Zellkern

Bau der Zelle

Vererbung und Fortpflanzung sind an die Zelle gebunden. Die Erhaltung der Artmerkmale und der individuellen Merkmale eines Organismus ist nur im Zusammenhang mit seiner Fortpflanzung möglich. Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung werden genetische Informationen auf Zellen übertragen, aus denen sich ein Lebewesen entwickeln kann. Es vereinen sich die Geschlechtszellen zur befruchteten Eizelle (Zygote), aus der sich dann ein neues arttypisches Lebewesen entwickelt.

Teilen sich z. B. durch Wachstum und Entwicklung bedingt Hautzellen beim Menschen oder Rindenzellen bei einer Pflanze, so entstehen aus diesen Zellen wiederum Haut- und Rindenzellen mit ihren spezifischen Funktionen. Vererbung findet demnach sowohl auf Organismusebene als auch im zellulären Bereich statt. In beiden Fällen trägt Vererbung zur Aufrechterhaltung einer gewissen Konstanz bei.

Zellkern – Träger der Erbinformation

Das Hauptmerkmal der Zellen höherer Organismen besteht in ihrer Untergliederung in Zellkern und Cytoplasma. Beide Bereiche werden durch eine doppelte Kernmembran voneinander getrennt.

Der Zellkern ist der Träger der Erbinformation. Von ihm werden alle Lebensprozesse gesteuert, die im Cytoplasma realisiert werden müssen. Die Kernmembran setzt sich dazu in Membransystemen fort, die das Cytoplasma durchziehen und endoplasmatisches Retikulum genannt werden. Am endoplasmatischen Retikulum laufen die meisten Stoffwechselprozesse ab. Es ist dicht mit Ribosomen, den Orten der Eiweißsynthese, besetzt. Im Zellplasma finden wir verschiedene Organellen, wie den Golgiapparat (Dictyosomen), die Mitochondrien und in Pflanzenzellen zusätzlich Plastiden und Vakuolen. Der Golgiapparat wird auch als Hauptumschlagplatz der Zelle bezeichnet. In ihm werden Enzyme gebildet und verschiedene Stoff- und Energiewechselprozesse durchgeführt. Die Mitochondrien sind die Orte der Zellatmung. In den Chloroplasten der Pflanzenzellen findet die Fotosynthese statt. Die Vakuolen besitzen Speicherfunktion für verschiedene Stoffe. Alle Zellen werden von einer Zellmembran umgeben. Pflanzliche Zellen besitzen zusätzlich noch eine Zellwand. Beide Strukturen regeln neben ihrer Abgrenzungsfunktion noch den Stoff- und Energiewechsel mit den benachbarten Zellen.

Die Bedeutung des Zellkerns für die Vererbung

Die Rolle des Zellkerns bei der Vererbung lässt sich am Beispiel der Transplantationsexperimente mit der einzelligen, bis zu 10 cm großen und im Mittelmeer vorkommenden Schirmalge Acetabularia erkennen. Die in Schirm und Stiel gegliederten Algen sind mit einem wurzelähnlichen Haftorgan, dem Rhizoid, das auch den Zellkern trägt, am Boden befestigt. Die beiden Arten Acetabularia mediterranea (a) und Acetabularia wettsteinii (b) unterscheiden sich durch die Größe und Kammerung ihres Huts. Pfropft man z. B. den kernlosen Stiel von Acetabularia mediterranea auf das kernhaltige Rhizoid von Acetabularia wettsteinii, so bildet die Pflanze später den kleineren Hut von Acetabularia wettsteinii aus. Auch das umgekehrte Experiment beweist, dass die Form des Huts durch den Zellkern festgelegt wird.