Der Zellkern: Struktur und Funktionen

Der Zellkern

Der Zellkern ist das größte Organell der Zelle. Er ist ein kleiner runder oder ovaler Körper und befindet sich in der Regel in der Mitte der Zelle, kann aber auch in der Peripherie liegen. Bemerkenswert ist, dass prokaryotische Zellen keine Kernmembran haben, eukaryotische Zellen hingegen schon.

Struktur des Zellkerns

In seiner Struktur können wir Folgendes unterscheiden:

• Kernhülle
• Chromatin
• Nukleolus

Kernhülle

Diese besteht aus:

• Äußere Membran: Sie steht mit dem ER in Verbindung und ist wie dieses mit Ribosomen (Cluster von fünf oder sechs Ribosomen) besetzt.
• Innere Membran (glattes Aussehen)
• Kernlamina (Faserfilamente, die als Stütze dienen): Sie sind unerlässlich bei der Wiederherstellung der Kernhülle nach der Mitose.
• Kernporen: Diese entstehen, wenn sich die innere und äußere Membran vereinigen. Sie sind blumenförmige Gebilde, die aus acht Abschnitten bestehen, die wie Blütenblätter angeordnet sind. An der Spitze befindet sich ein kleines Loch. Die Poren ermöglichen den Austausch von Stoffen zwischen Kern und Zytoplasma.

Chromatin

Während der Interphase befindet sich das genetische Material in einem Zustand, der als Chromatin bezeichnet wird. Die Chromatinfilamente sind lange, dünne Fäden aus genetischem Material.

Im Kern kann das Chromatin in zweierlei Hinsicht unterschieden werden:

• Heterochromatin: Entspricht einem höheren Grad an Chromatinkondensation. Es befindet sich in der Regel in der Nähe der Kernhülle und ist transkriptionell inaktiv.
• Euchromatin: Es ist reichlich vorhanden, hat eine geringere Kompression und wird als transkriptionell aktiv während der Interphase angesehen.

Wir dürfen nicht vergessen, dass es nur während der Interphase Chromatin gibt. Zu Beginn der Mitose kondensiert dieses zu den Chromosomen, um die Mobilität zu erleichtern.

Nukleolus

Der auffälligste Unterbau im Kern ist der Nukleolus. Dies ist auf die große Menge an DNA und RNA zurückzuführen, die er enthält. Hier findet die Transkription der rRNA (ribosomale RNA) statt, die die Ribosomen produziert. Die rRNA verlässt den Kern teilweise in das Zytoplasma, wo ihre Ausbildung beendet wird. Dann gibt es die snRNA (small nuclear RNA), die aus verschiedenen DNA-Segmenten stammt, von denen eines als nukleoläre Organisatorregion (NOR) bezeichnet wird. Diese snRNA assoziiert mit zytoplasmatischen Proteinen, von denen viele das Ribosom bilden.

Im Nukleolus können wir verschiedene Bereiche sehen:

• Granuläre Zone: Ribosomale Untereinheiten kurz vor dem Abschluss.
• Fibrilläre Zone: Orte, an denen die NOR von dichten Fasern umgeben ist.

Proteinsynthese

Die Proteinsynthese erfordert drei Arten von Molekülen:

• mRNA (überträgt Informationen von der DNA in das Zytoplasma)
• rRNA (ein wesentlicher Teil des Ribosoms, wo die Synthese erfolgt)
• tRNA (transportiert die Aminosäuren zum wachsenden Polypeptid)

Zunächst wird die mRNA mit Hilfe der DNA aus dem Zellkern erstellt. Vor dem Verlassen des Zytoplasmas durchläuft die mRNA eine Reifung, das sogenannte Spleißen, bei dem die Basensequenzen bestimmter Gene entfernt (Introns) und andere konserviert und neu angeordnet werden (Exons). Die mRNA wird zu den Ribosomen geleitet, wo sie sich an die tRNA bindet, die die Aminosäuren für die Proteinsynthese enthält. Einmal im Ribosom, findet die Proteinbiosynthese statt.

Funktionen des Zellkerns

• Im Zellkern befinden sich die Gene auf den Chromosomen (während der Mitose) und im Chromatin (während der Interphase).
• Er organisiert die Gene auf den Chromosomen, was die Zellteilung ermöglicht.
• Er transportiert regulatorische Faktoren und Gene durch die Kernporen.
• Er produziert mRNA, die Proteine kodiert.
• Er produziert Ribosomen im Nukleolus.