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Details

Überblick

Der Zellkern ist die Organelle der Eukaryoten, die für die Aufrechterhaltung der Integrität der DNA und für die Steuerung zellulärer Aktivitäten wie Stoffwechsel, Wachstum und Reproduktion durch die Regulierung der Genexpression. Er ist eine Organelle mit einer Doppelmembran, und diese Doppelmembran wird als Kernhülle (auch Kernmembran, Plasmalemma oder Karyothek genannt) bezeichnet. Die Kernhülle umgibt den größten Teil des genetischen Materials der eukaryotischen Zelle, im Gegensatz zum genetischen Material der Prokaryoten, das nicht membrangebunden ist. Die Kernhülle ist eine Lipid-Doppelschicht. Sie hat Kernporen, die die Bewegung von Molekülen zwischen dem Nukleoplasma und dem Zytoplasma kontrollieren. Sie ist undurchlässig für große Moleküle. So trennt sie den Inhalt des Zellkerns vom Zytoplasma und ermöglicht den Eintritt ausgewählter Moleküle.

Merkmale

Kernporen sind die zahlreichen Öffnungen in der Kernhülle. Sie haben eine achteckige Form, die dem Kernporenkomplex zu verdanken ist, der sich durch den Zusammenschluss von Proteinmolekülen, den Nukleoporinen, die die Kernhülle überspannen, bildet. Die Pore misst etwa 9 nm im Durchmesser, während die Tiefe etwa 200 nm beträgt. Es gibt mindestens 456 Nukleoproteine, aus denen sich der Kernporenkomplex zusammensetzt. Es gibt zahlreiche Kernporenkomplexe, die sich in der Kernhülle bilden, d.h. im Durchschnitt etwa zweitausend. Diese Poren ermöglichen den Durchgang von Molekülen in den und aus dem Zellkern. Beispiele für Moleküle, die diese Poren passieren, sind Ribonukleoproteine, DNA-Polymerasen, Lipide, Signalmoleküle und Kohlenhydrate.

Gängige biologische Reaktionen

Gängige biologische Reaktionen

Das Vorhandensein der Kernhülle verhindert den einfachen Durchgang großer Moleküle (z.B. Proteine und RNA) in den und aus dem Zellkern. Obwohl die Kernhülle mit Kernporen durchlöchert ist, bräuchten große Moleküle immer noch einen Kerntransportmechanismus, um in den Kern ein- und auszutreten. Kleine Moleküle, wie z. B. Ionen, können den Kern mit Leichtigkeit durchqueren. Frachtproteine und RNAs, die transportiert werden müssen, benötigen jedoch Importine und Exportine, um in den Kern ein- bzw. aus ihm auszutreten. Einerseits bindet die Fracht an das Importin im Zytoplasma und wird dann durch die Kernpore in den Kern bewegt. Auf der anderen Seite bindet die Ladung mit dem Exportin innerhalb des Kerns und wird dann über die Kernpore aus dem Kern bewegt. Der nukleäre Transport benötigt Energie, um voranzukommen. Dabei helfen GTPasen (z. B. das Ran-Enzym), indem sie GTP (Guanosintriphosphat) hydrolysieren, so dass dabei Energie freigesetzt wird. Die freigesetzte Energie würde genutzt, um die Ladung von den Importinen zu dissoziieren und an die Exportine zu binden.

Biologische Funktionen

Die Kernporen ermöglichen den Ein- und Austritt von ausgewählten Biomolekülen. So verlassen beispielsweise Ribonukleoproteine den Zellkern, während bestimmte Proteine (z. B. DNA-Polymerasen), Kohlenhydrate, Lipide und Signalmoleküle durch die Kernporen in den Zellkern gelangen.

Ergänzend

Abgeleitete(r) Begriff(e)

• Kernporenkomplex

Weiterführende Literatur

Siehe auch

• Kern
• Kernhülle
• Nukleoporin