Der Zellkern
Einer der Hauptunterschiede zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Zellen ist der Zellkern. Wie bereits erwähnt, haben prokaryotische Zellen keinen organisierten Kern, während eukaryotische Zellen membrangebundene Kerne (und Organellen) enthalten, die die DNA der Zelle beherbergen und die Synthese von Ribosomen und Proteinen steuern.
Der Kern speichert Chromatin (DNA und Proteine) in einer gelartigen Substanz, dem Nukleoplasma. Um Chromatin zu verstehen, ist es hilfreich, zunächst die Chromosomen zu betrachten. Chromatin beschreibt das Material, aus dem die Chromosomen bestehen, also die Strukturen im Zellkern, die aus DNA, dem Erbmaterial, bestehen. Sie erinnern sich vielleicht, dass die DNA bei Prokaryonten in einem einzigen zirkulären Chromosom organisiert ist. Bei Eukaryonten sind die Chromosomen lineare Strukturen. Jede eukaryontische Art hat eine bestimmte Anzahl von Chromosomen in den Kernen ihrer Körperzellen. Beim Menschen beträgt die Chromosomenzahl zum Beispiel 46, bei der Fruchtfliege acht. Die Chromosomen sind nur dann sichtbar und voneinander unterscheidbar, wenn sich die Zelle auf eine Teilung vorbereitet. Um die große Menge an DNA im Zellkern zu ordnen, werden Proteine, so genannte Histone, an die Chromosomen angehängt; die DNA ist um diese Histone gewickelt und bildet so eine Struktur, die an Perlen auf einer Schnur erinnert. Diese Protein-Chromosomen-Komplexe werden als Chromatin bezeichnet.
Im Nukleoplasma befindet sich auch der Nukleolus. Der Nukleolus ist ein verdichteter Bereich des Chromatins, in dem die Ribosomen-Synthese stattfindet. Ribosomen, große Komplexe aus Protein und Ribonukleinsäure (RNA), sind die für die Proteinsynthese zuständigen Zellorganellen. Sie erhalten ihre „Aufträge“ zur Proteinsynthese vom Zellkern, wo die DNA in Boten-RNA (mRNA) umgeschrieben wird. Diese mRNA wandert zu den Ribosomen, die den durch die Sequenz der Stickstoffbasen in der mRNA vorgegebenen Code in eine bestimmte Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein übersetzen.
Die letzte Grenze des Zellkerns wird als Kernhülle bezeichnet. Sie besteht aus zwei Phospholipid-Doppelschichten: einer äußeren Membran und einer inneren Membran. Die Kernmembran ist mit dem endoplasmatischen Retikulum verbunden, während Kernporen den Eintritt und den Austritt von Substanzen aus dem Kern ermöglichen.