Celkern

De celkern (s. karyon) is aanwezig in alle menselijke cellen, behalve in erytrocyten en trombocyten. De celkern heeft als functie het opslaan en doorgeven van erfelijke informatie aan nieuwe (dochter)cellen. Deze functies zijn gekoppeld aan de aanwezigheid van DNA in de celkern. De synthese van eiwitten – ribonucleïnezuur, RNA en ribosomaal materiaal – vindt ook plaats in de celkern.

De meeste cellen hebben een bolvormige of ovale kern, maar er bestaan ook andere vormen van de kern (ringvormig, staafvormig, spoelvormig, kraalvormig, boonvormig, gesegmenteerd, peervormig, polymorf). De grootte van de kern varieert sterk - van 3 tot 25 µm. De grootste kern bevindt zich in de eicel. De meeste menselijke cellen zijn mononucleair, maar er zijn ook binucleaire cellen (sommige neuronen, hepatocyten, cardiomyocyten). Sommige structuren zijn multinucleair (spiervezels). De kern bestaat uit een kernmembraan, chromatine, nucleolus en nucleoplasma.

Het kernmembraan, of caryotheca, dat de inhoud van de kern scheidt van het cytoplasma, bestaat uit een binnenste en een buitenste kernmembraan, elk 8 nm dik. De membranen worden gescheiden door een perinucleaire ruimte (caryotheca cisterne), 20-50 nm breed, die fijnkorrelig materiaal met een gemiddelde elektronendichtheid bevat. Het buitenste kernmembraan gaat over in het granulair endoplasmatisch reticulum. De perinucleaire ruimte vormt daarom één holte met het endoplasmatisch reticulum. Het binnenste kernmembraan is van binnenuit verbonden met een vertakt netwerk van eiwitfibrillen, bestaande uit individuele subeenheden.

Het kernmembraan bevat talrijke ronde kernporiën, elk met een diameter van 50-70 nm. Kernporiën beslaan in totaal tot 25% van het kernoppervlak. Het aantal poriën in één kern loopt op tot 3000-4000. Aan de randen van de poriën zijn het buiten- en binnenmembraan met elkaar verbonden en vormen ze de zogenaamde poriering. Elke porie wordt afgesloten door een diafragma, ook wel een poriëncomplex genoemd. De poriediafragma's hebben een complexe structuur; ze worden gevormd door eiwitkorrels die met elkaar verbonden zijn. Selectief transport van grote deeltjes en de uitwisseling van stoffen tussen de kern en het cytosodeem van de cel vinden plaats via kernporiën.

Onder het kernmembraan bevinden zich het nucleoplasma (karyoplasma) (nucleoplasma, s. karyoplasma), dat een homogene structuur heeft, en de nucleolus. In het nucleoplasma van een niet-delende celkern, in de nucleaire eiwitmatrix, bevinden zich osmiofiele korrels (klonten) van het zogenaamde heterochromatine. Gebieden met meer los chromatine, gelegen tussen de korrels, worden euchromatine genoemd. Los chromatine wordt ook wel gedecondenseerd chromatine genoemd, waarin de syntheseprocessen het intensiefst plaatsvinden. Tijdens de celdeling wordt chromatine samengeperst, gecondenseerd en vormt het chromosomen.

Chromatine (chromatine) van een niet-delende celkern en chromosomen van een delende celkern worden gevormd door moleculen desoxyribonucleïnezuur (DNA) geassocieerd met ribonucleïnezuur (RNA) en eiwitten – histonen en niet-histonen. Het is belangrijk om te benadrukken dat chromatine en chromosomen chemisch identiek zijn.

Elk DNA-molecuul bestaat uit twee lange, rechtsdraaiende polynucleotideketens (dubbele helixen), en elke nucleotide bestaat uit een stikstofbase, glucose en een fosforzuurresidu. De base bevindt zich binnen de dubbele helix en de suiker-fosfaatruggengraat aan de buitenkant.

Erfelijke informatie in DNA-moleculen wordt vastgelegd in de lineaire volgorde van de nucleotiden. Het elementaire deeltje van erfelijkheid is het gen. Een gen is een stukje DNA met een specifieke nucleotidevolgorde die verantwoordelijk is voor de synthese van één specifiek eiwit.

Het DNA-molecuul in de celkern is compact gepakt. Zo zou één DNA-molecuul met 1 miljoen nucleotiden, met hun lineaire rangschikking, een segment van slechts 0,34 mm lang innemen. De lengte van één menselijk chromosoom in uitgerekte vorm is ongeveer 5 cm, maar in compacte toestand heeft het chromosoom een volume van ongeveer ^10-15 cm³ ^.

DNA-moleculen gebonden aan histoneiwitten vormen nucleosomen, de structurele eenheden van chromatine. Een nucleosoom ziet eruit als een bolletje met een diameter van 10 nm. Elk nucleosoom bestaat uit histonen waaromheen een stuk DNA is gedraaid, waaronder 146 nucleotidenparen. Tussen de nucleosomen bevinden zich lineaire DNA-stukjes bestaande uit 60 nucleotidenparen.

Chromatine bestaat uit fibrillen die lussen vormen van ongeveer 0,4 µm lang, met 20.000 tot 30.000 nucleotideparen.

Door verdichting (condensatie) en verdraaiing (superspecialisatie) van deoxyribonucleoproteïnen (DNP) in de delende kern worden chromosomen zichtbaar. Deze structuren - chromosomen (chromasomae, van het Griekse chroma - verf, soma - lichaam) - zijn langwerpige staafvormige formaties met twee armen gescheiden door de zogenaamde vernauwing - het centromeer. Afhankelijk van de locatie van het centromeer en de relatieve positie en lengte van de armen (benen), worden drie typen chromosomen onderscheiden: metacentrisch, met ongeveer dezelfde armen; submetacentrisch, waarbij de lengte van de armen varieert; acrocentrisch, waarbij één arm lang is en de andere zeer kort, nauwelijks merkbaar. Het chromosoom heeft eu- en heterochromatische gebieden. Deze laatste blijven compact in de niet-delende kern en in de vroege profase van de mitose. De afwisseling van eu- en heterochromatische gebieden wordt gebruikt om chromosomen te identificeren.

Het oppervlak van chromosomen is bedekt met verschillende moleculen, voornamelijk ribonucleoproteïnen (RNP). Somatische cellen hebben twee kopieën van elk chromosoom, ze worden homoloog genoemd. Ze zijn identiek in lengte, vorm en structuur, dragen dezelfde genen, die zich op dezelfde manier bevinden. De structurele kenmerken, het aantal en de grootte van de chromosomen worden het karyotype genoemd. Een normaal menselijk karyotype omvat 22 paar autosomen en één paar geslachtschromosomen (XX of XY). Menselijke somatische cellen (diploïd) hebben een dubbel aantal chromosomen - 46. Geslachtscellen bevatten een haploïde (enkele) set - 23 chromosomen. Geslachtscellen bevatten daarom twee keer minder DNA dan diploïde somatische cellen.

De nucleolus, één of meer, wordt aangetroffen in alle niet-delende cellen. Het ziet eruit als een intens gekleurd rond lichaampje, waarvan de grootte evenredig is met de intensiteit van de eiwitsynthese. De nucleolus bestaat uit een elektronendicht nucleolonema (van het Griekse peta - draad), waarin een filamenteus (fibrillair) deel te onderscheiden is, bestaande uit vele verstrengelde RNA-draden van ongeveer 5 nm dik, en een granulair deel. Het granulaire (korrelige) deel wordt gevormd door korrels met een diameter van ongeveer 15 nm, die RNP-deeltjes zijn - voorlopers van ribosomale subeenheden. Perinucleolair chromatine is ingebed in de holtes van het nucleolonema. Ribosomen worden gevormd in de nucleolus.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]