परमाणु छिद्र सबसे महत्वपूर्ण इंट्रासेल्युलर घटकों में से एक हैं क्योंकि वे आणविक परिवहन में शामिल हैं। जैविक अनुसंधान में प्रगति के बावजूद, इन संरचनाओं के संबंध में सभी प्रश्नों का पूरी तरह से पता नहीं लगाया गया है। कुछ वैज्ञानिकों का मानना है कि कार्यों के महत्व और संरचनात्मक जटिलता के संदर्भ में न्यूक्लियर पोर कॉम्प्लेक्स को सेल ऑर्गेनेल के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।
परमाणु खोल
यूकैरियोटिक कोशिकाओं की एक विशिष्ट विशेषता एक नाभिक की उपस्थिति है, जो एक झिल्ली से घिरी होती है जो इसे कोशिका द्रव्य से अलग करती है। झिल्ली में दो परतें होती हैं - आंतरिक और बाहरी, बड़ी संख्या में छिद्रों द्वारा परस्पर जुड़ी होती हैं।
परमाणु लिफाफे का महत्व बहुत अधिक है - यह आपको जीन की कार्यात्मक गतिविधि को विनियमित करने के लिए आवश्यक प्रोटीन संश्लेषण और न्यूक्लिक एसिड की प्रक्रियाओं को सीमित करने की अनुमति देता है। झिल्ली पदार्थों को अंदर की ओर, साइटोप्लाज्म में ले जाने की प्रक्रिया को नियंत्रित करती है, और इसके विपरीत। यह कंकाल की संरचना भी है जो नाभिक के आकार का समर्थन करती है।
बाहरी और भीतरी झिल्ली के बीच पेरिन्यूक्लियर स्पेस है, जिसकी चौड़ाई 20-40 एनएम है। बाह्य रूप से, परमाणु लिफाफा दिखता हैडबल परत बैग। इसकी संरचना में छिद्रों की उपस्थिति इस संरचना और माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड्स में पाए जाने वाले समान के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर है।
परमाणु छिद्रों की संरचना
चैनल लगभग 100 एनएम व्यास के छिद्र हैं, जो पूरे परमाणु लिफाफे से गुजरते हैं। क्रॉस सेक्शन में, उन्हें आठवें क्रम की समरूपता के साथ बहुभुज के आकार की विशेषता है। पदार्थ-पारगम्य चैनल केंद्र में है। यह जटिल रूप से संगठित गोलाकार (एक कुंडल के रूप में) और फाइब्रिलर (एक मुड़ धागे के रूप में) संरचनाओं से भरा होता है जो एक केंद्रीय ग्रेन्युल बनाते हैं - एक "प्लग" (या एक ट्रांसपोर्टर)। नीचे दिए गए चित्र में, आप स्पष्ट रूप से अध्ययन कर सकते हैं कि परमाणु छिद्र क्या है।
इन संरचनाओं की सूक्ष्म जांच से पता चलता है कि इनकी एक कुंडलाकार संरचना है। तंतुमय प्रकोप दोनों बाहर की ओर, साइटोप्लाज्म में और अंदर की ओर, नाभिक (तंतु) की ओर विस्तारित होते हैं। उत्तरार्द्ध एक प्रकार की टोकरी बनाते हैं (जिसे विदेशी साहित्य में "टोकरी" कहा जाता है)। निष्क्रिय छिद्र में, टोकरी के तंतु चैनल को बंद कर देते हैं, जबकि सक्रिय छिद्र में वे लगभग 50 एनएम व्यास का एक अतिरिक्त गठन करते हैं। कोशिका द्रव्य के किनारे की वलय में 8 दाने होते हैं जो एक तार पर मोतियों की तरह आपस में जुड़े होते हैं।
नाभिक के खोल में इन छिद्रों की समग्रता को नाभिकीय छिद्रों का परिसर कहा जाता है। इस प्रकार, जीवविज्ञानी व्यक्तिगत छिद्रों के बीच अंतर्संबंध पर जोर देते हैं, जो एक अच्छी तरह से समन्वित तंत्र के रूप में काम करते हैं।
बाहरी वलय केंद्रीय कन्वेयर से जुड़ा है। निचले यूकेरियोट्स (लाइकेन और अन्य) में साइटोप्लाज्मिक नहीं होता हैऔर न्यूक्लियोप्लाज्मिक रिंग।
संरचना की विशेषताएं
नाभिकीय छिद्रों की संरचना और कार्यों में निम्नलिखित विशेषताएं हैं:
- चैनल लगभग 30-50 न्यूक्लियोपोरिन (कुल लगभग 1000 प्रोटीन के लिए) की कई प्रतियां हैं।
- निम्न यूकेरियोट्स में परिसरों का द्रव्यमान 44 एमडीए से लेकर कशेरुक में 125 एमडीए तक होता है।
- सभी जीवों (मनुष्यों, पक्षियों, सरीसृपों और अन्य जानवरों) में, सभी कोशिकाओं में, इन संरचनाओं को एक समान तरीके से व्यवस्थित किया जाता है, अर्थात, रोम छिद्र एक सख्त रूढ़िवादी प्रणाली हैं।
- परमाणु परिसरों के घटकों में एक सबयूनिट संरचना होती है, जिसके कारण उनमें उच्च प्लास्टिसिटी होती है।
- केंद्रीय चैनल का व्यास 10-26 एनएम के बीच भिन्न होता है, और छिद्र परिसर की ऊंचाई लगभग 75 एनएम है।
केंद्र से दूर परमाणु छिद्रों के भाग सममित नहीं होते हैं। वैज्ञानिक इसका श्रेय कोशिका विकास के प्रारंभिक चरणों में परिवहन कार्य के नियमन के विभिन्न तंत्रों को देते हैं। यह भी माना जाता है कि सभी छिद्र सार्वभौमिक संरचनाएं हैं और अणुओं की गति को साइटोप्लाज्म और विपरीत दिशा में सुनिश्चित करते हैं। न्यूक्लियर पोर कॉम्प्लेक्स अन्य झिल्ली-असर वाले सेल घटकों में भी मौजूद होते हैं, लेकिन दुर्लभ मामलों में (रेटिकुलम, फेनेस्टेड साइटोप्लाज्मिक मेम्ब्रेन)।
छिद्रों की संख्या
परमाणु छिद्रों की संख्या निर्धारित करने वाला मुख्य कारक कोशिका में चयापचय गतिविधि है (यह जितना अधिक होगा, उतना ही अधिक होगा)नलिकाओं की संख्या)। कोशिकाओं की कार्यात्मक अवस्था की विभिन्न अवधियों के दौरान झिल्ली की मोटाई में उनकी सांद्रता कई बार बदल सकती है। छिद्रों की संख्या में पहली वृद्धि विभाजन के बाद होती है - माइटोसिस (नाभिक के पुनर्निर्माण के दौरान), और फिर डीएनए वृद्धि की अवधि के दौरान।
विभिन्न जानवरों की प्रजातियों की अलग-अलग संख्या होती है। यह इस बात पर भी निर्भर करता है कि नमूना कहाँ लिया गया था। तो, एक मानव ऊतक संवर्धन में, लगभग 11 पीसी/माइक्रोन2 होते हैं, और एक अपरिपक्व ज़ेनोपस मेंढक के अंडे की कोशिका में - 51 पीसी/माइक्रोन2. औसतन, उनका घनत्व 13-30 टुकड़े/μm2 के बीच भिन्न होता है।
कोश की सतह पर परमाणु छिद्रों का वितरण लगभग एक समान होता है, लेकिन जिन स्थानों पर गुणसूत्रों का पदार्थ झिल्ली के पास पहुंचता है, वहां उनकी सांद्रता तेजी से कम हो जाती है। निचले यूकेरियोट्स में परमाणु झिल्ली के नीचे एक कठोर तंतुमय नेटवर्क नहीं होता है, इसलिए छिद्र परमाणु झिल्ली के साथ आगे बढ़ सकते हैं, और विभिन्न क्षेत्रों में उनका घनत्व काफी भिन्न होता है।
कार्य
नाभिकीय छिद्र परिसर का मुख्य कार्य झिल्ली के माध्यम से अणुओं का निष्क्रिय (प्रसार) और सक्रिय (ऊर्जा लागत की आवश्यकता) स्थानांतरण है, अर्थात कोशिका नाभिक और कोशिका द्रव्य के बीच पदार्थों का आदान-प्रदान। यह प्रक्रिया महत्वपूर्ण है और तीन प्रणालियों द्वारा नियंत्रित होती है जो एक दूसरे के साथ निरंतर संपर्क में रहती हैं:
- नाभिक और कोशिका द्रव्य में जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों-नियामकों का एक परिसर - इंपोर्टिन α और β, रैन-प्रोटीन, ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फेट (प्यूरिन न्यूक्लियोटाइड) और अन्य अवरोधक और सक्रियकर्ता;
- न्यूक्लियोपोरिन;
- छिद्रपूर्ण परमाणु परिसर के संरचनात्मक घटक, जो अपना आकार बदलने और पदार्थों के सही दिशा में स्थानांतरण सुनिश्चित करने में सक्षम हैं।
नाभिक के कामकाज के लिए आवश्यक प्रोटीन साइटोप्लाज्म से नाभिकीय छिद्रों के माध्यम से आते हैं, और आरएनए के विभिन्न रूप विपरीत दिशा में उत्सर्जित होते हैं। पोर कॉम्प्लेक्स न केवल विशुद्ध रूप से यांत्रिक परिवहन करता है, बल्कि एक सॉर्टर के रूप में भी कार्य करता है जो कुछ अणुओं को "पहचानता है"।
पैसिव ट्रांसफर उन पदार्थों के लिए होता है जिनका आणविक भार कम होता है (5∙103 से अधिक नहीं)। आयन, शर्करा, हार्मोन, न्यूक्लियोटाइड, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड जैसे पदार्थ, जो ऊर्जा विनिमय में शामिल होते हैं, स्वतंत्र रूप से नाभिक में प्रवेश करते हैं। प्रोटीन का अधिकतम आकार जो छिद्रों के माध्यम से नाभिक में प्रवेश कर सकता है, 3.5 एनएम है।
एक बेटी डीएनए अणु के संश्लेषण के दौरान, पदार्थों का परिवहन गतिविधि के चरम पर पहुंच जाता है - 1 मिनट में 1 परमाणु छिद्र के माध्यम से 100-500 अणु।
छिद्र प्रोटीन
चैनल तत्व प्रोटीन प्रकृति के होते हैं। इस परिसर के प्रोटीन को न्यूक्लियोपोरिन कहा जाता है। उन्हें लगभग 12 उपसमुच्चय में एकत्र किया जाता है। परंपरागत रूप से, उन्हें तीन समूहों में बांटा गया है:
- जैव रासायनिक कारकों द्वारा पहचाने जाने योग्य विशिष्ट दोहराव अनुक्रम वाले यौगिक;
- सीक्वेंस नहीं होना;
- अभिन्न प्रोटीन जो झिल्ली के उस क्षेत्र में स्थित होते हैं जो छिद्र का निर्माण करते हैं, या स्वयं छिद्र में परमाणु लिफाफे की परतों के बीच की जगह में स्थित होते हैं।
अध्ययनों से पता चला है कि न्यूक्लियोपोरिन बनाने में सक्षम हैंबल्कि जटिल परिसरों, जिनमें 7 प्रोटीन तक शामिल हैं, और सीधे पदार्थों के परिवहन में भी शामिल हैं। उनमें से कुछ सीधे परमाणु छिद्र से गुजरने वाले अणुओं से जुड़ सकते हैं।
साइटोप्लाज्म को पदार्थों का निर्यात
एक ही रोमछिद्र पदार्थ की निकासी और आयात दोनों में भाग ले सकता है। साइटोप्लाज्म से न्यूक्लियस में आरएनए का रिवर्स ट्रांसलेशन नहीं होता है। परमाणु परिसर राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन द्वारा किए गए निर्यात संकेतों (एनईएस) को पहचानते हैं।
एनईएस-सिग्नलिंग पदार्थों का अनुक्रम अमीनो एसिड और प्रोटीन का एक जटिल परिसर है, जो नाभिक से साइटोप्लाज्म में निकाले जाने के बाद, अलग हो जाता है (अलग-अलग घटकों में टूट जाता है)। इसलिए, कृत्रिम रूप से साइटोप्लाज्म में पेश किए गए समान कण वापस नाभिक में प्रवेश नहीं करते हैं।
समसूत्रण की प्रक्रिया
कोशिका विभाजन (माइटोसिस) के दौरान, परमाणु छिद्र परिसर "नष्ट" हो जाता है। इस प्रकार, 120 mDa के आणविक भार वाले परिसरों को 1 mDa के उप-परिसरों में विघटित किया जाता है। विभाजन के अंत के बाद, वे फिर से इकट्ठा होते हैं। इस मामले में, परमाणु छिद्र अलग से नहीं, बल्कि सरणियों में चलते हैं। यह इस बात का एक प्रमाण है कि न्यूक्लियर पोयर कॉम्प्लेक्स एक अच्छी तरह से समन्वित प्रणाली है।
टूटी हुई झिल्ली एक बबल क्लस्टर में बदल जाती है जो इंटरफेज़ अवधि में मुख्य क्षेत्र को घेर लेती है। मेटाफ़ेज़ में, जब गुणसूत्र भूमध्यरेखीय तल में होते हैं, तो ये तत्व कोशिका के परिधीय क्षेत्रों में धकेल दिए जाते हैं। एनाफेज के अंत में, यह क्लस्टर गुणसूत्रों से संपर्क करना शुरू कर देता है और विकास शुरू हो जाता है।परमाणु झिल्ली के मूल तत्व।
बुलबुले रिक्तिका में बदल जाते हैं, जो धीरे-धीरे गुणसूत्रों को ढक लेते हैं। फिर वे साइटोप्लाज्म से नए इंटरफेज़ न्यूक्लियस को मर्ज और बंद कर देते हैं। छिद्र पहले से ही बहुत प्रारंभिक अवस्था में दिखाई देते हैं, जब गोले का बंद होना अभी तक नहीं हुआ है।
