Växtcell
En eukaryotisk cells kärna kontrollerar direkt eller indirekt praktiskt taget alla cellfysiologiska aktiviteter, inklusive initiering, reglering och avslutande av enzymatiska händelser.
Den är också förvaringslokal för den genetiska informationen (genomet) och rymmer och skyddar kromosomerna och de gener som de bär på. I alla eukaryota celler är kärnan i allmänhet den största och mest centralt belägna cellstrukturen, även om vissa typer av vakuoler kan vara större och mer iögonfallande i växternas lagringsceller.
Kärnan, från det grekiska ordet nucle (som betyder ”grop” eller ”kärna”) är cellens kommando- och kontrollcentral. Kärnans sex grundläggande funktioner är för det första att skydda och lagra gener, vilket i slutändan skyddar den desoxyribonukleinsyra (DNA) på vilken generna är organiserade från resten av cellen.
För det andra att organisera generna i kromosomer för att underlätta deras förflyttning och fördelning under celldelningen, för det tredje att organisera DNA:s avveckling under kopieringen av generna för produktion av tusentals proteiner.
För det fjärde, att tillverka och transportera reglerande molekyler, mestadels enzymer och andra genprodukter, till cytoplasman.
För det femte, att tillverka underenheter av ribosomer. För det sjätte, att reagera på hormoner och andra kemiska signaler som tas emot via kärnporerna.
Komponenter
Strukturellt sett består kärnan av flera olika delar: ett kärnhölje, nukleoplasma, kromatin och en eller flera underorganeller som kallas nukleoler. Kärnhöljet bildar en skyddande barriär som isolerar kärnan från cellens cytoplasma
Höljet består av två enhetsmembran (ett dubbelt enhetsmembran) som strukturellt liknar cellens övriga membran. Det yttre membranet är nära förknippat med cellens endoplasmatiska recticulum (ER) och kan vara kontinuerligt med det. Liksom cytoplasmens grova ER har det yttre kärnmembranet ribosomer inbäddade i det.
Kärndiagram
En del forskare menar faktiskt att kärnhöljet bara är en lokaliserad och specialiserad version av ER. Det inre kärnmembranet är fodrat med ett fibröst lager, kallat kärnlamina, som ger styrka och struktur åt kärnans form och som också kan fungera som en bindningsplats för en del kromatin.
Med jämna mellanrum är kärnhöljet perforerat av små porer som fungerar som kommunikationskanaler för det kontrollerade utbytet av material mellan kärnan och cytoplasman. Tillsammans täcker kärnporerna cirka 10 procent av kärnans yta.
Varje kärnpora är ett komplex som består av en central por som har uppskattats till 30-100 nanometer i diameter. De selektivt genomsläppliga kärnporerna fungerar som in- och utgångar för en mängd vattenlösliga molekyler, mestadels kärnprodukter, t.ex. ribosomunderenheter, budbärar-RNA-molekyler (ribonukleinsyra) och kromosomala proteiner.
Protoplasman inom kärnan kallas för nukleoplasma. Liksom cytoplasma består den av en geléliknande blandning av ämnen och organeller men skiljer sig genom att den har en högre koncentration av nukleotider och andra organiska molekyler som används vid syntesen av DNA och RNA.
De viktigaste strukturerna inom nukleoplasman inkluderar DNA och vanligtvis en organell – men ibland flera – som kallas nukleolus. Förutom vid celldelning förekommer DNA-molekylerna som ett nätverk av upprullade fibrer som kallas kromatin. Under celldelningen rullar molekylära DNA-strängar sig och supercoilar sig runt histonproteiner för att kondenseras och bilda kromosomerna.
Antalet kromosomer som finns i kärnan är specifikt för varje växt- och djurart. Människor har till exempel fyrtiosex kromosomer, tobak fyrtioåtta, majs tjugo, morötter arton och ärtor fjorton kromosomer.
Nukleolus är den största synliga organellen i kärnan. Den är vanligtvis förknippad med specifika regioner av kromosomer, så kallade nuclear organizer regions, som innehåller gener som styr syntesen av ribosomala underenheter.
De viktigaste produkterna av nukleolusaktiviteten är enheterna av ribosomalt RNA (rRNA). Dessa underenheter komplexeras så småningom med ribosomala proteiner och transporteras från kärnan till cytoplasman med hjälp av särskilda transportproteiner.
Andra platser i kärnan som kallas funktionella domäner styr syntesen av budbärarmolekyler (pre-mRNA), överföringsmolekyler (tRNA). När dessa molekyler väl har bildats komplexeras de med proteiner och transporteras som nukleoproteiner till cytoplasman.
Celldelning
Och även om kärnan till synes är både stabil och varaktig försvinner den från den normala synen och ombildas under celldelningen hos nästan alla växter utom jäst, som behåller en tydligt definierad kärna under hela delningsprocessen.
I andra eukaryota växtceller försvinner kärnan tidigt under mitosens profas, när kärnhöljet fragmenteras enzymatiskt till små, nästan osynliga vesiklar. Dessa sätts inte ihop igen förrän under de sista händelserna i telofasen, då de återbildas runt kromosomerna och kontrolleras av dottercellernas lamina.