Fazlar arası çekirdekte katlanmamış kromozomların düzensiz bir şekilde yerleştirilmediği, ancak kesin olarak sıralandığı gerçeğini zaten biliyorduk. Çekirdeğin üç boyutlu uzayında kromozomun bu şekilde düzenlenmesi, yalnızca mitoz sırasında meydana gelen kromozom ayrımı ve komşulardan ayrılma için değil, aynı zamanda kromatin replikasyonu ve transkripsiyon işlemlerinin düzenlenmesi için de gereklidir. Bu görevleri yerine getirmek için, tüm nükleer bileşenler (kromatin, nükleolus, nükleer zarf) için birleştirici bir temel görevi görebilecek bir tür intranükleer sistem çerçevesinin olması gerektiği varsayılabilir. Böyle bir yapı protein nükleer çekirdeği veya matris. Nükleer matrisin net bir morfolojik yapıyı temsil etmediği konusunda derhal bir rezervasyon yapmak gerekir: nükleer matrisin hemen hemen tüm kromatin alanlarının, RNA'nın büyük bir kısmının ve lipoproteinlerinin çekirdeklerinden ekstrakte edildiğinde ayrı bir morfolojik heterojen bileşen olarak ortaya çıkar. mektup. Genel morfolojisini kaybetmeyen, küresel bir yapıda kalan çekirdekten, bazen “nükleer iskelet” olarak da adlandırılan bir tür çerçeve, bir iskelet kalır.

Nükleer matrisin bileşenleri (artık nükleer proteinler) ilk olarak 60'lı yılların başında izole edildi ve karakterize edildi. İzole edilmiş sıçan karaciğer çekirdeklerinin 2 M NaCl çözeltisi ve ardından DNaz ile sıralı işlenmesiyle, kromatinin tamamen çözünmesinin meydana geldiği ve çekirdeğin ana yapısal elemanlarının kaldığı bulundu: nükleer zarf, ilgili bileşenler - nükleonemler (nükleer filamentler) ) protein ve RNA ve nükleoller içerir. Doğal çekirdeklerdeki kromatin fibrillerinin bu eksenel protein filamentlerine bir "şişe fırçası" gibi bağlandığı varsayılmıştır (bkz. Şekil 67).

Çok daha sonra (70'lerin ortası) bu çalışmalar geliştirildi ve nükleer çekirdeğin kromatin olmayan proteinleri ve bunun hücre çekirdeğinin fizyolojisindeki rolü hakkında çok sayıda yeni bilginin ortaya çıkmasına yol açtı. Aynı zamanda, "nükleer matris" terimi, çeşitli çözeltilerle art arda çekirdek ekstraksiyonu sonucunda elde edilebilecek çekirdeğin artık yapılarını belirtmek için önerildi. Bu tekniklerde yeni olan, nükleer lipoprotein zarlarını çözen Triton X-100 gibi iyonik olmayan deterjanların kullanılmasıydı.

Proteinle zenginleştirilmiş nükleer matris preparatlarının üretilmesine yol açan izole edilmiş çekirdeklerin işlenme sırası aşağıdaki gibidir (bkz. Tablo 6).

Tablo 6. Nükleer protein matrisi elde etme sürecinde nükleer bileşenlerin ekstraksiyonu (% olarak)

0,25 M sakaroz, 0,05 M Tris-HCI tamponu ve 5 mM MgCI2 solüsyonlarında elde edilen izole edilmiş çekirdekler, düşük iyonik güce (LS) sahip bir solüsyon içerisine yerleştirildi; burada DNA'nın büyük kısmı, endonükleaz bölünmesine bağlı olarak bozundu. 2 M NaCl'de (HS), kromatin daha sonra histonlara ve DNA'ya ayrıştırıldı ve DNA parçalarının ve çeşitli proteinlerin daha fazla ekstraksiyonu gerçekleşti. Çekirdeklerin %1 Triton X-100 solüsyonunda daha sonra işlenmesi, nükleer zarf fosfolipitlerinin neredeyse tamamen kaybına ve DNA ve RNA kalıntıları içeren bir nükleer matrisin (NM) oluşmasına yol açtı; bunlar, nükleazlarla işlemden geçirilerek daha da çözündü ve nihai sonuç elde edildi. nükleer protein matris fraksiyonu ( NPM). %98'i histon olmayan proteinlerden oluşur; ayrıca %0,1 DNA, %1,2 RNA ve %1,1 fosfolipit içerir.

Bu şekilde elde edilen nükleer matrisin kimyasal bileşimi farklı nesnelerde benzerdir (bkz. Tablo 7).

Tablo 7. Nükleer protein matrisinin bileşimi

Morfolojik bileşimine göre, nükleer matris en az üç bileşenden oluşur: periferik bir protein ağı (lifli) katman - lamina (nükleer lamina, lifli lamina), bir iç veya interkromatik ağ (iskelet) ve bir "artık" nükleolus (Şek. 68).

Lamina, nükleer zarfın iç zarının altında yatan ince lifli bir tabakadır. Aynı zamanda lifli tabakaya gömülü olan nükleer gözenek komplekslerini de içerir. Nükleer matrisin bu kısmına genellikle "gözenek kompleksi - lamina" fraksiyonu (PCL - "gözenek kompleksi - lamina") denir. Sağlam hücrelerde ve çekirdeklerde lamin çoğunlukla morfolojik olarak tespit edilmez, çünkü periferik bir kromatin tabakası ona çok yakındır. Ancak bazen nükleer zarfın iç zarı ile çevresel kromatin tabakası arasında yer alan nispeten ince (10-20 nm) lifli bir tabaka şeklinde gözlemlenebilir.

Laminanın yapısal rolü çok önemlidir: çekirdeğin çevresi boyunca çekirdeğin morfolojik bütünlüğünü korumaya yeterli, sürekli bir lifli protein tabakası oluşturur. Böylece Triton X-100 kullanılarak nükleer membranın her iki membranının çıkarılması, çekirdeklerin parçalanmasına veya çözünmesine neden olmaz. Kromatin şişmesi meydana geldiğinde düşük iyon gücüne aktarılsalar bile yuvarlak şekillerini korurlar ve yayılmazlar.

İntranükleer çerçeve veya ağ, yalnızca kromatin ekstraksiyonundan sonra morfolojik olarak ortaya çıkar. Kromatin bölümleri arasında yer alan gevşek bir lifli ağ ile temsil edilir; genellikle bu süngerimsi ağ, RNP doğasının çeşitli granüllerini içerir.

Son olarak, nükleer matrisin üçüncü bileşeni, nükleolusun şeklini tekrarlayan ve aynı zamanda yoğun şekilde paketlenmiş fibrillerden oluşan yoğun bir yapı olan artık nükleolustur.

Nükleer matrisin bu üç bileşeninin morfolojik ifadesi ve fraksiyonlardaki miktar, çekirdeğin işlenmesi için bir dizi koşula bağlıdır. Matris elemanları, çekirdeklerin nispeten yüksek (5 mM) divalan katyon konsantrasyonlarında izole edilmesinden sonra en iyi şekilde tanımlanır.

Nükleer matrisin protein bileşeninin tanımlanmasında disülfit bağlarının oluşumunun büyük önem taşıdığı bulunmuştur. Dolayısıyla, eğer çekirdekler, S-S bağlarının oluşumunu önleyen iyodoasetamid ile önceden inkübe edilirse ve daha sonra adım adım ekstraksiyon yapılırsa, nükleer matris yalnızca PCL kompleksi tarafından temsil edilir. S-S bağlarının kapanmasına neden olan sodyum tetratiyonat kullanırsak, nükleer matris üç bileşenin tümü tarafından temsil edilir. Hipotonik solüsyonlarla ön işleme tabi tutulan çekirdeklerde yalnızca lamina ve artık nükleoller tespit edilir.

Tüm bu gözlemler, nükleer matrisin bileşenlerinin donmuş katı yapılar olmadığı, yalnızca izolasyon koşullarına bağlı olarak değil aynı zamanda doğal çekirdeklerin işlevsel özelliklerine bağlı olarak değişebilen dinamik hareketliliğe sahip bileşenler olduğu sonucuna varmıştır. Örneğin, tavukların olgun eritrositlerinde tüm genom bastırılır ve kromatin esas olarak çekirdeğin çevresinde lokalize olur; bu durumda iç matris tespit edilmez, yalnızca gözenekli bir tabaka tespit edilir. Çekirdekleri transkripsiyonel aktiviteyi koruyan 5 günlük civciv embriyolarının eritrositlerinde, iç matrisin elemanları açıkça ifade edilir.

Tablodan da anlaşılacağı üzere. Şekil 7'de, çekirdeğin artık yapılarının ana bileşeni, içeriği% 98 ila 88 arasında değişebilen proteindir. Farklı hücrelerin nükleer matrisinin protein bileşimi oldukça benzerdir. Fibröz tabakanın üç proteini ile karakterize edilir. ince tabakalar. Bu ana polipeptitlere ek olarak matris, molekül ağırlığı 11-13 ila 200 kDa arasında olan çok sayıda küçük bileşen içerir.

Laminler üç proteinle temsil edilir (laminler A, B, C). Bunlardan ikisi, A ve C laminleri immünolojik ve peptid kompozisyonu bakımından birbirine yakındır. Lamin B, bir lipoprotein olması ve dolayısıyla nükleer membrana daha sıkı bağlanmasıyla onlardan farklıdır. Lamin B, mitoz sırasında bile zarlarla ilişkili kalırken, A ve C laminleri, lifli tabakanın tahrip edilmesi üzerine salınır ve hücre boyunca yaygın olarak dağılır.

Laminlerin amino asit bileşimleri açısından hücre iskeletinin bir parçası olan ara mikrofilamentlere (vimentin ve sitokeratin) benzer olduğu ortaya çıktı. Çoğunlukla, izole edilmiş çekirdeklerin fraksiyonu ve nükleer matriks preparatları, nükleer membranların çıkarılmasından sonra bile nükleer çevre ile ilişkili kalan önemli miktarlarda ara filamanlar içerir.

Ara filamentlerin aksine, laminler polimerizasyon sırasında filamentli yapılar oluşturmazlar, ancak ortogonal tipte moleküler paketlenme ile ağlar halinde düzenlenirler. Nükleer zarfın iç zarının altında yatan bu tür sürekli kafes alanları, laminlerin fosforilasyonu sırasında sökülebilir ve defosforile olduklarında tekrar polimerleşebilir, bu da hem bu katmanın hem de tüm nükleer zarfın dinamizmini sağlar.

İntranükleer çekirdek proteinlerinin moleküler karakterizasyonu henüz ayrıntılı olarak geliştirilmemiştir. Kromatin ambalajının rozet şeklinde, kromomerik formunun oluşturulmasında fazlar arası çekirdekte DNA'nın alan organizasyonunda yer alan bir dizi proteini içerdiği gösterilmiştir. İç matris elemanlarının, kromomerlerin rozet yapılarının çekirdeklerini temsil ettiği varsayımı, fazlar arası çekirdek matrisinin (lamina proteinleri hariç) polipeptit bileşiminin ve metafaz kromozomlarının kalıntı yapılarının (eksenel) olması gerçeğiyle doğrulanır. yapılar veya “iskeleler”) neredeyse aynıdır. Her iki durumda da bu proteinler DNA'nın döngü organizasyonunun sürdürülmesinden sorumludur.

Periferik bir plaka ve çekirdeğe giren kordonlardan oluşur. Günümüzde nükleer iskeletin işlevi tam olarak aydınlatılamamıştır.

Matrisin ağırlıklı olarak histon olmayan proteinlerden oluşturulduğuna ve nükleer lamina ile iletişim kuran karmaşık dallı bir ağ oluşturduğuna inanılmaktadır. Belki de nükleer matris fonksiyonel kromatin alanlarının oluşumunda rol oynuyordur. Hücre genomunda, nükleer matrikse (İngilizce S/MAR - Matris/İskele Bağlantı Bölgeleri) nükleer matris proteinlerine kromatin halkalarının sabitlenmesine hizmet ettiği varsayılan, A-T açısından zengin, önemsiz özel bağlanma bölgeleri vardır. Ancak tüm araştırmacılar nükleer matrisin varlığını kabul etmiyor.

Wikimedia Vakfı.

2010.

Diğer sözlüklerde “Nükleer Matris” in ne olduğunu görün:

Matrix - Kuaför aksesuarları ve saç kozmetiği kategorisindeki tüm güncel Matrix indirim kodları

Bu makalede bilgi kaynaklarına bağlantılar bulunmamaktadır. Bilgilerin doğrulanabilir olması gerekir, aksi takdirde sorgulanabilir ve silinebilir. Yetkili kaynaklara bağlantılar eklemek için bu makaleyi düzenleyebilirsiniz. Bu işaret... ... Vikipedi - (karyoplazma, karyolenf, nükleoplazma), hücre çekirdeğinin içeriği, kromatin, nükleolus ve diğer yapılar arasındaki boşluğu doldurur. Sağlamak için gerekli çeşitli enzimler, nükleotidler, amino asitler ve diğer maddeleri içerir... ...

Biyolojik ansiklopedik sözlük nükleer iskelet (matris) - Nükleer sistemle belirli bölgelerde, tamamen belirsiz bir biyokimyasal yapıya sahip olan, periferik bir plaka ve çekirdeğe nüfuz eden tellerden oluşan çekirdeğin destekleyici yapısı. kromatin ve heterojen ribonükleoproteinlerle temas eder... ...

Matris. Bakınız nükleer iskelet. (Kaynak: “Genetik Terimlerin İngilizce-Rusça Açıklayıcı Sözlüğü”. Arefiev V.A., Lisovenko L.A., Moskova: VNIRO Yayınevi, 1995) ...

Matris- * matris * matris, bir dizi hücresel yapının ana maddesidir: sitoplazma (hyaloplazma veya sitoplazmik M), organeller (örneğin, M mitokondri, M plastidler) ve çekirdekler (karyolenf veya nükleer M). 2. Temel homojen ve ince taneli madde... ...

Karyoplazma, karyolenf, nükleoplazma karyoplazma, karyolenf, nükleoplazma, “nükleoplazma”. Boyanamaz (kromatinden farklı olarak) ) kromatinin daldırıldığı hücre çekirdeğinin içeriği; K'deki kromatinin uzaklaştırılmasından sonra.... ... Moleküler biyoloji ve genetik. Açıklayıcı sözlük.

Çekirdek iskeleti, nükleer iskele (matris) nükleer iskelet (matris). Çekirdeğin destekleyici yapısı, periferik bir plaka ve çekirdeğe nüfuz eden, tamamen belirsiz bir biyokimyasal yapıya sahip olan, belirli bölgelerde bulunan şeritlerden oluşan... ... Moleküler biyoloji ve genetik. Açıklayıcı sözlük.

Karyoplazma karyolenf nükleoplazması “nükleer özsu”- Karyoplazma, karyolenf, nükleoplazma, “nükleer meyve suyu” * karyoplazma, karyolenf, nükleaplasm, “nükleer meyve suyu” * karyoplazma veya karyoplazma veya “nükleer meyve suyu” 1. Nükleer membranla çevrelenmiş hücre çekirdeğinin içeriği. 2. Boyanamaz (… … Genetik. Ansiklopedik Sözlük

DNA'sı mavi Hoechst boyası 33258 ile boyanmış HeLa hücreleri. Orta ve sağ hücreler, göre fazlar halindedir ... Wikipedia

DNA'sı mavi Hoist boyasıyla boyanmış hücreler. Merkezi ve sağ hücreler interfazda olduğundan çekirdeğin tamamı boyanır. Soldaki hücre mitoz (anafaz) halindedir, dolayısıyla çekirdeği görünmez ve DNA yoğunlaşmıştır, böylece ... ... Vikipedi

Çekirdek, işlevlerini düzenlemeye yardımcı olan bir nükleer iskelet içerebilir.

Sitedeki önceki makalelerde bazılarına baktık nükleer alanlar Ve alt bölmeler benzersiz bir bileşime ve işlevlere sahip olan. DNA replikasyonu gibi diğer işlemler de çekirdekte meydana gelir. Makromoleküler replikasyon ve birleştirme mekanizmasının belirli nükleer yapılarla ilişkili olabileceğine inanılmaktadır.

erken S-faz döngüsü Sentez oluştuğunda hücrede birçok replikasyon bölgesi bulunur. Sentez ilerledikçe birleşerek yalnızca birkaç düzine daha büyük alan bırakıyorlar. Bu büyük bölgelere DNA replikasyon fabrikaları adı verilir.

Aşağıdaki şekil bu fabrikaların dağılımını göstermektedir S-fazının çeşitli aşamalarında. Herhangi bir zamanda çoğaltma kaynaklarının sayısı çoğaltma fabrikalarının sayısını aştığından, her fabrikanın onlarca veya yüzlerce çoğaltma kaynağı içermesi gerekir. Benzer çalışmalar, transkripsiyonun, transkripsiyon fabrikaları adı verilen sınırlı sayıda bölgede de meydana gelebileceğini öne sürüyor.

Biyosentetik süreçlerin bireysel bölgelerde lokalizasyonu, çekirdekte belirli bir destekleyici yapının varlığını göstermektedir. Düzenli iskelet yapısı hücre iskeleti, çekirdekte yok. Ancak bazı çalışmalar çekirdekte nükleer matris adı verilen ağ benzeri bir yapının varlığını öne sürüyor.

Hücre iskeletinden farklı olarak matris ancak çekirdeğin deterjanlar, DNaz ve yüksek iyonik kuvvete sahip çözeltilerle işlenmesinden sonra görünür hale gelir. Bu işlem, hemen hemen tüm DNA ve zarlar da dahil olmak üzere birçok bileşeni ortadan kaldırır ve geriye yalnızca çözünmeyen proteinler ve bir miktar RNA kalır. Matris, boyut olarak ara filamentlere benzer kısa lifler, aktin (ancak fibriler formu değil) ve diğer birçok proteini içerir. Bu bileşenler daha büyük yapılar halinde organize edilmez.

O zamandan beri nükleer matris Nispeten az çözünür ve bir bütün olarak incelenmesi zordur. Bazı araştırmacılar nükleer matrisin yapay bir yapı olduğuna inanıyor çünkü ancak sert bir çıkarma işleminden sonra görünür hale geliyor. Ancak çekirdekte maksimum hassasiyetle gerçekleştirilmesi gereken pek çok önemli ve karmaşık süreç meydana geldiğinden, bir tür düzenleyici destek yapısının olması mümkündür.

Olası destek fonksiyonları arasında nükleer yapı Sırasıyla replizom, RNA polimeraz II-holoenzim kompleksi ve spliceozom tarafından temsil edilen RNA replikasyonu, transkripsiyonu ve işlenmesine ilişkin moleküler makinelerin organizasyonunu ifade eder. Bu büyük çoklu alt birimli kompleksler kromozomlardan çok daha az kütleye sahip olmalarına rağmen, substratları olan nükleik asitlerden boyut olarak daha büyüktürler.

Bunların yapısına ilişkin araştırma verileri kompleksler nükleik asit zincirinin kompleks içinden geçişine izin veren özel bir oluğa sahip olduklarını göstermektedir. Birçok çalışmaya göre bu kompleksler destekleyici bir nükleer yapıya bağlıdır. Bu, replikasyon, transkripsiyon ve birleştirme başladığında karşılık gelen moleküler makinelerin sabitlendiği ve nükleik asitlerin bunlar arasında hareket ettiği anlamına gelir.

DNA replikasyonu, replikasyon fabrikaları adı verilen sınırlı sayıda bölgede gerçekleşir.
DNA, bromodeoksiüridin (BrdU) ile etiketlenir ve bir florofora konjuge edilmiş anti-BrdU antikorları kullanılarak görselleştirilir.
Mitoz sonrası çeşitli zaman aralıklarında hücrelerin fotoğrafları sunulmaktadır.
Enzim fabrikaları,
DNA replikasyonunu ve RNA birleştirmeyi gerçekleştirmek,
nükleer matriksle ilişkili olabilir.

Fazlar arası çekirdekte, katlanmamış kromozomlar düzensiz bir şekilde değil, kesin bir şekilde sıralanmıştır. Çekirdeğin üç boyutlu uzayında kromozomun bu şekilde düzenlenmesi, yalnızca mitoz sırasında kromozom ayrılması ve komşulardan ayrılması için değil, aynı zamanda kromozomlar için de gereklidir. kromatin replikasyonu ve transkripsiyon işlemlerinin düzenlenmesi. Bu görevleri yerine getirmek için bir çeşit olması gerektiği varsayılabilir. çerçeve intranükleer sistem Kromatin, nükleolus, nükleer zarf gibi tüm nükleer bileşenler için birleştirici bir temel görevi görebilecek. Böyle bir yapı protein nükleer çekirdeği veya matrisi .

Nükleer matris net bir morfolojik yapıya sahip değildir: nükleer zarfın hemen hemen tüm kromatin alanlarının, RNA'nın büyük kısmının ve lipoproteinlerinin çekirdeklerinden ekstrakte edildikten sonra ayrı bir morfolojik heterojen bileşen olarak ortaya çıkar. Genel morfolojisini kaybetmeyen, küresel bir yapıyı koruyan çekirdekten, bazen “nükleer iskelet” olarak da adlandırılan bir tür çerçeve, bir iskelet kalır. Nükleer matrisin bileşenleri ilk olarak 60'lı yılların başında izole edildi ve karakterize edildi. Nükleer matris en az üç morfolojik bileşenden oluşur:

• periferik protein ağ (lifli) katman - laminler,
• dahili veya interkromatin matrisi,
• "artık" nükleolus.

Lamina nükleer zarfın iç zarının altında yatan ince lifli bir tabakadır. Aynı zamanda lifli tabakaya gömülü olan nükleer gözenek komplekslerini de içerir. Nükleer matrisin bu kısmına genellikle denir fraksiyon “gözenek kompleksi - lamina” (PCL). Laminanın yapısal rolü çok önemlidir: çekirdeğin çevresi boyunca çekirdeğin morfolojik bütünlüğünü korumaya yeterli, sürekli bir lifli protein tabakası oluşturur.

intranükleer matris Kromatin ekstraksiyonundan sonra morfolojik olarak tespit edildi. Kromatin bölümleri arasında yer alan gevşek bir lifli ağ ile temsil edilir. Çoğu zaman bu süngerimsi ağ çeşitli granüller içerir.

Artık nükleolus- nükleolusun şeklini tekrarlayan yoğun bir yapı, yoğun şekilde paketlenmiş fibrillerden oluşur.

Nükleer matrisin bileşenleri– bunlar donmuş katı yapılar değildir, dinamik olarak hareketlidirler ve yalnızca izolasyon koşullarına bağlı olarak değil aynı zamanda doğal çekirdeklerin işlevsel özelliklerine bağlı olarak da değişebilirler. Ana bileşençekirdeğin kalıntı yapıları - içeriği% 98 ila 88 arasında değişebilen protein. Farklı hücrelerin nükleer matrisinin protein bileşimi oldukça benzerdir. Lamin adı verilen üç lifli katman proteini ile karakterize edilir. Bu ana polipeptitlere ek olarak matris, molekül ağırlığı 11 - 13 ila 200 bin arasında olan çok sayıda küçük bileşen içerir. Laminler üç proteinle temsil edilir: A, B, C. Laminler A ve C birbirine yakındır. immünolojik olarak ve peptid bileşiminde. Lamin B, nükleer membranın integral proteinlerine daha sıkı bağlanmasıyla onlardan farklıdır.

Çoğunlukla, izole edilmiş çekirdeklerin fraksiyonu ve nükleer matriks preparatları, nükleer membranların çıkarılmasından sonra bile çekirdeğin çevresi ile ilişkili kalan önemli miktarlarda ara filamentler içerir. Ara filamentlerin aksine, laminler polimerizasyon sırasında filamentli yapılar oluşturmazlar, ancak ortogonal tipte moleküler paketlenme ile ağlar halinde düzenlenirler. Bu tür sürekli kafes benzeri alanlar nükleer zarfın iç zarının altında yer alır. Laminler fosforile olduklarında parçalara ayrılabilirler ve fosforile olduklarında tekrar polimerize olabilirler, bu da hem bu katmanın hem de tüm nükleer zarfın dinamizmini sağlar. İntranükleer matriks proteinlerinin moleküler karakterizasyonu ayrıntılı olarak geliştirilmemiştir. Proteinler, DNA'nın döngü organizasyonunun korunmasından sorumludur.

DNA nükleer protein matrisi

DNA bölgeleri nükleer matrisin her üç bileşeninde de bulunabilir. Nükleer matriste iki boyutlu DNA fragmanı grubu keşfedildi. İÇİNDE ilk grup yaklaşık 10 bin bp boyutunda yüksek moleküler parçalar içeriyordu. yani, orijinal DNA miktarının yalnızca %0,02'sini oluşturuyorlardı. Bunların sayısı haploid kromozom seti başına yaklaşık 100'dü, yani kromozom başına nükleer matrikse yalnızca 2-3 DNA bağlanma bölgesi vardı. Parçalar uydu DNA'sı bakımından zenginleştirilmiş ve lamina ile ilişkilendirilmişti. İşlevsel anlam Bu bölümler, kromozomların belirli bölümlerinin (sentromerler, telomerler) laminaya sabitlenmesiyle çekirdekte sabit bir konumun sağlanmasından oluşabilir. İkinci parça grubu matris ile ilişkili, sıralı olarak heterojen olan küçük DNA bölümlerinden (120 - 140 bp) oluşur. Yaklaşık 50 kb uzunluğundaki DNA bölümleri arasında meydana gelirler. n., bunlar muhtemelen ana kromatin kütlesinin halkalarıdır. İkinci grubun fonksiyonel önemi DNA'nın bu kısa uzantılarının bir kısmı, aktivasyonu sırasında rozet benzeri kromatin yapılarının çekirdeklerinde veya katlanmamış kromatin DNA halkalarının tabanında bulunan proteinlerle ilişkili olabilir.

DNA nükleazları tarafından yeni sentezlenen hidroliz kinetiğini incelerken şunu keşfettik: DNA replikasyonuyla ilişkili nükleer matris. Radyoaktif etiketi içeren DNA'nın çoğu matris ile ilişkilidir: yeni sentezlenen DNA'nın %70'inden fazlası dahili nükleer matris bölgesinde lokalize olmuştur. Bu gözlem şuna inanmak için sebep verdi: Başlatma ve gerçek DNA replikasyonu nükleer matriste meydana gelir. Nükleer matrisle ilişkili DNA fraksiyonunun replikasyon çatallarında zenginleştiği ortaya çıktı. Nükleer matriste bulunur DNA polimeraz a, DNA replikasyonunun ana enzimidir. Buna ek olarak, replikasyon kompleksinin diğer enzimleri (replizomlar) nükleer matris ile ilişkilidir: DNA primazı, DNA ligazı, DNA topoizomeraz II. İç nükleer matrisin proteinleri şunları içerir: RNA polimeraz II, Haberci RNA'nın sentezinden sorumludur. Gerçek kopyalanan genler nükleer matris ile ilişkilidir. Transkripsiyon kompleksleri nükleer matris üzerine sabitlenir ve transkripsiyonun kendisi, RNA polimeraz II içeren sabit transkripsiyon komplekslerine göre şablon DNA'nın hareketi ile eşzamanlı olarak gerçekleşir. Nükleer protein matrisi, tRNA ve öncüllerine ek olarak şunları içerir: küçük nükleer ribonükleoproteinler(snRNP'ler), birleştirme işlemi sırasında haberci RNA'ların olgunlaşmasında rol oynar. Bu RNA parçacıklarına bazen denir spliceozomlar, nükleer matrisin proteinleri ile ilişkili gruplar veya kümeler halinde toplanır. Nükleer matris elemanları, transkripsiyonel düzenlemeye doğrudan dahil olabilir.

Nükleer matris

RNA moleküllerinin replikasyonu, transkripsiyonu, olgunlaşması (işleme) ve çekirdeğin hem içinde hem de dışında hareket etme süreçlerinde hem yapısal (iskelet) bir işlevi hem de düzenleyici bir işlevi yerine getiren bir fibril protein sistemidir.

Karyoplasm, hiyaloplazmaya benzer şekilde nükleer aparatın bir alt sistemidir. Karyoplasm, hücrenin iç ortamının ikinci bileşenidir. Nükleer yapılar için özel bir mikro ortam yaratarak onlara normal işleyiş koşullarını sağlar. Nükleer membrandaki gözenek komplekslerinin varlığı nedeniyle karyoplazma, hiyaloplazma ile etkileşime girer.

Hücrenin kalıtsal bilgilerinin depolanmasından ve iletilmesinden sorumlu nükleer yapılar, deoksiribonükleoproteinlerden oluşan kromozomlardır. Kromozomların tamamı yalnızca mitoz bölünmeyle bölünen hücrelerde görülür. Bazı kromozomların ikincil daralmaları vardır - nükleolar düzenleyiciler. RRNA sentezinden sorumlu DNA bunların içinde lokalizedir.

Tek zarlı organeller

Lizozom, boşluğunda asidik bir ortamın sağlandığı ve birçok çözünür hidrolitik enzimin bulunduğu, bir zarla çevrili hücresel bir organeldir. Lizozom, otofaji de dahil olmak üzere makromoleküllerin hücre içi sindiriminden sorumludur; lizozom, lizozomal ekzositoz süreci sırasında içeriğini salgılama yeteneğine sahiptir; Lizozom ayrıca metabolizma ve hücre büyümesiyle ilgili bazı hücre içi sinyal yollarına da katılır.

Lizozomlar 1955 yılında Belçikalı biyokimyacı Christian de Duve tarafından keşfedildi. Lizozomlar kırmızı kan hücreleri hariç tüm memeli hücrelerinde bulunur.

İnsanlarda lizozomal depo hastalıkları adı verilen bir dizi kalıtsal hastalık, lizozomların işlev bozukluğuyla ilişkilidir.

Lizozomların özelliklerinden biri, proteinleri, karbonhidratları, lipitleri ve nükleik asitleri parçalayabilen bir dizi enzimin (asit hidrolazlar) bulunmasıdır. Lizozom enzimleri arasında katepsinler (doku proteazları), asit ribonükleaz, fosfolipaz vb. yer alır. Toplamda, lizozom boşluğu yaklaşık 60 çözünür asit hidrolitik enzim içerir.

Lizozomlar, lizozomal hidrolazların optimal işleyişini sağlayan iç ortamın asidik reaksiyonu ile karakterize edilir. Parçalanma, çeşitli parçalayıcı enzimlerin - asidik bölgede optimum etkiye sahip hidrolazların - lizozomlarındaki varlığı nedeniyle elde edilir. Lizozomların ana enzimi asit fosfatazdır. Lizozom zarı ATP'ye bağımlı vakuol tipi proton pompaları içerir. Lizozomları protonlarla zenginleştirirler, bunun sonucunda lizozomların iç ortamının pH'ı 4.5-5.0'dır (sitoplazmada pH 7.0-7.3'tür). Lizozomal enzimlerin pH optimumu yaklaşık 5,0'dır, yani asidik bölgededir. Sitoplazmanın özelliği olan nötre yakın pH değerlerinde bu enzimler düşük aktiviteye sahiptir. Açıkçası, bu, bir lizozomal enzimin kazara sitoplazmaya girmesi durumunda hücreleri kendi kendine sindirimden koruyan bir mekanizma olarak hizmet eder.

Birincil ve ikincil lizozomlar vardır. Birincisi Golgi aygıtı bölgesinde oluşur, aktif olmayan enzimler içerir, ikincisi ise aktif enzimler içerir. Tipik olarak lizozomal enzimler pH düştüğünde aktive olur. Lizozomlar arasında, heterolizozomlar (hücreye dışarıdan fago veya pinositoz yoluyla giren materyali sindiren) ve otoizozomlar (hücrenin kendi proteinlerini veya organellerini yok eden) de ayırt edilebilir. Lizozomların ve bunlarla ilişkili bölmelerin en yaygın kullanılan sınıflandırması şöyledir:

Erken endozom - endositik (pinositotik) veziküller buna girer. Yüklerini (düşük pH nedeniyle) bırakan reseptörler, erken endozomdan dış zara geri döner.

Geç endozom - pinositoz sırasında emilen materyali olan veziküller ve Golgi aparatından hidrolazlı veziküller erken endozomdan girer. Mannoz 6-fosfat reseptörleri geç endozomdan Golgi aygıtına geri döner.

Lizozom - hidrolaz ve sindirilebilir materyal karışımı içeren veziküller, geç endozomdan girer.

Fagozom - daha büyük parçacıklar (bakteri vb.) içine girer ve fagositoz tarafından emilir. Fagozomlar genellikle bir lizozomla birleşir.

Otofagozom, genellikle bazı organelleri içeren ve makrootofaji sırasında oluşan, iki zarla çevrili bir sitoplazma bölgesidir. Lizozomla birleşir.

Çoklu kesecikli cisimler genellikle tek bir zarla çevrilidir ve tek bir zarla çevrelenmiş daha küçük kesecikler içerir. Mikrootofajiyi anımsatan bir süreçle oluşuyorlar ancak dışarıdan elde edilen materyali içeriyorlar. Küçük keseciklerde dış zar reseptörleri (örneğin epidermal büyüme faktörü reseptörleri) genellikle kalır ve daha sonra bozunur. Oluşum aşaması erken endozomlara karşılık gelir.

Artık cisimler (telolizozomlar), sindirilmemiş materyal (özellikle lipofuscin) içeren keseciklerdir. Normal hücrelerde dış zarla birleşerek ekzositozla hücreyi terk ederler. Yaşlanma veya patoloji ile birikir.

Lizozomların görevleri şunlardır:

endositoz sırasında hücre tarafından yakalanan maddelerin veya parçacıkların sindirimi (bakteri, diğer hücreler)

otofaji - örneğin eski organellerin yenileriyle değiştirilmesi veya hücrenin içinde üretilen proteinlerin ve diğer maddelerin sindirimi sırasında hücre için gereksiz yapıların yok edilmesi

Otoliz, lizozom içeriğinin salınması sonucu oluşan bir hücrenin kendi kendini yok etmesidir. Normalde otoliz, metamorfoz (kurbağa yavrularında kuyruğun kaybolması) sırasında, doğumdan sonra uterusun içe dönmesi sırasında ve doku nekrozu alanlarında meydana gelir.

Bazı nadir hastalıklar, lizozomal enzimlerdeki genetik kusurlarla ilişkilidir; çünkü bu enzimler glikojenin (glikojenozlar), lipitlerin (lipidozlar) ve proteoglikanların (mukopolisakkaridozlar) parçalanmasında rol oynar. Kusurlar veya uygun enzim eksikliği nedeniyle metabolizmaya katılamayan ürünler, artık cisimlerde birikerek geri dönüşü olmayan hücre hasarına ve bunun sonucunda ilgili organların işlev bozukluğuna yol açar.

Peroksizom

Bir ökaryotik hücrenin, bir zarla sınırlanmış, redoks reaksiyonlarını katalize eden çok sayıda enzim (D-amino asit oksidazlar, ürat oksidazlar ve katalazlar) içeren zorunlu bir organeli. Sitoplazmadan tek bir zarla ayrılmış, 0,2 ila 1,5 mikron büyüklüğündedir.

Peroksizomların fonksiyonları farklı hücre tiplerinde farklılık gösterir. Bunlar arasında: yağ asitlerinin oksidasyonu, fotosolunum, toksik bileşiklerin yok edilmesi, safra asitlerinin sentezi, kolesterol, ayrıca sinir liflerinin miyelin kılıfının yapımı vb. Mitokondri ile birlikte peroksizomlar, O2'nin ana tüketicileridir. hücre.

Peroksizom genellikle hidrojen peroksit () oluşturmak üzere belirli organik substratlardan () hidrojen atomlarını ayırmak için moleküler oksijeni kullanan enzimler içerir:

Katalaz, ürünü çeşitli substratları (örneğin fenoller, formik asit, formaldehit ve etanol) oksitlemek için kullanır:

Bu tür oksidatif reaksiyonlar özellikle peroksizomları kan dolaşımına giren birçok toksik maddeyi nötralize eden karaciğer ve böbrek hücrelerinde önemlidir. İnsan vücuduna giren etanolün neredeyse yarısı bu şekilde asetaldehite oksitlenir. Ek olarak reaksiyonun, hücrenin hidrojen peroksitten detoksifikasyonuna yönelik etkileri de vardır.

Peroksizomların ömrü önemsizdir - yalnızca 5-6 gün. Yeni organeller çoğunlukla mitokondri gibi önceki organellerin bölünmesi sonucu oluşur. Ancak endoplazmik retikulumdan de novo da oluşturabilirler.

Peroksizomda bulunan tüm enzimlerin, onun dışındaki ribozomlarda sentezlenmesi gerekir. Bunları sitozolden organellere taşımak için peroksizomların zarları seçici bir taşıma sistemine sahiptir. Belçikalı sitolog Christian de Duve tarafından 1965 yılında keşfedilmiştir.

Golgi aygıtı tüm ökaryotik hücrelerin bir bileşenidir (neredeyse tek istisna memeli kırmızı kan hücreleridir). Hücre içi taşıma süreçlerini kontrol eden en önemli membran organelidir. Golgi aygıtının ana işlevleri, çeşitli maddelerin hücre dışına ve ayrıca uygun hücre içi bölmelere değiştirilmesi, birikmesi, sınıflandırılması ve yönlendirilmesidir. Bir plaka yığınına benzeyen, bir zarla çevrelenmiş bir dizi düzleştirilmiş tanktan oluşur. Golgi yığınlarıyla ilişkili olarak her zaman küçük (yaklaşık 60 nm çapında) membrana bağlı keseciklerden oluşan bir kütle bulunur. Birçok kesecik halkalıdır ve klatrin veya başka bir spesifik protein ile kaplanmıştır. Golgi aygıtının iki farklı tarafı vardır: yeni oluşan veya cis tarafı ve olgun veya trans tarafı. Cis tarafı, ER geçiş elemanlarıyla yakından ilişkilidir; trans tarafı trans Golgi retikulum adı verilen boru şeklinde bir retikulum oluşturacak şekilde genişler. Küçük keseciklerdeki proteinler ve lipitler, cis tarafından Golgi yığınına girer ve trans tarafta oluşan keseciklerle birlikte çeşitli bölmelere giderek onu terk eder. Bir Golgi kümesinden diğerine geçen bu moleküller, birbirini izleyen bir dizi değişikliğe uğrar.

İyi gelişmiş bir Golgi aygıtı yalnızca salgı hücrelerinde değil, aynı zamanda ökaryotik organizmaların hemen hemen tüm hücrelerinde de mevcuttur.

Fonksiyonlar

• 1) salgı ürünlerinin sınıflandırılması, birikmesi ve uzaklaştırılması;
• 2) proteinlerin translasyon sonrası modifikasyonunun tamamlanması (glikozilasyon, sülfatlama, vb.);
• 3) lipit moleküllerinin birikmesi ve lipoproteinlerin oluşumu;
• 4) lizozomların oluşumu;
• 5) glikoproteinler, mumlar, sakızlar, mukus, bitki hücre duvarlarının matris maddelerinin (hemiselüloz, pektinler) vb. oluşumu için polisakkaritlerin sentezi.
• 6) bitki hücrelerinde nükleer bölünme sonrasında hücre plakasının oluşumu;
• 7) akrozom oluşumuna katılım;
• 8) protozoanın kasılma vakuollerinin oluşumu.

Golgi Kompleksi'nde zar kesecikleriyle çevrelenmiş 3 sarnıç bölümü vardır:

Cis bölümü (çekirdeğe en yakın);

Medya departmanı;

Trans departmanı (çekirdekten en uzakta).

Bu bölümler enzim seti bakımından birbirinden farklıdır. Cis bölümünde ilk tanka “kurtarma tankı” denir, çünkü onun yardımıyla ara endoplazmik retikulumdan gelen reseptörler geri döner. Cis bölümünün enzimi: fosfoglikosidaz (karbonhidrat - mannoz'a fosfat ekler). Medial bölümde 2 enzim vardır: mannasidaz (mannaz'ı ayırır) ve N-asetilglukozamin transferaz (belirli karbonhidratları - glikozaminleri ekler). Trans bölümünde enzimler vardır: peptidaz (proteoliz gerçekleştirir) ve transferaz (kimyasal grupların transferini gerçekleştirir).

Golgi aygıtı asimetriktir - hücre çekirdeğine daha yakın bulunan sarnıçlar (cis-Golgi) en az olgun proteinleri içerir; membran kesecikleri bu sarnıçlara sürekli olarak bağlanır - zarları üzerinde protein bulunan granüler endoplazmik retikulumdan (ER) tomurcuklanan kesecikler. ribozomlarda sentez gerçekleşir. Proteinlerin Golgi aygıtından ER'ye dönüşü, spesifik bir sinyal dizisinin (lizin-asparajin-glutamin-lösin) varlığını gerektirir ve bu proteinlerin cis-Golgi'deki membran reseptörlerine bağlanması nedeniyle oluşur.

Golgi aparatının sarnıçlarında, salgılanması amaçlanan proteinler, plazma zarının transmembran proteinleri, lizozom proteinleri vb. olgunlaşır. Olgunlaşan proteinler, sarnıçlardan sırayla modifikasyonlarının meydana geldiği organellere - glikosilasyon ve fosforilasyona doğru hareket eder. O-glikosilasyonda kompleks şekerler proteinlere bir oksijen atomu aracılığıyla eklenir. Fosforilasyon, proteinlere ortofosforik asit kalıntısı eklendiğinde meydana gelir. Olgunlaşan proteinler, özel polisakkarit kalıntılarıyla (çoğunlukla mannoz) "işaretlenir" ve görünüşe göre bir tür "kalite işareti" rolü oynar.

Proteinlerin Golgi aygıtından taşınması

Sonunda trans-Golgi'den tamamen olgun proteinler içeren kesecikler tomurcuklanır. Golgi aygıtının ana işlevi, içinden geçen proteinlerin sınıflandırılmasıdır. Golgi aparatında “üç yönlü bir protein akışı” oluşumu meydana gelir:

plazma membran proteinlerinin olgunlaşması ve taşınması;

salgıların olgunlaşması ve taşınması;

Lizozom enzimlerinin olgunlaşması ve taşınması.

Golgi aygıtından geçen proteinler, vesiküler taşıma yardımıyla Golgi aygıtında aldıkları “etiketlere” bağlı olarak “adrese” ulaştırılır.

Lizozom oluşumu

Lizozomların birçok hidrolitik enzimi, amino asit zincirine bağlı bir oligosakaritin parçası olarak spesifik bir şeker - mannoz-6-fosfat (M6P) - formunda bir "etiket" aldıkları Golgi aparatından geçer. Bu etiketin eklenmesi iki enzimin katılımıyla gerçekleşir. N-asetilglukozamin fosfotransferaz enzimi, üçüncül yapılarının ayrıntılarıyla lizozomal hidrolazları spesifik olarak tanır ve N-asetilglukozamin fosfatı, hidrolaz oligosakaritin birkaç mannoz kalıntısının altıncı atomuna bağlar. İkinci enzim olan fosfoglikosidaz, N-asetilglukozamini parçalayarak M6P etiketini oluşturur. Bu işaret daha sonra M6P reseptör proteini tarafından tanınır ve onun yardımıyla hidrolazlar kesecikler halinde paketlenir ve lizozomlara iletilir. Burada asidik bir ortamda fosfat olgun hidrolazdan ayrılır.

Proteinlerin dış zara taşınması

Kural olarak, sentez sırasında bile dış zar proteinleri hidrofobik bölgeleriyle endoplazmik retikulumun zarına entegre olur. Daha sonra kesecik zarının bir parçası olarak Golgi aygıtına ve oradan da hücre yüzeyine iletilir. Bir vezikül plazmalemma ile birleştiğinde, bu tür proteinler bileşiminde kalır ve vezikülün boşluğunda bulunan proteinler gibi dış ortama salınmaz.