Kompaktlexikon der Biologie

Nucleus, Zellkern, das bei eukaryotischen Zellen vorhandene Kompartiment, in dem die genetische Information auf Chromosomen gespeichert ist. Der N. ist das wesentliche Merkmal, in dem sich Prokaryoten und Eukaryoten voneinander unterscheiden. Seine wichtigsten Strukturen sind Chromatin, Nucleolus, Kernmatrix und Kernhülle. Während der Evolution von der Protocyte zur Eucyte kann der N. dadurch entstanden sein, dass die Plasmamembran die an dieser anheftende DNA durch eine Einstülpung allmählich umschlossen hat. Durch eine vollständige Abschnürung von der Plasmamembran entstand ebenfalls das endoplasmatische Reticulum ( vgl. Abb. ).

Der N. ist von einer Membranzisterne, der Kernhülle umschlossen, an deren Innenseite sich die Kernlamina befindet, die als Teil des Kernskeletts dem N. seine Form verleiht. Das plasmatische Innere des N. wird als Kernplasma (Nucleoplasma) bezeichnet. Hier befindet sich das Chromatin ( vgl. Abb. ). Im N. läuft nicht nur die Replikation der DNA ab, sodass bei der Mitose genetisch identische Tochterkerne entstehen, sondern hier erfolgt auch die Transkription der genetischen Information sowie die Prozessierung der dabei entstandenen RNA-Moleküle. Aus diesem Grund kann der N. auch als die „Schaltzentrale“ der Zelle bezeichnet werden. Die räumliche Trennung von Prozessen, die wie die Transkription ausschließlich im N. ablaufen und solchen, die wie die Translation nur im Cytoplasma lokalisiert sind, erfordert Transportvorgänge über die Kernhülle. Kleine Moleküle können dabei mittels Diffusion durch die Kernporen gelangen, wohingegen der Transport großer Moleküle energieabhängig ist. Da die Proteinsynthese nur im Cytoplasma erfolgen kann, müssen Kernproteine in den N. importiert werden. Mittels einer so genannten NLS-Sequenz (NLS von engl. nuclear localization signal) werden Proteine, die für den Zellkern bestimmt sind, von cytoplasmatischen Faktoren (Importin) erkannt, um anschließend als Komplex an Kernporen anzudocken.

In analoger Weise sorgt eine NES-Sequenz (NES von engl. nuclear export signal) dafür, dass Proteine den Zellkern verlassen. Diejenigen Proteine, die wie einige, an Primärtranskripte bindende Proteine im Zellkern verbleiben, zeichnen sich hingegen durch eine NRS-Sequenz (NRS von engl. nuclar retention signal) aus.

Nucleus: Hypothese zur Entstehung des Nucleus durch eine die DNA umgebende Membraneinstülpung. Neben der Kernhülle kann auf diese Weise auch das endoplasmatische Reticulum entstanden sein

Nucleus: Dreidimensionale Darstellung des Zellkerns. Im Innern befindet sich die auf Chromosomen lokalisierte DNA

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