Helmichs Biologie-Lexikon

Kernhülle

Der Zellkern ist von zwei Biomembranen umgeben, die zusammen die Kernhülle bilden. Jede der beiden Membranen besteht aus einer ca. 7 nm dicken Lipid-Doppelschicht, in die integrale Proteine eingebettet und periphere Proteine aufgelagert sind. Der Raum zwischen den beiden Membranen, der sogenannte perinukleäre Raum, ist ca. 30 nm breit. Strukturell trennt die Kernhülle Cytoplasma und Nucleoplasma (Kernplasma) voneinander ab. Funktionell trennt die Kernhülle die Vorgänge der Transkription (Bildung von mRNA) und der Translation (Bildung von Proteinen nach Vorgaben der mRNA) voneinander.

Auf der Innenseite der Kernhülle befindet sich eine 20 bis 100 nm dicke Schicht von hydrophoben Proteine, den sogenannten Laminen. Diese bilden eine Art Stützskelett für die Kernhülle. Die Lamine wiederum sind mit dem Chromatin verbunden, also mit dem Verbund aus DNA und Histonen. Während der Mitose bzw. Meiose kondensiert das Chromatin zu im Lichtmikroskop sichtbaren Chromosomen.

Nach einer interessanten Theorie, die man im Februar-Heft 2005 der Zeitschrift Spektrum der Wissenschaft nachlesen kann, ist der Zellkern und damit auch die Kernhülle viralen Ursprungs:

"Wir meinen, dass der membranumhüllte Zellkern… viralen Ursprungs ist. Allein mit einer allmählichen Umwandlung einer einfachen Zelle in eine mit echtem Kern lässt sich seine Entstehung nicht zufrieden stellend erklären. Plausibler ist für uns seine Entwicklung aus einem großen DNA-Virus, das in bakterienartigen Zellen persistierte." [5]

Bei einer Zellteilung wird die Kernhülle aufgelöst, damit die Chromosomen besser in der Zelle verteilt werden können (Anordnung in der Äquatorialebene etc.). Bei der Bildung der Tochterzellen werden die Kernhüllen um die beiden Zellkerne neu gebildet, dabei spielen die oben erwähnten Lamine eine wichtige Rolle.

Kernporen

Die Kernhülle ist von Tausenden von Kernporen durchsetzt. Diese Kernporen haben einen Durchmesser von ca. 10 nm, können sich aber bis über 20nm ausdehnen.

Pro µm2 Kernhülle finden sich ca. 80 Kernporen. Der Begriff "Kernpore" hört sich zunächst an wie "Loch in der Kernhülle". Aber Kernporen sind viel komplexer aufgebaut als Ribosomen, sie bestehen aus über 100 verschiedenen Proteinen. Die Masse eines solchen Kernporen-Komplexes ist 10 bis 30 mal größer als die Masse eines Ribosoms.

Die Kernporen verbinden das Kernplasma mit dem Cytoplasma und erlauben den Durchtritt kleiner Moleküle von Kernplasma in das Cytoplasma und umgekehrt. Makromoleküle mit einer Molekülmasse über 40.000 Dalton können die Kernporen normalerweise nicht passieren. Ribosomen können so zum Beispiel nicht in den Zellkern gelangen und dort Proteine herstellen.

Durch die Kernporen werden vor allem mRNAs, tRNAs und die Vorstufen der Ribosomen-Untereinheiten in das Cytoplasma transportiert. Umgekehrt werden Histone, DNA- und RNA-Polymerasen vom Cytoplasma in das Kernplasma transportiert, wo sie gebraucht werden.

Die Kernporen sind die Stellen der Kernhülle, an der die innere Membran und die äußere Membran miteinander verbunden sind.

Kernporen

Zu diesem Thema gibt es eine eigene ausführliche Seite in diesem Biologie-Lexikon.

Kernhülle und ER

Die äußere Membran der Kernhülle faltet sich nach außen und ist mit dem ER (Endoplasmatisches Reticulum) verbunden. Der perinukleäre Raum (also der Raum zwischen den beiden Membranen der Kernhülle) und das ER bilden quasi eine Einheit. Das geht sogar so weit, dass die Außenmembran auf ihrer Außenseite mit Ribosomen besetzt ist, genau wie auch das rauhe ER.

Quellen:

  1. Urry, Cain, Wassermann, Minorsky, Reece. Campbell Biologie, Hallbergmoos 2019, 11.Auflage.
  2. Savada, Hillis, Heller, Hacker: Purves Biologie, Springer Verlag Deutschland 2019, 10. Auflage. Herausgegeben von Jürgen Markl.
  3. Alberts, Bruce et al. Molekularbiologie der Zelle, 6. Auflage, Weinheim 2017.
  4. Kadereit , Körner, Nick, Sonnewald: Strasburger - Lehrbuch der Pflanzenwissenschaften, 38. Auflage, Springer Berlin Heidelberg 2021.
  5. "Leben Viren?" in Spektrum der Wissenschaft 2/2005.