Ultrastruktur und Chemie der Kernhülle

Ultrastruktur der Kernhülle

1. Nukleäre Unregelmäßigkeiten

Im Elektronenmikroskop (EM) ist erkennbar, dass die Morphologie eine unregelmäßigere Kontur aufweist als im Lichtmikroskop (LM). Diese Unregelmäßigkeiten betreffen:

• a) Alterung und zelluläre Reifung
• b) Nukleärer Stoffwechsel und Austausch mit dem Zytoplasma

2. Aufbau der Kernhülle

Der Kern ist von einer doppelten Membran umgeben, die aus einer inneren und einer äußeren Kernmembran besteht. Diese sind auf Ebene der Kernporen miteinander verbunden.

• Externe Membran: Hat eine Dicke von 60 Å. Sie steht in Kontinuität mit den Zisternen des rauen endoplasmatischen Retikulums (rER) und ist wie dieses mit Ribosomen besetzt.
• Interne Membran: Hat eine Dicke von 60 Å. Sie steht in Kontakt mit dem Chromatin und Proteinen der nukleären Lamina (faserige Lamina).

Zwischen den beiden Membranen befindet sich der perinukleäre Raum mit einer Dicke von 150–200 Å.

3. Kernporen

Dabei handelt es sich um komplexe Strukturen, die den Stoffverkehr zwischen dem Kern und dem Zytoplasma steuern. Die Anzahl der Poren ist proportional zur Aktivität im Kern. Es sind dynamische Strukturen, da sie je nach Zellaktivität erscheinen und verschwinden. Im Längsschnitt besteht die Porenstruktur aus einem Transporter oder zentralen Porenkomplex mit einem Durchmesser von 10 nm. Diese Pore kann sich manchmal bis auf 26 nm weiten.

4. Porenlamellen (Annulate Lamellae)

Diese werden im Zytoplasma nahe dem Kern gefunden. Die Zisternen ähneln dem endoplasmatischen Retikulum (ER) und sind von Porenkomplexen durchsetzt, die denen des Kerns gleichen.

5. Kern-Lamina

Dies ist eine Schicht, die elektronendicht an der inneren Kernmembran anliegt. Ihre Dicke ist variabel (150–600 Å) und sie ist an den Poren unterbrochen.

Chemische Zusammensetzung

Die Kernhülle besteht zu 30 % aus Lipiden sowie zu 70 % aus Proteinen und RNA.

• A. Lipide: 90 % sind Phospholipide und 10 % neutrale Lipide wie Triglyzeride (TG), Cholesterin und Cholesterinester.
• B. Proteine: In der äußeren Membran befinden sich Glucose-6-Phosphatase sowie zwei Elektronentransportketten, die nicht an die Atmungskette gekoppelt sind.
• C. RNA: rRNA wird durch die Poren geschleust.

Auf Ebene des perinukleären Raums findet sich Calcium (Ca), da die innere Membran intramembranöse Calcium-Kanäle besitzt.

Funktionen der Kernhülle

Die Hauptfunktion ist der Kern-Plasma-Austausch. Dieser Transport erfolgt durch die Poren:

• Poren: Sie regulieren den Verkehr von Stoffen von innen nach außen und umgekehrt. Sie ermöglichen den passiven Transport von Ionen und kleinen Molekülen. Für den aktiven Transport wird Energie benötigt; hierbei werden Proteine mit einem Molekulargewicht (MW) > 44.000 Da transportiert.
• Membran: Durchlass für Ionen, Aminosäuren (AA), kleine Proteine, Nukleoside, Nukleotide, Hormone und Viren.
• ER: Verbindung über Zisternen, die an die Kernhülle gekoppelt sind.
• Porenlamellen: Übertragung von Ribonukleoproteinen.

Die Kernhülle ist ebenfalls an der Proteinsynthese, an Glykosylierungsreaktionen von Lipiden und Proteinen sowie an Entgiftungsreaktionen beteiligt.