Cellen – celkern (nucleus)

Celkern
De celkern (nucleus) ligt in het cytoplasma van de cel en is het informatie- en besturingscentrum van de cel. De celkern is het organel in de cel, waarin de erfelijke informatie (DNA) is opgeslagen. Het kernmembraan (kernenvelop) om de celkern is verbonden met het membraan van het ruw endoplasmatisch reticulum (ER).

Kernenvelop (membraan celkern)
De celkern is omgeven door de kernenvelop. Deze bestaat uit twee membranen met een ruimte ertussen. Het buitenste membraan is net als het ruw endoplasmatisch reticulum (ER) bezet met ribosomen. Het binnenste membraan rust op een netwerk van ondersteunende vezels. Membranen zijn dunne vliezen, die de taak hebben om stoffen (moleculen) door te laten van binnen naar buiten en omgekeerd. Het membraan is geen vlies met een vaste vorm, er zit beweging in en het membraan kan golven. Deze kernenvelop vormt de grens tussen het protoplasma in de celkern (het karyoplasma) en het protoplasma in het cel (het cytoplasma).
De kernenvelop membranen bestaan (net als het celmembraan) uit een dubbele laag fosfolipiden. Dat zijn vetachtige moleculen met een hydrofiele (water liefhebbende) kop en een hydrofobe (water vrezende) staart. In een waterige omgeving keren de hydrofobe staarten zich van water af en richten zich naar elkaar toe. De hydrofiele koppen zijn naar buiten gekeerd. Zo ontstaat een dubbele laag fosfolipiden.
In de kernenvelop membranen zitten kleine gaatjes, de kernporiën. De kernporie is een opening in het membraan voor de uitwisseling van eiwitten en andere moleculen tussen de celkern en andere celorganellen in het cytoplasma van de cel en omgekeerd. Via de kernporiën kunnen eiwitten, RNA en andere moleculen de celkern dus in en uit.

Taak
De celkern bevat het genoom, het totale pakket aan chromosomen met de genetische informatie die is opgeslagen in de vorm van genen. Het bevat genen voor de aanmaak van de ribosomen en kernlichaampjes en heeft een belangrijke rol in de celdeling. Het is de opslagplaats van het DNA (desoxyribonucleïnezuur), de chemische drager van de erfelijke eigenschappen. Door de kernporie, een opening in het kernmembraan, is de informatie uit het DNA over te brengen naar de celorganellen, die bij de eiwitsynthese zijn betrokken.
In de celkern (nucleus) bevinden zich in het kernplasma (karyoplasma) de chromatinekorrels, de chromosomen en de kernlichaampjes.
Chromatinekorrels
In de celkern zit chromatine, dat is opgebouwd uit chromatinekorrels (eiwitkorrels). Chromatinekorrels hebben een korrelige structuur en bestaan uit chromosomen met DNA-moleculen, die het DNA met alle erfelijke eigenschappen bevatten. Deze gaan zich rond de verpakkingseiwitten (de histonen) winden tot een lusvormige chromatinevezel. Op plaatsen waar het DNA volledig ontwonden is, kan er een transcriptie of replicatie optreden. De chromosomen zijn alleen zichtbaar, wanneer de celdeling plaatsvindt en de chromosomen condenseren als chromatine. Voor de celdeling zien we in de profase onder de microscoop de chromosomen-kluwen in de celkern en gaan de chromatinekorrels zich rangschikken tot draadvormige structuren, de chromatiden.
Chromosomen
Chromosomen zijn nucleoproteïnen, dat zijn verbindingen van DNA (nucleïnezuren) en eiwitten. Op de chromosomen zitten de genen. De mens heeft ongeveer 30.000 genen. Een gen bevat DNA met erfelijke eigenschappen en met informatie voor de eiwitsynthese in de cel. Elk gen beschrijft de code van een kenmerk, dat (mee)bepaalt hoe je er uit ziet, hoe je lichaam werkt of hoe je bent.
Om de genen liggen verpakkingseiwitten, de histonen. Op de histonen kunnen op verschillende plaatsen chemische groepen gekoppeld worden. Dit patroon vormt een soort streepjescode dat het lot van de genen bepaalt: de histoncode. De histoncode bepaalt of DNA wel of niet actief is, of het eventueel actief kan worden, of dat het voorbereid wordt om geactiveerd te worden. Deze groepen zijn herkenningsplaatsen voor eiwitten. Ze bepalen of een deel van het DNA (een gen) actief wordt. Als de kralenketting van histonen wordt opgerold, dan ontstaat een nog dichtere structuur: het chromatine, dat is DNA, dat opgerold is, om histonen.
Ribonucleïnezuur (RNA) wordt gebruikt om de erfelijke informatie van het DNA te kopiëren, de DNA replicatie. Deze RNA kopieën van het DNA dienen als bouwtekening voor de aanmaak van eiwitten, die belangrijk zijn voor alle processen in de cel door ribosomen. RNA is in tegenstelling tot DNA enkelstrengs.
De twee belangrijkste soorten RNA zijn hier: het messenger-RNA (mRNA) en het transfer-RNA (tRNA). Transfer RNA (tRNA) is het RNA dat, tijdens de translatie, de genetische informatie in het mRNA vertaalt naar aminozuren. Messenger RNA (mRNA) is RNA, waarbij de erfelijke informatie is overgeschreven van een (DNA-)gen. Het overschrijven van DNA in mRNA noemen we transcriptie, het vertalen van mRNA naar eiwit heet translatie.
Iedere cel zal, afhankelijk van zijn functie, slechts bepaalde genen van het genoom aflezen (transcriptie) om mRNA en vervolgens eiwitten te maken. Hierdoor ziet de celkern er niet bij iedere cel hetzelfde uit. Cellen die veel verschillende eiwitten nodig hebben, hebben een celkern die er anders uitziet dan bij cellen, die minder verschillende eiwitten nodig hebben om hun functies uit te voeren.
Kernlichaampjes
De celkern bevat ook kernlichaampjes. Hierin liggen de genen voor de aanmaak van de ribosomen. Het kernlichaampje is een structuur in de celkern, waar ribosomaal RNA (rRNA) wordt gemaakt.
rRNA is het RNA, dat onderdeel is van de ribosomen. Ribosomen zijn opgebouwd uit eiwitten en rRNA. De genen in het DNA, die de bouwtekening maken voor rRNA, worden tijdens de transcriptie (vertaling) omgeschreven naar rRNA. rRNA zorgt tijdens de vertaling van de bouwtekening voor de vorming van peptidebindingen tussen aminozuren. Het RNA wordt samengevoegd met specifieke eiwitten uit het cytoplasma om ribosomen te vormen. Ongeveer twee derde van de massa van een ribosoom bestaat uit rRNA. Aangezien cellen meestal duizenden ribosomen bevatten, is rRNA het meest voorkomende RNA in de cel.

Help mee