Plant cell
De kern van een eukaryote cel regelt direct of indirect vrijwel alle cellulaire fysiologische activiteiten, met inbegrip van de initiatie, regulatie en beëindiging van enzymatische gebeurtenissen.
De kern is ook de opslagplaats van genetische informatie (het genoom) en huisvest en beschermt de chromosomen en de genen die zij dragen. In alle eukaryote cellen is de kern over het algemeen de grootste en meest centraal gelegen celstructuur, hoewel in plantaardige opslagcellen bepaalde soorten vacuolen groter en opvallender kunnen zijn.
De kern, van het Griekse woord nucle (wat “pit” of “kern” betekent) is het commando- en controlecentrum van de cel. De zes basisfuncties van de celkern zijn, ten eerste, het beschermen en opslaan van genen, waarbij uiteindelijk het desoxyribonucleïnezuur (DNA) waarop de genen zijn georganiseerd tegen de rest van de cel wordt beschermd.
Ten tweede, het organiseren van de genen in chromosomen om hun verplaatsing en distributie tijdens de celdeling te vergemakkelijken; ten derde, het organiseren van het afwikkelen van het DNA tijdens het kopiëren van de genen voor de produktie van duizenden proteïnen.
Vierde, om regulerende moleculen, meestal enzymen en andere genproducten, te vervaardigen en naar het cytoplasma te transporteren; vijfde, om subeenheden van ribosomen te vervaardigen; en zesde, om te reageren op hormonen en andere chemische signalen die via de nucleaire poriën worden ontvangen.
Componenten
Structureel bestaat de kern uit verschillende delen: een nucleaire envelop, nucleoplasma, chromatine, en een of meer suborganellen die nucleoli worden genoemd. De nucleaire enveloppe vormt een beschermende barrière die de kern isoleert van het cytoplasma
Het omhulsel bestaat uit twee eenheidsmembranen (een dubbel-eenheidsmembraan) die structureel vergelijkbaar zijn met andere membranen van de cel. Het buitenste membraan is nauw verbonden met het endoplasmatisch recticulum (ER) van de cel en kan daarmee doorlopend zijn. Evenals het ruwe ER van het cytoplasma heeft het buitenste kernmembraan ribosomen die erin zijn ingebed.
Nucleus diagram
Enkele wetenschappers suggereren zelfs dat het kernomhulsel slechts een gelokaliseerde en gespecialiseerde versie van het ER is. Het binnenste kernmembraan is bekleed met een vezelige laag, de nucleaire lamina genaamd, die de kern stevigheid en structuur geeft en ook kan dienen als bindingsplaats voor bepaalde chromatine.
Op bepaalde momenten is de nucleaire envelop geperforeerd door kleine poriën die fungeren als communicatiekanalen voor de gecontroleerde uitwisseling van materialen tussen de kern en het cytoplasma. Gezamenlijk bedekken de kernporiën ongeveer 10 procent van het oppervlak van de kern.
Elke kernporie is een complex dat bestaat uit een centrale porie met een geschatte diameter van 30-100 nanometer. De selectief doorlaatbare nucleaire poriën fungeren als in- en uitgang voor een verscheidenheid van in water oplosbare moleculen, meestal nucleaire producten, zoals ribosoom subeenheden, boodschapper RNA (ribonucleïnezuur) moleculen, en chromosomale eiwitten.
Het protoplasma binnen de kern wordt nucleoplasma genoemd. Net als het cytoplasma bestaat het uit een geleiachtige mix van stoffen en organellen, maar het verschilt in die zin dat het een hogere concentratie nucleotiden en andere organische moleculen bevat die worden gebruikt bij de synthese van DNA en RNA.
De belangrijkste structuren binnen het nucleoplasma omvatten het DNA en gewoonlijk één organel – maar soms meerdere – de nucleolus genaamd. Behalve tijdens de celdeling komen de DNA-moleculen voor als een netwerk van afgerolde vezels, chromatine genaamd. Tijdens de celdeling spoelen moleculaire DNA-strengen zich op en supercoil rond histon-eiwitten om samen te pakken en de chromosomen te vormen.
Het aantal chromosomen in de kern is specifiek voor elke plant- en diersoort. De mens heeft bijvoorbeeld zesenveertig chromosomen, tabak achtenveertig, maïs twintig, wortelen achttien en erwten veertien.
De nucleolus is het grootste zichtbare organel binnen de celkern. Het is typisch geassocieerd met specifieke regio’s van chromosomen, nucleaire organizer regio’s genoemd, die genen bevatten die de synthese van ribosomale subeenheden leiden.
De belangrijkste producten van nucleolus activiteit zijn de eenheden van ribosomaal RNA (rRNA). Deze subeenheden worden uiteindelijk gecomplexeerd met ribosomale eiwitten en vanuit de kern naar het cytoplasma getransporteerd door speciale transporteiwitten.
Andere plaatsen binnen de kern, functionele domeinen genaamd, regelen de synthese van boodschapper- (pre-mRNA) en overdrachtmoleculen (tRNA). Eenmaal gevormd worden deze moleculen vervolgens gecomplexeerd met eiwitten en als nucleoproteïnen naar het cytoplasma getransporteerd.
Celdeling
Hoewel hij zowel stabiel als duurzaam lijkt, verdwijnt de kern uit het normale gezichtsveld en wordt hij tijdens de celdeling opnieuw gevormd bij bijna alle planten, behalve bij gisten, die gedurende het hele delingsproces een duidelijk gedefinieerde kern behouden.
In andere eukaryote plantencellen verdwijnt de kern vroegtijdig tijdens de pro-fase van de mitose, wanneer het kernomhulsel enzymatisch wordt gefragmenteerd in kleine, bijna onzichtbare blaasjes. Deze worden pas weer in elkaar gezet tijdens de laatste gebeurtenissen van de telofase, wanneer zij zich opnieuw rond de chromosomen vormen en door de lamina van de dochtercellen worden gecontroleerd.