Vorkommen und Bau des Zellkerns
Welche Zellen einen Zellkern besitzen, welche nicht, und wie Kernhülle und Kernporen gebaut sind und arbeiten.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Kernhülle ist die Doppelmembran, die den Zellkern eukaryotischer Zellen vom Cytosol trennt.
- Pflanzenzellen sind meist kernhaltig, reife Erythrozyten und reife Siebröhrenzellen dagegen kernlos, manche Zellen sind mehrkernig.
- Die äußere Kernmembran trägt cytosolseitig Ribosomen und geht ins raue ER über, zwischen den Membranen liegt der perinucleäre Raum.
- Die Kernlamina liegt der inneren Kernmembran an.
- Kernporen kontrollieren den Austausch zwischen Kern und Cytoplasma, mRNA gelangt ohne Membranfluss ins Cytosol, und ihre Zahl steigt mit der Kernaktivität.
Worum es geht
Der Zellkern ist das größte Kompartiment der Eukaryotenzelle und durch eine eigene Hülle vom Cytosol getrennt. Diese Hülle bestimmt, was zwischen Erbinformation und Cytoplasma ausgetauscht wird. Wer Zellschemata deuten und Organellen voneinander abgrenzen will, braucht ihren Bau als Grundlage.
Vorkommen des Zellkerns
Pflanzliche Zellen besitzen in der Regel einen Zellkern. Das gilt für Algen ebenso wie für Epidermis-, Kollenchym-, Markparenchym- und Phloemparenchymzellen. Eine ausdifferenzierte Parenchymzelle der Angiospermen ist monoenergid: Ein Kern versorgt genau einen Plasmabereich.
Nicht jede lebende Zelle hat aber einen Kern. Reife Erythrozyten des Menschen stoßen ihn bei ihrer Reifung aus. Auch reife Siebröhrenzellen besitzen keinen echten Zellkern mehr. Umgekehrt können eukaryotische Zellen mehrkernig sein, etwa Skelettmuskelfasern.
Kernhülle
Die Kernhülle trennt den Kerninhalt vom Cytosol, in tierischen wie in pflanzlichen Zellen. Sie ist eine Doppelmembran aus zwei Biomembranen. Zwischen beiden liegt ein schmaler Spalt, der perinucleäre Raum.
Die äußere Kernmembran kann auf ihrer cytosolischen Seite Ribosomen tragen. Sie geht direkt in das raue ER über, der perinucleäre Raum setzt sich ins ER-Lumen fort. Man kann sich die Kernhülle wie eine ER-Zisterne vorstellen, die sich um den Kern gelegt hat.
Der inneren Kernmembran liegt innen die Kernlamina an. Dieses Netz aus Laminen, den Intermediärfilamenten des Kerns, stabilisiert die Hülle.
Im Zellschema erkennst du die Kernhülle an zwei parallelen Membranen um den Kern, außen besetzt mit Ribosomen und mit Übergang in raue ER-Zisternen. Während der Proteinsynthese bleibt sie erhalten, denn die Translation läuft draußen im Cytosol.
Wird im Examen gerne gefragt: Die Kernhülle ist eine Doppelmembran. Ribosomen und ER-Verbindung gehören zur äußeren Membran, die Kernlamina zur inneren.
Kernporen
Die Kernhülle ist von zahlreichen Kernporen durchsetzt. Am Porenrand gehen äußere und innere Membran ineinander über. In der Öffnung sitzt ein großer Kernporenkomplex aus Proteinen. Er kontrolliert den Stoffaustausch zwischen Kern und Cytoplasma, in pflanzlichen wie in tierischen Zellen.
Proteine gelangen durch die Poren in den Kern, mRNA verlässt ihn auf demselben Weg ins Cytosol. Vesikel braucht es dafür nicht, der Export läuft ohne Membranfluss.
Die Zahl der Poren ist nicht festgelegt. Die Zelle passt Zustand und Anzahl an ihre Stoffwechselsituation an. Ein biochemisch aktiver Kern besitzt mehr Kernporen als ein ruhender.
Quiz
Aussage 1
Die äußere Kernmembran kann auf der Cytosolseite Ribosomen tragen und geht in das raue ER über.
Die äußere Membran der Kernhülle ist mit dem rauen ER verbunden und kann wie dieses Ribosomen tragen.
Aussage 2
Reife Siebröhrenzellen besitzen einen funktionsfähigen Zellkern.
Reife Siebröhrenzellen haben keinen echten Zellkern mehr, ebenso wie reife Erythrozyten des Menschen.
Aussage 3
mRNA verlässt den Zellkern verpackt in Vesikeln durch Membranfluss.
mRNA tritt durch die Kernporen ins Cytosol, ohne Vesikel und damit ohne Membranfluss.
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