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Zellkern: Kontrollzentrum der Zellfabrik

Wie ist der Zellkern zusammengesetzt?

Der Zellkern (Nucleus) besteht aus einer gallertartigen Flüssigkeit, dem Kernplasma (Karyoplasma), das vom Zytoplasma der Zelle durch zwei Membranen getrennt ist. Zusammen werden sie als Kernhülle bezeichnet. Sie ist von zahlreichen Kernporen durchsetzt, die den Durchtritt bestimmter Substanzen erlauben.

Das Kerninnere enthält Chromosomen und Kernkörperchen – kugelförmige Gebilde, die Ribosomen produzieren. Die Chromosomen sind fadenartige Gebilde, die sich aus dem Erbmaterial DNA (Desoxyribonukleinsäure) und strukturellen Eiweißen zusammensetzen. Der Zellkern ist die größte Struktur in der Zelle und fungiert als ihr Steuersystem.

Wo sitzt das Geheimnis der Menschheit?

Es sitzt in den Chromosomen. Das sind lange Ketten aus DNA-Molekülen, die die gesamte Erbsubstanz enthalten. Hier finden sich alle Informationen, die uns als Mensch ausmachen und zudem von anderen Menschen unterscheiden. Kleinere oder größere Abschnitte auf diesen Ketten bestimmen einzelne Merkmale wie unser äußeres Erscheinungsbild, einschließlich Geschlecht, Körpergröße, Haar-, Augen- und Hautfarbe und bis zu einem gewissen Umfang auch unsere intellektuellen Fähigkeiten und die Empfänglichkeit für bestimmte Krankheiten.

In den Chromosomen sind sämtliche Anweisungen für die Aktivität jeder Zelle und daher auch für das Wachstum und das Funktionieren des ganzen Körpers enthalten. Die meisten menschlichen Zellen enthalten 46 Chromosomen, die zu 23 Paaren angeordnet sind und zu gleichen Teilen von Vater und Mutter stammen. Die Geschlechtszellen, also Samen- und Eizelle, enthalten jeweils nur 23 Chromosomen. Neue Körperzellen entstehen durch Teilung vorhandener Zellen. Dazu werden die Chromosomen zuvor verdoppelt, damit die durch die Teilung entstehenden Zellen wieder 46 Chromosomen besitzen.

Was sagen uns die Gene?

Sie sind unsere Erbanlagen. Gene sind auf den Chromosomen liegende Informationseinheiten zur Produktion eines bestimmte Merkmale oder Funktionen repräsentierenden Eiweißes. Etwa 100 000 Segmente einer DNA-Molekülkette repräsentieren eine solche Anweisung. Durch die Steuerung der Eiweißherstellung kontrolliert die DNA die ganze Zelle. Die DNA-Moleküle verfügen auch über die einzigartige Fähigkeit, genaue Kopien von sich selbst herzustellen.

Der genetische Code der DNA besteht aus einzelnen »Worten« in Form von Codons oder Basentripletts. Jedes dieser Codons repräsentiert eine spezielle Aminosäure, die Bausteine der Eiweiße. Zur Zusammenstellung eines Basentripletts stehen als »Buchstaben« vier Basen zur Verfügung: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin.

Wie wird neues Eiweiß produziert?

Der erste Schritt der Eiweißherstellung ist die Kopie eines Gens und seiner Sequenz von Basentripletts unter Verwendung eines ähnlichen, aber kürzeren und einsträngigen Moleküls, genannt Messenger-Ribonukleinsäure oder m-RNA (engl. = messenger ribonucleic acid). Die Messenger-Ribonukleinsäure gelangt durch die Poren der Kernmembran zu einem Ribosom im Zytoplasma, an das es sich anlagert. Während das Ribosom die Codons auf der Messenger-Ribonukleinsäure der Reihe nach abliest, transportieren die so genannten Transfer-Ribonukleinsäuren oder t-RNA die passenden Aminosäuren zur Messenger-Ribonukleinsäure, damit sie in der richtigen Reihenfolge zu einem neuen Eiweiß zusammengesetzt werden können.

Was ist ein genetischer Fingerabdruck?

Der genetische Fingerabdruck ist eine Methode zur genetischen Identifizierung von Individuen. Sie lässt Aussagen über die Wahrscheinlichkeit von Verwandtschaftsbeziehungen, Vaterschaft und Täterschaft in der Kriminalistik zu. Anwendung findet das Verfahren vor allem in der Gerichtsmedizin. Beim Einsatz der so genannten Polymerase-Kettenreaktion genügen als Ausgangsmaterial geringste Mengen DNA aus Blut, Sperma, Speichel, Geweberesten, Haaren oder Knochen.

Wussten Sie, dass …

die Muskelzellen mehrere Zellkerne enthalten, die roten Blutkörperchen dagegen keine?

die Körperzellen der Fruchtfliege nur 4 Chromosomen haben, dagegen die des Pferdes 64 Chromosomen aufweisen?

der genetische Plan eines Menschen bereits bei der ersten Zellteilung nach der Befruchtung feststeht?

die DNA einer Zelle etwa zwei Meter lang wäre, wenn man sie »entspiralisieren« würde?

Was bedeutet …

Stoffwechsel? Die Gesamtheit aller biologisch-chemischen Prozesse in unserem Organismus wird als Stoffwechsel (Metabolismus) bezeichnet. Dazu gehören der Abbau und die Aufnahme der Nährstoffe sowie der Aufbau und die Erhaltung der Körperbestandteile.

pH? Die Abkürzung für potentia hydrogenii bezeichnet die Konzentration von Wasserstoff-Ionen in wässrigen Lösungen. Der pH-Wert gibt den Säuregrad einer Lösung an. Flüssigkeiten mit einem pH-Wert unter sieben gelten als sauer, mit einem pH-Wert von sieben als neutral und zwischen 7 und 14 als alkalisch oder basisch.

Homöostase? Dies ist das Bestreben des Körpers, sein inneres Körpermilieu konstant zu halten. Es erfolgt mithilfe feiner Regelmechanismen zur Erhaltung beispielsweise der Körpertemperatur, des Blutdrucks, des Blutzuckerspiegels oder des Salzhaushalts.

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