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Zellkern

Der Zellkern ist ein Organell, ein „Zell-Organ“, welches die DNA, das Erbgut, enthält. Er wird auch Nukleus oder Karyo genannt, was sich auf das lateinische, bzw. griechische Wort für „Kern“ bezieht. Deshalb werden Lebewesen, deren Zellen einen solchen abgetrennten, „nukleären“ Zellkern besitzen Eukaryoten genannt. Nicht alle Lebewesen haben in ihren Zellen einen Nukleus. Bei Prokaryoten, wie beispielsweise den Bakterien, liegt die DNA frei im Cytosol, der Zellflüssigkeit.

Zellkern

Der Zellkern ist ein Organell, ein „Zell-Organ“, welches die DNA, das Erbgut, enthält.

Was genau ist ein Zellkern?

Im Nukleus liegt das Erbgut in Form von chromosomaler DNA: Die DNA-Fäden sind auf Proteinen, den Histonen, zu dichten Knäulen, den x-förmigen Chromosomen, aufgewickelt.
Bestandteile des Zellkerns

  • Chromosome aus DNA und Histonen
  • äußere Membran, in Verbindung mit dem ER
  • innere Membran
  • Kernlamina
  • Karyoplasma
  • DNA-Polymerasen
  • RNA-Polymerasen
  • Transkriptionsfaktoren
  • Ribonukleinsäuren

Polimerasen und Transkriptionsfaktoren ermöglichen die im Zellkern stattfindende DNA-Replikation.

Wie ist der Zellkern aufgebaut?

Der Nucleus ist bei Säugetieren mit einem Durchmesser von ca 5 bis 16 µm recht groß und in einem Lichtmikroskop auch unangefärbt gut erkennbar. Je nach Zelltyp kann die Form des Zellkerns variieren bis hin zu geweihförmigen Gebilden. Meist ist er aber kugelig.

Die Kernhülle besteht aus zwei Membranen, der inneren und der äußeren Kernmembran, und umfasst die Zellflüssigkeit, das Karyoplasma, in dem Chromosomen und Proteine schweben. Die äußere Kernmembran geht in das raue Endoplasmatische Retikulum über, welches mit vielen Ribosomen besetzt ist. Die innere Membran geht in die Kernlamina über, einer fädigen Proteinstruktur, die den Nukleus stützt. Poren in der Membran machen einen Stoffaustausch zwischen Karyoplasma und Cytoplasma möglich. Regulatorische Proteine können in den Nukleus, um entsprechende Gene zu aktivieren, von denen dann die mRNA abgeschrieben wird. Diese Transkriptionsprodukte können für die Proteinsynthese aus dem Zellkern transportiert werden.

Die Proteinsynthese: Wie werden die Gene im Zellkern verwendet?

Bei der Transkription eines Genes wird eine mRNA-Kopie davon erstellt, die als codierte Matrize zur Proteinsynthese am Endoplasmatischen Reticulum dient. Von dort aus gelangt das Protein in einem Vesikel zum Golgi Apparat, der modifiziert und gegebenenfalls speichert. Um das Zellinnere vor dessen Wirkung zu schützen, verlässt das modifizierte, nun arbeitsfähige Protein den Golgi Apparat in einem Vesikel aus der Membran des Golgi Apparates. Diese Proteine sind meist Enzyme, die für den Zellstoffwechsel essenziell sind. Durch entsprechende Faktoren ausgelöst, beispielsweise durch Laktose, wird das passende Enzym, hier die Laktase, gebildet.