Aufbau und Funktion des Zellkerns
Bestandteile des Zellkerns
Die Kernhülle
Die Kernhülle ist eine Doppelmembran, welche den Zellkern umschließt. Die äußere Membran steht in direkter Verbindung mit dem rauen Endoplasmatischen Retikulum (RER) und ist mit Ribosomen besetzt. In der Kernhülle befinden sich Kernporen, die aus einem Komplex von Proteinen (Kernporenkomplex) bestehen. Diese Poren regulieren den kontrollierten Stoffaustausch zwischen dem Zellkern und dem Zytosol, indem sie sich öffnen und schließen. Sie ermöglichen den Transport von Molekülen wie mRNA und Ribosomen-Untereinheiten.
Das Kernplasma (Karyoplasma)
Das Kernplasma ist die flüssige Grundsubstanz innerhalb der Kernhülle. An der Innenseite der inneren Kernmembran befindet sich die Kernlamina, ein Netzwerk aus Proteinen (Laminen), das dem Zellkern strukturelle Stabilität verleiht.
Struktur des Kernplasmas
Das Kernplasma ist eine kolloidale Lösung (Gel), die eine Vielzahl von Substanzen enthält, darunter:
- Enzyme (z. B. DNA- und RNA-Polymerasen)
- Histone
- Nukleotide
- Wasser und Ionen
Funktion des Kernplasmas
Im Kernplasma finden die zentralen Prozesse der DNA-Replikation (Verdopplung der DNA) und der Transkription (Umschreiben von DNA in RNA) statt.
Das Chromatin
Das Chromatin ist der Komplex aus DNA-Fasern und Proteinen (hauptsächlich Histonen). Man unterscheidet zwei Verpackungszustände:
- Euchromatin: Locker gepacktes Chromatin, dessen Gene abgelesen werden können.
- Heterochromatin: Dicht gepacktes, genetisch inaktives Chromatin.
Die DNA-Fasern können an Proteine der inneren Kernmembran binden.
Funktion des Chromatins
Die Hauptfunktion des Chromatins ist die Komprimierung und Speicherung der genetischen Information.
Der Nukleolus (Kernkörperchen)
Der Nukleolus ist eine kugelförmige, dichte Struktur im Zellkern, die während der Interphase sichtbar ist. Während der Zellteilung (Mitose und Meiose) löst er sich auf und bildet sich nach deren Abschluss neu, wenn die Chromosomen dekondensieren.
Struktur des Nukleolus
Der Nukleolus besteht aus zwei Hauptregionen:
- Fibrilläre Zone (innen): Hier findet die Synthese von ribosomaler RNA (rRNA) statt. Die Gene dafür werden als Nukleolus-Organisator-Regionen bezeichnet.
- Granuläre Zone (außen): Hier werden die rRNA-Moleküle mit Proteinen zu den großen und kleinen Untereinheiten der Ribosomen zusammengebaut.
Diese Untereinheiten werden anschließend durch die Kernporen in das Zytosol transportiert, wo sie sich zur Proteinsynthese zu vollständigen Ribosomen verbinden.
Funktion des Nukleolus
Die Hauptfunktion des Nukleolus ist die Biogenese der Ribosomen.