Als Zellkern (lat. Nucleus - Kern, auch Nukleus) bezeichnet man einen im Cytoplasma gelegenen, meist rundlich geformtes Organell der eukaryotischen Zelle. Die Linguistik bezeichnet den Silbenkern als Nukleus.
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Aufgabe
Der Zellkern enthällt den größten Teil des genetischen Materials der Zelle. Weitere Gene finden sich in den Mitochondrien und Chloroplasten. Wichtige Vorgänge, die innerhalb des Zellkerns ablaufen, sind Replikation (die Duplizierung des in Form von DNA vorliegenden genetischen Materials) und Transkription (das Erstellen einer mRNA-Kopie eines gegebenen DNA-Abschnitts, der oft, aber nicht immer, einem Gen entspricht). Der Zellkern kann als Steuerzentrum der Zelle verstanden werden.
Aufbau
Der Zellkern hat eine durchschnittlichen Durchmesser von 5-10 µm, und ist damit das am leichtesten zu erkennende Organell. Vom Zellplasma ist der Zellkern durch die Kernhülle abgegrenzt, so dass er sich im Karyoplasma befindet. In einigen Zellen sehen die Zellkerne eher geweihförmig aus. Manchmal kann der Zellkern in knotenartige Abschnitte untergliedert sein, so beim rosenkranzförmigen Zellkern des Trompetentierchens.
Das im Zellkern vorhandene Erbgut der Zelle, die Desoxyribonukleinsäure (DNA), liegt zu Chromatin verpackt vor. Die DNA ist auf Histone genannte Kernproteine aufgewickelt, und kann durch Färbung lichtmikrospisch sichtbar gemacht werden. Neben den Histonen kommen auch andere Kernproteine, wie z.B. DNA-Polymerasen und RNA-Polymerasen, weitere Transkriptionsfaktoren sowie Ribonukleinsäuren im Kern vor.
Neben den meist runden oder linsenförmigen Zellkernen gibt es auch unregelmäßiger geformte Kerntypen. Lichtmikroskopisch fallen in vielen Zellkernen ein oder mehrere rundliche Gebilde auf, die Kernkörperchen. Sie enthalten Ribonukleinsäure und in ihnen werden die Untereinheiten der Ribosomen gebildet, welche durch die Kernporen ins Cytoplasma gelangen.
Kernhülle
Die Kernhülle ist eine Doppelmembran. Die beiden Membranen, jede eine Lipiddoppelschicht, sind zwischen 20 bis 40 m von einander getrennt. Durch in der Kernhülle enthaltene Kernporen findet der Stoffaustausch mit dem Zellplasma statt, gesteuert von einem Kernporenkomplex. Regulatorische Proteine gelangen aus dem Cytoplasma in den Zellkern, Transkriptionsprodukte wie die mRNA werden zur Proteinsynthese, die an den Ribosomen des Cytoplasmas stattfindet, aus dem Kern in das Plasma exportiert. Der Durchmesser dieser Kernporen beträgt ca. 100 m.
Mitose und Meiose
Bei der Mitose und der Meiose, den bei eukaryotischen Zellen vorkommenden Arten der Kernteilung, verschwindet der Zellkern zeitweilig, weil die Kernhülle für die Zeit des Teilungsvorgangs aufgelöst wird. Aus dem Chromatin entsteht eine charakteristische Zahl kompakter Chromosomen, mit deren Hilfe die DNA besser auf die Tochterzellen verteilt werden kann. Nach der Teilung bilden sich die Kernhüllen um die Kerne der Tochterzellen wieder aus, und die Chromosomen werden wieder zum Chromatin.
Siehe auch: Intron, Exon, Epigenetik, Kernmatrix, Splicing