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4.6: Der Nukleus
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The Nucleus
 
PROTOKOLLE

4.6: The Nucleus

4.6: Der Nukleus

The nucleus is a membrane-bound organelle that contains a eukaryotic organism’s genetic instructions in the form of chromosomal DNA. This is distinct from the DNA in mitochondria or chloroplasts that carry out functions specific to those organelles. While some cells—such as red blood cells—do not have a nucleus, and others—such as skeletal muscle cells—have multiple nuclei, most eukaryotic cells have a single nucleus.

The DNA in the nucleus is wrapped around proteins such as histones, creating a DNA-protein complex called chromatin. When cells are not dividing—that is, when they are in the interphase part of their cell cycle—the chromatin is organized diffusely. This allows easy access to the DNA during the transcription process when messenger RNA (mRNA) is synthesized based on the DNA code. When a eukaryotic cell is about to divide, the chromatin condenses tightly into distinct, linear chromosomes. Humans have 46 chromosomes in total.

Chromatin is particularly concentrated in a region of the nucleus called the nucleolus. The nucleolus is important for the production of ribosomes, which translate mRNA into protein. In the nucleolus, ribosomal RNA is synthesized and combined with proteins to create ribosomal subunits, which later form functioning ribosomes in the cytoplasm of the cell.

The interior of the nucleus is filled with a gel-like substance called nucleoplasm. A double membrane—consisting of two lipid bilayers—called the nuclear envelope surrounds the nucleus. Small protein-lined openings, called pores, dot the nuclear envelope, controlling which substances can enter and leave the nucleus. For example, the pores allow mRNA to leave the nucleus, so it can travel to the ribosomes to direct protein translation.

Der Nucleus ist ein membrangebundenes Organell einer eukaryontischen Zelle. Er enthält genetische Anweisungen in Form von chromosomaler DNA. Diese unterscheidet sich von der DNA in Mitochondrien oder Chloroplasten, welche für diese Organellen spezifische Funktionen ausführen. Wie z.B. rote Blutkörperchen, haben einige Zellen keinen Kern. Andere Zellen haben dagegen gleich mehrere Zellkerne. Ein Beispiel hierfür sind Skelettmuskelzellen. Die meisten eukaryontischen Zellen besitzen jedoch einen einzigen Zellkern bzw. Nucleus.

Die DNA im Zellkern ist um Proteine wie z.B. Histone gewickelt. Dadurch entsteht ein DNA-Proteinkomplex, das Chromatin. Wenn sich die Zellen nicht teilen, sich also nicht in der Interphase ihres Zellzyklus befinden, ist das Chromatin diffus organisiert. Dies ermöglicht einen einfachen Zugang zur DNA während des Transkriptionsprozesses, wenn die Boten-RNA (mRNA) auf der Grundlage des DNA-Codes synthetisiert wird. Steht eine eukaryontische Zelle kurz vor der Teilung, kondensiert das Chromatin eng in unterschiedliche, lineare Chromosomen. Der Mensch hat insgesamt 46 Chromosomen.

Das Chromatin ist besonders in einer Region des Zellkerns konzentriert, die als Nucleolus bezeichnet wird. Der Nucleolus ist wichtig für die Produktion von Ribosomen, welche die mRNA in Proteine übersetzen. Im Nucleolus wird die ribosomale RNA synthetisiert und mit Proteinen zu ribosomalen Untereinheiten kombiniert. Diese bilden später im Cytoplasma der Zelle funktionierende Ribosomen.

Das Innere des Zellkerns ist mit einer gelartigen Substanz, dem Nucleoplasma, gefüllt. Eine Doppelmembranbestehend aus zwei Lipid-Doppelschichtengenannt, die Kernhülle, umgibt den Nucleus. Kleine proteinausgekleidete Öffnungen, sogenannte Poren, punktieren die Zellkernhülle. Sie steuern, welche Substanzen in den Kern ein- und austreten können. Die Poren erlauben es beispielsweise der mRNA, den Kern zu verlassen. So kann sie zu den Ribosomen reisen, um die Proteintranslation zu steuern.


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