Cytologie

Zellkern

Aus welchen Bestandteilen ist ein Zellkern aufgebaut und welche Funktion erfüllt er in der Zelle? In diesem Artikel erfährst du die Antworten auf diese Fragen.

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Inhaltsübersicht

Zellkern einfach erklärt

Der Zellkern (lat. Nucleus = Kern), auch Nukleus oder Nucleus genannt, ist ein wichtiger Bestandteil im Bau der Zelle. Er befindet sich im Cytoplasma und ist das größte Zellorganell. Dabei solltest du dir merken, dass sich ein Zellkern nur in den Zellen der sogenannten Eukaryoten (= Eucyte) befindet. Die Prokaryoten besitzen innerhalb ihrer Zelle (= Procyte) keinen Zellkern. Die Hauptfunktionen des Zellkerns sind die Steuerung wichtiger Stoffwechselprozesse wie zum Beispiel der Zellteilung und die Lagerung der Erbinformationen (DNA) in Form von Chromosomen.

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Zellkern

Zellkern Aufbau

Du kannst dir den Zellkern als eine runde bis ovale Kugel vorstellen. Er lässt sich sehr gut mit einem Elektronenmikroskop betrachten. Die dabei durch Forscher gemessene Größe in seinem Querschnitt, beträgt um die 5 bis 16 \mu m. Genau so wie andere Zellorganelle, „schwebt“ er im Zellplasma (Cytoplasma). Außerdem ist er direkt von den sogenannten Ribosomen umgeben, die du dir als „Eiweißproduzenten“ innerhalb der Zelle vorstellen kannst. Sie sind außerdem für die Übersetzung der Erbinformationen zuständig.

Kernmembran

Der Zellkern wird, wie auch die gesamte Zelle, von einer Membran umgeben, der Kernmembran oder Kernhülle. Diese trennt den Zellkern von dem Cytoplasma. Da die Kernmembran aus zwei Biomembranen besteht, kannst du sie auch als Doppelmembran oder Doppellipidmembran bezeichnen. An diese Doppelmembran setzen direkt die Ribosomen und das Endoplasmatische Retikulum an. Der Raum zwischen der inneren und äußeren Kernmembran wird auch als perinukleärer Raum oder perinukleäre Zisterne bezeichnet. Dieser perinukleäre Raum hat eine Breite von ungefähr 10-15 nm (Nanometer). Die innere Kernhülle grenzt direkt an einen Verbund aus mehreren Proteinfilamenten, die Kernlamina. Diese sind unter anderem dafür zuständig, dem Zellkern eine gewisse Stabilität zu verleihen.

Kernpore

Innerhalb der Kernmembran befinden sich verschiedene Kernporen mit einem Durchmesser von ca. 60-100 nm. Du kannst sie dir als „Durchgänge“ innerhalb der Doppelmembran vorstellen, die verschiedenste Funktionen zum Transport erfüllen. Der Rand einer Kernpore besteht aus mehreren Proteinverbindungen, die den Stofftransport kontrollieren können.

Nucleolus

Der Nucleolus oder das Kernkörperchen ist mit der wichtigste Bestandteil des Zellkerns. Dabei solltest du jedoch nicht die Bezeichnungen Nucleolus und Nucleus verwechseln. Mit dem Nucleus wird der gesamte Zellkern bezeichnet, während sich der Begriff Nucleolus nur auf das Kernkörperchen bezieht.

Das Kernkörperchen besteht hauptsächlich aus Erbinformationen (DNA und RNA) und verschiedenen Proteinen. Ein Zellkern kann bis zu 10 Nucleoli enthalten, meistens kommen aber 1-3 Nucleoli innerhalb des Zellkerns vor. Die wichtigste Funktion des Nucleolus findet in der Zellteilung statt. Hierbei kannst du sie dir als Arbeiter vorstellen, die für die Herstellung und Reifung von Ribosomen für neue Zellen zuständig sind.

Kernplasma

Innerhalb des Zellkerns befindet sich, genauso wie innerhalb der gesamten Zelle, ein Plasma. Dieses Kernplasma kannst du mit verschiedenen anderen Namen wie zum Beispiel Karyoplasma oder Nucleoplasma bezeichnen. Das Karyoplasma besteht zu einem Großteil aus Wasser und enthält das sogenannte Chromatin%Verweis (noch nicht online Stand 23.04.2020). Du kannst das Karyoplasma vom Zellplasma durch seine höhere Anzahl an gelösten Elektrolyten unterscheiden.

Zellkern Aufbau Bild, Grafik, Veranschaulichung
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Zellkern – Aufbau

Chromatin

Den größten Anteil des gesamten Zellkerns macht das sogenannte Chromatin aus. Die Speichermedien für die Erbinformationen, die Chromosomen, bestehen aus mehreren Chromatinfäden (=Chromatinfasern) und in der Mitte aus dem sogenannten Centromer. Dabei liegt das Chromatin aber nur während der Zellteilung in Form von Chromosomen vor. In der übrigen Zeit bleibt das Chromatin eine Masse ohne eine besondere Struktur, die im Kernplasma frei umher „schwimmt“.

Zellkern Funktion

Der Zellkern erfüllt innerhalb der Zelle eine sehr wichtige Funktion. Diese ist die Regulierung von grundsätzlich allen in der Zelle ablaufenden Prozessen. So ist er in der Lage, verschiedene Stoffwechselprozesse innerhalb der Zelle zu steuern und die Aufnahme von Nährstoffen einzuleiten und auszuführen.

Zellteilung

Eine sehr wichtiger Prozess innerhalb einer Zelle ist die Zellteilung, auch Cytokinese oder Zytokinese genannt. Dabei kannst du dir Aufteilung einer gesamten Zelle (Mutterzelle) in zwei oder mehrere Tochterzellen vorstellen. Bei eukaryotischen Zellen (Eucyten) geschieht in den meisten Fällen im voraus eine sogenannte Kernteilung. Diese kannst du auch in eine Mitose und eine Meiose unterteilen.

Beide Arten der Kernteilung bestehen aus verschiedenen Phasen. Sie unterscheiden sich hauptsächlich dadurch, dass bei der Mitose zwei Tochterzellen mit doppeltem Chromosomensatz, also 46 Chromosomen (diploid) entstehen. Bei der Meiose dagegen entstehen vier Tochterzellen mit einem einfachen Chromosomensatz mit 23 Chromosomen (haploid).

Zellkern Funktionen - Zellteilung Vorgang, Grafik, Veranschaulichung
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Zellkern Funktionen – Zellteilung

Erbinformationen

Eine weitere wichtige Aufgabe des Zellkerns ist die Weitergabe der Erbsubstanz. Die genetischen Erbinformationen innerhalb des Zellkerns in Form von DNA und RNA müssen dadurch aus dem Zellkern herausbefördert werden. Um das zu erreichen, laufen zwei wichtige Prozesse ab, die Replikation und die Transkription. %Verweise (nicht online Stand 23.04.2020 Beide Prozesse laufen durch eine Beteiligung von verschiedensten Enzymen ab, durch welche die Synthese von RNA und DNA vorangetrieben wird.

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