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Der Zellkern

Der Zellkern (lat. Nucleus = Kern) ist das wichtigste und größte Organell in eukaryotischen Zellen. Als Eukaryoten werden alle Lebwesen bezeichnet, deren Zellen einen Zellkern besitzen. Der Nucleus ist für die Zellteilung und die Vererbung von genetischer Information unabdingbar. In ihm liegen diese Informationen in Form von Desoxyribonukleinsäure (DNA) vor. Der Nucleus ist die Steuerzentrale der Zelle. Er wurde um 1600 als erstes Zellorganell in einem roten Blutkörperchen vom niederländischen Naturforscher Antoni van Leeuwenhoek entdeckt.

Erst 1838 wurde dem Nucleus seine erste mögliche Funktion zugeschrieben durch den Botaniker Matthias Schleiden, der verschiedene Zelltheorien aufstellte, darunter die Theorie der Entstehung von Zellen durch den Zellkern. Die Funktionen des Nucleus wurde noch lange Zeit nach dieser Entdeckung kontrovers diskutiert. Dem Kern wurde erst Ende des 19. Jahrhunderts eine wichtige Bedeutung bei der Zellvermehrung und genetischer Vererbung zugewiesen.

Aufbau

Der Zellkern stellt sozusagen das Gehirn der Zelle dar.

Der Zellkern stellt sozusagen das Gehirn der Zelle dar.

Ein Zellkern befindet sich zentral im Cytoplasma einer Zelle und kann, abhängig vom Zelltyp, unterschiedliche Formen annehmen, oft ist er jedoch oval oder kugelförmig. Er hat einen Durchmesser von ca. 5 bis16 µm und lässt sich unter dem Lichtmikroskop von allen anderen Zellorganellen am einfachsten unterscheiden. Grob beschrieben besteht er aus einer äußeren Kernmembran mit den Kernporen und den Kernkörperchen (Nucleolus), die im inneren des Zellkerns liegen. Die Kernhülle bzw. Kern-Doppelmembran trennt den Kern vom Zellplasma und ist außen, genau wie das raue endoplasmatische Retikulum, mit Ribosomen besetzt. Das Innere der Membran stabilisiert den Zellkern mit Hilfe von sogenannten Lamin-Filamenten (nuclear lamina). Diese Schicht ist ca. 30-100 nm dick und gibt dem Zellkern seine Form. Sie wird bei der Zellteilung ab- und später wieder aufgebaut. Durch die Doppelmembran hinweg, befinden sich die Kernporen. Der Zellkern einer Wirbeltierzelle hat etwa 2000 Kernporen, die als kleine ‘Tunnel’ den Transport und Austausch von bestimmten Molekülen innerhalb der Zelle ermöglichen. Ein Nucleus besteht im Inneren aus Karyoplasma, dem ‘Kernsaft’. Er ist von der Kernmembran umschlossen und enthält Chromatinfäden, die losen, unsortierten Chromosomen, als auch die Kernkörperchen. Diese sehen aus wie kleine, kugelförmige Gebilde und schwimmen zusammen mit dem Chromatin im Karyoplasma. Der Nucleus ist umgeben von anderen Zellorganellen, u.a. dem Golgi Apparat und dem rauen Endoplasmatischen Retikulum.

Funktion

Der Zellkern stellt das ‘Hirn’ einer Zelle dar und steuert ihre gesamten Funktionen und Abläufe. Im Nucleus findet die Transkription und die Replikation statt. Mit Hilfe von Botenstoffen und Molekülen aus der RNA beeinflusst er die Stoffwechselprozesse innerhalb einer Zelle. RNA-Botenmoleküle enthalten den genetischen Bauplan für bestimmte Proteine, wie die DNA-Polymerasen und RNA-Polymerasen. Genau wie in den Mitochondrien, die Kraftwerke der Zelle, enthält der Zellkern einen Großteil an Erbinformation, die in Form von losen Chromatinfäden im Kernplasma zu finden sind. Bei einer Mitose, der Zellteilung, verschwindet die Kernmembran, damit die Chromosomen auf die Tochterzellen aufgeteilt werden können.