MÀNG NHÂN: ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG VÀ THÀNH PHẦN - SINH HỌC - 2025

Các màng hạt nhân, hạt nhân phong bì hoặc karyotheque, là một màng sinh học, hình thành bởi một lớp lipid kép bao quanh vật liệu di truyền của tế bào nhân chuẩn.

Nó là một cấu trúc khá phức tạp và được trang bị một hệ thống điều tiết chính xác, được tạo thành từ hai lớp kép: một màng trong và màng ngoài. Không gian giữa hai màng được gọi là không gian ngoại nhân, và nó rộng khoảng 20 đến 40 nanomet.

Hình ảnh qua: unamenlinea.unam.mx

Màng ngoài tạo thành một lớp liên tục với lưới nội chất. Vì lý do này, nó có các ribosome cố định trong cấu trúc của nó.

Màng được đặc trưng bởi sự hiện diện của các lỗ nhân làm trung gian vận chuyển các chất từ ​​bên trong nhân đến tế bào chất của tế bào và ngược lại.

Sự di chuyển của các phân tử giữa hai ngăn này khá bận rộn. RNA và tiểu đơn vị ribosome phải được chuyển liên tục từ nhân ra tế bào chất, trong khi histone, DNA, RNA polymerase và các chất khác cần thiết cho hoạt động của nhân phải được nhập từ tế bào chất vào nhân.

Màng nhân chứa một số lượng đáng kể protein tham gia vào tổ chức của chất nhiễm sắc và cũng trong quá trình điều hòa gen.

Đặc điểm chung

Nguồn Coutinho HD, Falcão-Silva VS, Fernandes Gonçalves G, Batista da Nóbrega R, qua Wikimedia Commons

Màng nhân là một trong những đặc điểm phân biệt nổi bật nhất của tế bào nhân thực. Nó là một màng sinh học kép có tổ chức cao, bao bọc vật chất di truyền nhân của tế bào - nhân chất.

Bên trong, chúng tôi tìm thấy chất nhiễm sắc, một chất được tạo thành từ DNA liên kết với các protein khác nhau, chủ yếu là histone cho phép đóng gói hiệu quả của nó. Nó được chia thành euchromatin và dị nhiễm sắc.

Hình ảnh thu được bằng kính hiển vi điện tử cho thấy rằng màng ngoài tạo thành một liên tục với lưới nội chất, do đó nó cũng có các ribosome gắn chặt vào màng. Tương tự, không gian ngoại nhân tạo thành một liên tục với lòng của lưới nội chất.

Được neo ở phía bên của hạt nhân ở màng trong, chúng ta tìm thấy một cấu trúc giống như tấm được hình thành bởi các sợi protein được gọi là "tấm nhân".

Màng của nhân được đục bởi một loạt lỗ cho phép điều hòa sự lưu thông của các chất giữa các hành vi của nhân và tế bào chất. Ví dụ, ở động vật có vú, ước tính có trung bình khoảng 3.000 đến 4.000 lỗ chân lông.

Có những khối nhiễm sắc rất đặc dính vào màng trong của bì, ngoại trừ những vùng có lỗ rỗng.

Chức năng

Chức năng trực quan nhất của màng nhân là duy trì sự ngăn cách giữa chất nhân - thành phần của nhân - và tế bào chất của tế bào.

Bằng cách này, DNA được giữ an toàn và cách ly khỏi các phản ứng hóa học diễn ra trong tế bào chất và có thể ảnh hưởng đến vật chất di truyền theo cách tiêu cực.

Hàng rào này tạo ra sự ngăn cách vật lý đối với các quá trình hạt nhân, chẳng hạn như phiên mã và với các quá trình tế bào chất, chẳng hạn như dịch mã.

Sự vận chuyển có chọn lọc của các đại phân tử giữa phần bên trong nhân và tế bào chất xảy ra nhờ sự có mặt của các lỗ nhân và chúng cho phép điều hòa sự biểu hiện của gen. Ví dụ, về sự kết nối của RNA tiền thông tin và sự suy thoái của sứ giả trưởng thành.

Một trong những yếu tố quan trọng là lamina hạt nhân. Điều này giúp hỗ trợ nhân, cũng như cung cấp vị trí neo đậu cho các sợi nhiễm sắc.

Kết luận, màng lõi không phải là một rào cản thụ động hoặc tĩnh. Nó góp phần vào việc tổ chức chất nhiễm sắc, sự biểu hiện của gen, sự cố định của nhân vào bộ xương tế bào, các quá trình phân chia tế bào và có thể có các chức năng khác.

Đào tạo

Trong quá trình phân chia nhân, sự hình thành lớp vỏ nhân mới là cần thiết, vì cuối cùng, lớp màng này biến mất.

Điều này được hình thành từ các thành phần dạng mụn nước từ lưới nội chất thô. Các vi ống và động cơ tế bào của bộ xương tế bào tham gia tích cực vào quá trình này.

Thành phần

Vỏ nhân được tạo thành từ hai lớp kép lipid được tạo thành từ các phospholipid điển hình, với một số protein không thể tách rời. Không gian giữa hai màng được gọi là không gian nội màng hay không gian ngoại nhân, tiếp tục với lòng của lưới nội chất.

Ở mặt trong của màng nhân bên trong có một lớp đặc biệt được tạo thành từ các sợi trung gian, được gọi là lớp nhân, được gắn với các protein màng bên trong nhờ chất heterochromarin H.

Vỏ hạt nhân có nhiều lỗ hạt nhân, chứa các phức hợp lỗ nhân. Đây là những cấu trúc hình trụ được tạo thành từ 30 nucleoporin (chúng sẽ được mô tả sâu hơn ở phần sau). Với đường kính trung tâm khoảng 125 nanomet.

Protein màng nhân

Mặc dù có sự liên tục với mạng lưới, cả màng ngoài và màng trong đều có một nhóm các protein cụ thể không có trong lưới nội chất. Nổi bật nhất là những điều sau:

Nucleoporin

Trong số các protein cụ thể này của màng nhân, chúng ta có nucleoporin (còn được gọi là Nups). Chúng tạo thành một cấu trúc được gọi là phức hợp lỗ hạt nhân, bao gồm một loạt các kênh nước cho phép trao đổi hai chiều của protein, RNA và các phân tử khác.

Nói cách khác, nucleoporin hoạt động như một loại "cổng" phân tử làm trung gian rất chọn lọc cho sự di chuyển của các phân tử khác nhau.

Phần bên trong kênh kỵ nước không bao gồm một số đại phân tử nhất định, tùy thuộc vào kích thước của hạt giống và mức độ phân cực của nó. Các phân tử nhỏ, khoảng dưới 40 kDa, hoặc kỵ nước, có thể khuếch tán thụ động qua phức hợp lỗ.

Ngược lại, các phân tử có bản chất phân cực lớn hơn cần chất vận chuyển hạt nhân để đi vào hạt nhân.

Vận chuyển qua phức hợp lỗ hạt nhân

Giao thông qua các khu phức hợp này khá hiệu quả. Khoảng 100 phân tử histone có thể đi qua một lỗ chân lông mỗi phút.

Protein được đưa đến nhân phải liên kết với importin alpha. Importin beta liên kết phức hợp này với một vòng ngoài. Do đó, alpha importin liên kết với protein quản lý để vượt qua phức hợp lỗ chân lông. Cuối cùng, importin beta phân ly khỏi hệ thống trong tế bào chất và importin alpha phân ly đã có trong nhân.

Protein màng trong

Một loạt các protein khác đặc trưng cho màng trong. Tuy nhiên, hầu hết nhóm gồm gần 60 protein màng tích hợp này không được đặc trưng, ​​mặc dù người ta đã xác định được rằng chúng tương tác với lớp màng và với chất nhiễm sắc.

Ngày càng có nhiều bằng chứng ủng hộ các chức năng đa dạng và thiết yếu cho màng nhân bên trong. Nó dường như đóng một vai trò trong tổ chức của chất nhiễm sắc, trong sự biểu hiện của gen và trong quá trình chuyển hóa vật chất di truyền.

Trên thực tế, người ta đã phát hiện ra rằng vị trí và chức năng sai của các protein tạo nên màng trong có liên quan đến một số lượng lớn các bệnh ở người.

Protein màng ngoài

Lớp thứ ba của các protein màng nhân cụ thể nằm ở phần bên ngoài của cấu trúc nói trên. Nó là một nhóm rất không đồng nhất của các protein màng tích hợp có chung một miền gọi là KASH.

Các protein được tìm thấy ở vùng bên ngoài tạo thành một loại "cầu nối" với các protein của màng nhân bên trong.

Những kết nối vật lý này giữa bộ xương tế bào và chất nhiễm sắc dường như có liên quan đến các sự kiện của cơ chế phiên mã, sao chép và sửa chữa DNA.

Protein dạng lá

Nhóm cuối cùng của protein màng nhân được tạo thành từ các protein lamina, một mạng lưới các sợi trung gian bao gồm các laminate loại A và B. Lớp màng dày từ 30 đến 100 nanomet.

Lớp màng là một cấu trúc quan trọng cung cấp sự ổn định cho nhân, đặc biệt là trong các mô thường xuyên tiếp xúc với lực cơ học, chẳng hạn như các mô cơ.

Tương tự như các protein bên trong của màng nhân, các đột biến ở lớp màng có liên quan mật thiết đến một số lượng lớn các bệnh rất đa dạng ở người.

Ngoài ra, ngày càng nhiều bằng chứng được tìm thấy liên kết giữa các lớp nhân với sự lão hóa. Tất cả những điều này làm nổi bật tầm quan trọng của protein màng nhân trong hoạt động tổng thể của tế bào.

Màng nhân ở thực vật

Trong giới thực vật, vỏ nhân là một hệ thống màng rất quan trọng, mặc dù nó còn rất ít được nghiên cứu. Mặc dù thực tế là không có kiến ​​thức chính xác về các protein tạo nên màng nhân ở thực vật bậc cao, nhưng sự khác biệt nhất định với các giới còn lại đã được xác định.

Thực vật không có trình tự tương đồng với các laminae và thay vì các trung thể, màng nhân hoạt động như trung tâm tổ chức cho các vi ống.

Vì lý do này, việc nghiên cứu các tương tác của lớp vỏ nhân ở thực vật với các phần tử của bộ xương tế bào là một đối tượng nghiên cứu thích hợp.

Người giới thiệu

1. Alberts, B. & Bray, D. (2006). Giới thiệu về sinh học tế bào. Panamerican Medical Ed.
2. Eynard, AR, Valentich, MA, & Rovasio, RA (2008). Mô học và phôi học của con người: cơ sở tế bào và phân tử. Panamerican Medical Ed.
3. Hetzer MW (2010). Vỏ nhân. Các quan điểm của Cold Spring Harbor trong sinh học, 2 (3), a000539.
4. Meier, I. (2008). Tổ chức chức năng của nhân thực vật. Springer.
5. Ross, MH & Pawlina, W. (2006). Mô học. Lippincott Williams và Wilkins.
6. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Mô học. Panamerican Medical Ed.
7. Young, B., Woodford, P., & O'Dowd, G. (Eds.). (2014). Bánh mì. Mô học chức năng: Văn bản và bản đồ màu. Khoa học sức khỏe Elsevier.