De kern

invoering

De celkern of celkern is het grootste organel in een cel en bevindt zich in het cytoplasma van eukaryote cellen. De ronde celkern, begrensd door een dubbel membraan (nucleaire envelop), bevat de genetische informatie verpakt in chromatine, het deoxyribonucleïnezuur (DNA). Als opslagplaats van genetische informatie is de celkern van centraal belang voor erfelijkheid.

Functie van de celkern

Alle menselijke cellen behalve erytrocyten hebben een kern waarin het DNA de vorm van chromosomen heeft. De celkern reguleert en controleert alle processen die in een cel plaatsvinden. Bijvoorbeeld de instructies voor de synthese van eiwitten, de overdracht van genetische informatie, celdeling en verschillende metabolische processen.

Naast het opslaan van de genetische informatie, verdubbeling (Replicatie) van DNA en de synthese van ribonucleïnezuren (RNA) door het transcriberen van het DNA (transcriptie), evenals de aanpassing van dit RNA (verwerking) aan de belangrijkste functies van de celkern.

Naast het DNA in de celkern hebben mensen ook mitochondriaal DNA in de mitochondriën, waarvan de replicatie volledig onafhankelijk is van de celkern. Hier wordt de informatie van veel eiwitten opgeslagen die nodig zijn voor de ademhalingsketen.

Lees meer over dit onderwerp: Cellulaire ademhaling bij mensen

Illustratie van een celkern

1. Celkern -
   Kern
2. Buitenste kernmembraan
   (Nucleaire envelop)
   Nucleolemma
3. Binnenste kernmembraan
4. Nucleaire bloedlichaampjes
   Nucleolus
5. Nucleair plasma
   Nucleoplasma
6. DNA-draad
7. Nucleaire porie
8. Chromosomen
9. cel
   Celulla
   A - kern
   B - cel

Een overzicht van alle afbeeldingen van Dr-Gumpert vindt u onder: medische afbeeldingen

Wat is de nucleaire substantie?

Nucleaire stof is de genetische informatie die in de kern is gecodeerd. Dit staat ook bekend als DNA (deoxyribonucleïnezuur). Een molecuul DNA of RNA is op zijn beurt weer opgebouwd uit basische chemische bouwstenen, de nucleotiden, en bestaat uit een suiker (deoxyribose voor DNA of ribose voor RNA), een zuur fosfaatresidu en een base. De basen worden adenine, cytosine, guanine of thymine genoemd (of uracil in het geval van RNA) DNA is uniek vanwege de vaste volgorde van de vier basen, die per persoon verschilt.

Het DNA is niet in de vorm van een vrije streng, maar is gewikkeld rond speciale eiwitten (histonen), die gezamenlijk bekend staan ​​als chromatine. Als dit chromatine verder gecomprimeerd wordt, worden uiteindelijk de chromosomen gevormd, die onder de microscoop zichtbaar zijn in de metafase van mitose. De staafvormige bloedlichaampjes zijn dus de dragers van de genetische informatie en zijn betrokken bij de deling van de kern. Een normale menselijke lichaamscel heeft 46 chromosomen die in paren zijn gerangschikt (dubbele of diploïde chromosoomset). 23 chromosomen zijn afkomstig van de moeder en 23 chromosomen van de vader.

Lees meer over de DNA

Verder bevat de kern de nucleolus, die vooral opvalt als een verdichte zone. Het bestaat uit ribosomaal RNA (rRNA).

Lees meer over het onderwerp Ribosomen

Wat is het caryoplasma?

Het caryoplasma is ook bekend als het nucleaire plasma of nucleoplasma. Het beschrijft de structuren die binnen het kernmembraan liggen. Daarentegen is er ook het cytoplasma, dat wordt begrensd door het buitenste celmembraan (plasmalemm).

Lees ook: Celplasma in het menselijk lichaam

Deze twee kamers bestaan ​​grotendeels uit water en diverse toevoegingen. Een belangrijk verschil tussen caryoplasma en cytoplasma zijn de verschillende concentraties elektrolyten, zoals Cl- (chloride) en Na + (natrium). Dit speciale milieu in het karyoplasma vertegenwoordigt de optimale omgeving voor de processen van replicatie en transcriptie Chromatine, dat het genetisch materiaal bevat, en de nucleolus worden ook opgeslagen in het karyoplasma.

Nucleus grootte

Eukaryote celkernen hebben meestal een ronde vorm en een diameter van 5-16 µm. De opvallende nucleolus is duidelijk te zien in de lichtmicroscoop en heeft een diameter van 2–6 µm. Over het algemeen zijn het uiterlijk en de grootte van de celkern sterk afhankelijk van het celtype en de soort.

Het dubbele membraan van de celkern

De celkern is gescheiden van het cytoplasma door een dubbel membraan. Dit dubbele membraan wordt de nucleaire envelop genoemd en bestaat uit een binnenste en een buitenste kernmembraan, met daartussen de perinucleaire ruimte. Beide membranen zijn door poriën met elkaar verbonden en vormen zo een fysiologische eenheid (zie volgende paragraaf).

Over het algemeen bestaan ​​dubbele membranen altijd uit een lipide dubbellaag waarin verschillende eiwitten zijn ingebed.Deze eiwitten kunnen worden gemodificeerd met verschillende suikerresten en maken de specifieke biologische functies van het kernmembraan mogelijk.

Zoals alle dubbele membranen heeft de nucleaire envelop zowel een waterminnende (hydrofiel) evenals een water vermijdende (hydrofoob) Portie en is daardoor vet- en wateroplosbaar (amfifiel). In waterige oplossingen vormen de polaire lipiden van het dubbele membraan aggregaten en zijn ze zo gerangschikt dat het hydrofiele deel naar het water is gericht, terwijl de hydrofobe delen van de dubbele laag aan elkaar zijn gehecht. Deze speciale structuur schept de voorwaarden voor de selectieve permeabiliteit van het dubbele membraan, wat betekent dat celmembranen alleen doorlaatbaar zijn voor bepaalde stoffen.

Naast de gereguleerde uitwisseling van stoffen dient de nucleaire envelop ook om (Compartimentering) van de celkern en vormt een fysiologische barrière zodat alleen bepaalde stoffen in en uit de celkern kunnen komen.

Lees meer over het onderwerp: Celmembraan

Waar zijn de nucleaire poriën voor nodig?

De poriën in het membraan zijn complexe kanalen met een diameter van 60 tot 100 nm die een fysiologische barrière vormen tussen de kern en het cytoplasma. Ze zijn nodig voor het transport van bepaalde moleculen van of naar de celkern.

Deze moleculen omvatten bijvoorbeeld mRNA, dat van groot belang is bij replicatie en daaropvolgende translatie. Het DNA wordt eerst in de celkern gekopieerd zodat het mRNA ontstaat. Deze kopie van het genetisch materiaal verlaat de celkern via een nucleaire porie en bereikt de ribosomen, waar translatie plaatsvindt.

Functies van de celkern

In de celkern vinden twee elementaire biologische processen plaats: enerzijds de replicatie van het DNA en anderzijds de transcriptie, ofwel de transcriptie van DNA naar RNA.

Tijdens celdeling (mitose) verdubbelt het DNA (replicatie). Pas nadat de volledige genetische informatie is verdubbeld, kan de cel delen en daarmee de basis vormen voor groei en celvernieuwing.

Tijdens transcriptie wordt een van de twee DNA-strengen als sjabloon gebruikt en omgezet in een complementaire RNA-sequentie. Een verscheidenheid aan transcriptiefactoren bepaalt welke genen worden getranscribeerd. Het resulterende RNA wordt in veel verdere stappen gemodificeerd. Het stabiele eindproduct dat naar het cytoplasma kan worden geëxporteerd en uiteindelijk kan worden vertaald in eiwitbouwstenen, wordt messenger RNA (mRNA) genoemd.

Lees hier meer over: Taken van de celkern

Wat gebeurt er als de celkern zich deelt?

Onder celkerndeling wordt verstaan ​​de deling van een celkern, die op twee verschillende manieren kan plaatsvinden. De twee typen, mitose en meiose, verschillen in hun proces en ook in hun functie. Afhankelijk van het type kerndeling dat heeft plaatsgevonden, worden verschillende dochtercellen verkregen.

Nadat de mitose is geëindigd, heb je twee dochtercellen die identiek zijn aan de moedercel en die ook een diploïde set chromosomen hebben. Dit type celkerndeling overheerst in het menselijk organisme. Hun functie is het vernieuwen van alle cellen, zoals die van de huidcellen of die van de slijmvliescellen. Mitose vindt plaats in verschillende fasen, maar er is maar één echte verdeling van chromosomen.

In tegenstelling hiermee bestaat meiose uit in totaal twee kernafdelingen. Het resultaat van een voltooide meiose zijn vier cellen die een haploïde set chromosomen bevatten. Deze kiemcellen zijn nodig voor seksuele voortplanting en komen daarom alleen voor in de geslachtsorganen.

Bij vrouwen zijn het de eicellen die vanaf de geboorte in de eierstokken aanwezig zijn. Bij mannelijke organismen wordt het sperma in de teelballen geproduceerd en is het klaar voor bevruchting.
Als je verder geïnteresseerd bent in dit onderwerp, lees dan ons volgende artikel hieronder: Meiose - eenvoudig uitgelegd!

Wanneer de eicel en het sperma tijdens de bevruchting samensmelten, vormen twee haploïde sets chromosomen een cel met één set diploïden.

Lees meer over het onderwerp: Celkerndeling

Wat is een celkernoverdracht?

Een kernoverdracht (synoniem: kerntransplantatie) is het inbrengen van een kern in een eicel zonder kern. Dit is van tevoren kunstmatig geproduceerd, bijvoorbeeld met behulp van UV-straling. De nu genucleëerde eicel kan vervolgens in een geslachtsrijp individu worden ingebracht en op termijn worden gedragen. Op deze manier ontvangt de voorheen genucleëerde cel genetische informatie en verandert als gevolg daarvan.

Deze procedure vertegenwoordigt een soort aseksuele bevruchting en werd voor het eerst gebruikt in 1968. Er zijn therapeutische benaderingen die gericht zijn op het produceren van specifieke weefsels uit stamcellen die kunnen worden gebruikt voor transplantaties. Bovendien kan somatische celkernoverdracht worden gebruikt voor klonen. Om ethische redenen is dit echter alleen toegestaan ​​voor dieren, hoewel het hier ook omstreden is, aangezien veel dieren tijdens dit proces sterven of ziek worden geboren. Het bekendste voorbeeld is het gekloonde schaap Dolly. Dit gekloonde schaap was genetisch identiek aan zijn moederdier.

De kern van een zenuwcel

Zenuwcellen (neuronen) zijn terminaal gedifferentieerde cellen. In tegenstelling tot andere cellen kunnen ze niet meer delen. Neuronen hebben echter het vermogen om te regenereren en specifieke herhaling van taken ("hersentraining") verhoogt de plasticiteit van de hersenen.

De celkern zit in het cellichaam (soma) van de zenuwcel. De nucleaire envelop bevat myeline, een stof die specifiek in het zenuwstelsel voorkomt, en heeft slechts een lager eiwitgehalte dan andere dubbele membranen.

Het ontvangen en verzenden van informatie in de vorm van elektrische impulsen (actiepotentialen) is de belangrijkste taak van neuronen. Neurotransmitters zijn chemische boodschappers waarmee zenuwcellen met elkaar kunnen communiceren. Als controlecentrum van het neuron reguleert de celkern primair de productie van de verschillende boodschappersubstanties en de expressie van de respectievelijke receptoren.

Door een neurotransmitter aan de juiste receptor te binden, wordt het overeenkomstige effect overgedragen op de zenuwcel. Het is cruciaal dat er geen transmitterspecifieke effecten zijn, maar alleen receptorspecifieke effecten. Dit betekent dat het effect van de boodschappersubstantie afhankelijk is van de receptor.