Der Zellkern
Der Zellkern ist ein von einer Membran umschlossenes Organell, das in den meisten eukaryontischen Zellen zu finden ist. Der Kern ist das größte Organell in der Zelle und enthält den größten Teil der genetischen Information der Zelle (Mitochondrien enthalten ebenfalls DNA, die so genannte mitochondriale DNA, die aber nur einen kleinen Prozentsatz der gesamten DNA der Zelle ausmacht). Die genetische Information, die die Informationen für den Aufbau und die Funktion des Organismus enthält, ist in der DNA in Form von Genen verschlüsselt. Ein Gen ist ein kurzer Abschnitt der DNA, der die Information zur Kodierung eines RNA-Moleküls oder eines Proteinstrangs enthält. Die DNA im Zellkern ist in langen linearen Strängen organisiert, die an verschiedene Proteine gebunden sind. Diese Proteine helfen der DNA, sich aufzurollen, damit sie besser im Zellkern gespeichert werden kann. Stellen Sie sich vor, wie eine Schnur fest aufgewickelt wird, wenn Sie ein Ende verdrehen, während Sie das andere Ende festhalten. Diese langen Stränge aus aufgerollter DNA und Proteinen werden Chromosomen genannt. Jedes Chromosom enthält viele Gene. Die Funktion des Zellkerns besteht darin, die Integrität dieser Gene aufrechtzuerhalten und die Aktivitäten der Zelle durch die Regulierung der Genexpression zu steuern. Die Genexpression ist der Prozess, bei dem die Information in einem Gen von verschiedenen Zellmolekülen „entschlüsselt“ wird, um ein funktionelles Genprodukt zu produzieren, wie z. B. ein Proteinmolekül oder ein RNA-Molekül.
Der Grad der DNA-Wicklung bestimmt, ob die Chromosomenstränge kurz und dick oder lang und dünn sind. Zwischen den Zellteilungen ist die DNA in den Chromosomen lockerer gewickelt und bildet lange, dünne Stränge, die Chromatin genannt werden. Bevor sich die Zelle teilt, ist das Chromatin fester aufgewickelt und bildet Chromosomen. Nur Chromosomen sind deutlich genug gefärbt, um sie unter dem Mikroskop zu sehen. Das Wort Chromosom kommt von den griechischen Wörtern chroma (Farbe) und soma (Körper), aufgrund seiner Fähigkeit, stark von Farbstoffen angefärbt zu werden.
Die Kernhülle
Die Kernhülle ist eine Doppelmembran des Zellkerns, die das genetische Material umschließt. Sie trennt den Inhalt des Zellkerns vom Zytoplasma. Die Kernhülle besteht aus zwei Lipiddoppelschichten, einer inneren Membran und einer äußeren Membran. Die äußere Membran ist kontinuierlich mit dem rauen endoplasmatischen Retikulum verbunden. In der Kernhülle befinden sich viele winzige Löcher, die Kernporen genannt werden. Diese Kernporen helfen, den Austausch von Materialien (wie RNA und Proteine) zwischen dem Kern und dem Zytoplasma zu regulieren.
Der Nukleolus
Der Kern vieler Zellen enthält auch eine nicht-membrangebundene Organelle, die Anukleolus genannt wird, wie in der Abbildung unten dargestellt. Der Nukleolus ist hauptsächlich am Aufbau der Ribosomen beteiligt. Ribosomen sind Organellen, die aus Protein und ribosomaler RNA (rRNA) bestehen und im Zytoplasma zelluläre Proteine aufbauen. Die Funktion der rRNA besteht darin, die genetischen Botschaften innerhalb einer anderen Art von RNA (genannt mRNA) in Aminosäuren zu entschlüsseln. Nach der Herstellung im Nukleolus werden die Ribosomen in das Zytoplasma exportiert, wo sie die Proteinsynthese steuern.
Der eukaryontische Zellkern. In dieser Abbildung sind die ribosomal besetzten Doppelmembranen der Kernhülle, die DNA (als Chromatin) und der Nukleolus zu sehen. Innerhalb des Zellkerns befindet sich eine zähflüssige Flüssigkeit, die Nukleoplasma genannt wird, ähnlich wie das Zytoplasma, das sich außerhalb des Zellkerns befindet. Das Chromatin (das normalerweise unsichtbar ist), ist in dieser Abbildung nur sichtbar, um zu zeigen, dass es im gesamten Zellkern verteilt ist.