturen unterschieden werden können, wie oben erwähnt.
Eine der Hauptkomponenten des Nucleoplasmas sind Ribonucleoproteine, die aus Proteinen und RNA bestehen, die aus einer Region bestehen, die reich an aromatischen Aminosäuren mit Affinität zu RNA ist..
Die im Kern gefundenen Ribonukleoproteine werden speziell als kleine Kern-Ribonukleoproteine bezeichnet..
Die chemische Zusammensetzung des Nucleoplasmas ist komplex, einschließlich komplexer Biomoleküle wie Proteine und Kernenzyme sowie anorganischer Verbindungen wie Salze und Mineralien wie Kalium, Natrium, Calcium, Magnesium und Phosphor..
Einige dieser Ionen sind unverzichtbare Cofaktoren von Enzymen, die DNA replizieren. Enthält auch ATP (Adenosintriphosphat) und Acetyl-Coenzym A..
Eine Reihe von Enzymen, die für die Synthese von Nukleinsäuren erforderlich sind, wie DNA und RNA, sind in das Nukleoplasma eingebettet. Zu den wichtigsten zählen unter anderem DNA-Polymerase, RNA-Polymerase, NAD-Synthetase und Pyruvatkinase..
Eines der am häufigsten vorkommenden Proteine im Nucleoplasma ist Nucleoplastim, ein saures und pentameres Protein mit ungleichen Domänen in Kopf und Schwanz. Seine saure Eigenschaft schafft es, die in den Histonen vorhandenen positiven Ladungen abzuschirmen und sich mit dem Nukleosom zu verbinden.
Nukleosomen sind solche perlenartigen Strukturen an einer Halskette, die durch die Wechselwirkung von DNA mit Histonen gebildet werden. Es wurden auch kleine Lipidmoleküle nachgewiesen, die in dieser halbwässrigen Matrix schwimmen..
Das Nucleoplasma ist die Matrix, in der eine Reihe wesentlicher Reaktionen für das korrekte Funktionieren des Nucleus und der Zelle im Allgemeinen stattfinden. Hier findet die Synthese von DNA, RNA und ribosomalen Untereinheiten statt.
Es fungiert als eine Art "Matratze", die die darin eingetauchten Strukturen schützt und ein Mittel zum Transport von Materialien darstellt..
Es dient als Suspensionszwischenprodukt für subnukleare Strukturen und trägt auch dazu bei, die Form des Kerns stabil zu halten, was ihm Steifheit und Zähigkeit verleiht..
Die Existenz mehrerer Stoffwechselwege im Nucleoplasma wie im Zellzytoplasma wurde nachgewiesen. Innerhalb dieser biochemischen Wege befinden sich die Glykolyse und der Zitronensäurezyklus.
Der Pentosephosphatweg, der die Pentosen zum Kern beiträgt, wurde ebenfalls beschrieben. In ähnlicher Weise ist der Kern eine Zone der Synthese von NAD+, welches als Coenzyme von Dehydrogenasen wirkt.
Die Prä-mRNA-Prozessierung findet im Nucleoplasma statt und erfordert die Anwesenheit der kleinen nukleolaren Ribonukleoproteine, abgekürzt als snRNP..
In der Tat ist eine der wichtigsten aktiven Aktivitäten, die im eukaryotischen Nucleoplasma auftreten, die Synthese, Verarbeitung, der Transport und der Export reifer Messenger-RNAs..
Ribonukleoproteine gruppieren sich, um das Spleißosom oder den Spleißkomplex zu bilden, der ein katalytisches Zentrum ist, das für die Entfernung von Introns aus der Messenger-RNA verantwortlich ist. Eine Reihe von RNA-Molekülen mit einem hohen Uracilgehalt ist für die Erkennung der Introns verantwortlich.
Das Spliciosom besteht neben der Beteiligung anderer Proteine aus etwa fünf kleinen nukleolaren RNAs, die als snRNA U1, U2, U4 / U6 und U5 bezeichnet werden.
Denken wir daran, dass in Eukaryoten Gene im DNA-Molekül durch nicht-kodierende Regionen, sogenannte Introns, unterbrochen werden, die eliminiert werden müssen..
Reaktion von Spleißen integriert zwei aufeinanderfolgende Schritte: den nukleophilen Angriff in der 5'-Schnittzone durch Wechselwirkung mit einem Adenosinrest, der an die 3'-Zone des Introns angrenzt (Schritt, der das Exon freisetzt), gefolgt von der Vereinigung der Exons.
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