Kärnan och cytoplasman är två mycket olika delar av celler, men de samverkar också på ett antal viktiga sätt, särskilt när det gäller proteinproduktion och celldelning. Nästan alla celler, oavsett om de är människor, växter eller djur, har båda dessa element. Kärnan är i grunden cellens ”hjärna”, och det är där all viktig data och cellulärt material finns. Det ser ut som äggulan i mitten av ett ägg. Cytoplasman, däremot, är mer analog med en äggvita. Det är vätskan som håller cellens inre miljö suspenderad, och kärnan flyter inom den. Material kan passera från cytoplasman till kärnan och sedan från kärnan tillbaka till cytoplasman, men processen är mycket reglerad. Proteinproduktion är en av de viktigaste sakerna för att kräva denna typ av fri passage, och är det som gör att cellerna kan fortplanta sig och växa. Innehållet i kärnan kommer vanligtvis inte i kontakt med cytoplasman, men två scenarier – celldelning och celldöd – är undantag.
Grunderna i cellorganisation
Celler är ofta mer komplexa än vad deras mikroskopiska storlek kan få en att tro. De exakta komponenterna varierar mellan organismer, men vissa element, inklusive kärnan och cytoplasman, är mer eller mindre universella. En cellvägg fungerar som den yttre barriären och håller den geléliknande vätskan i cytoplasman på plats. Cytoplasmans huvudsakliga uppgift är att hålla temperaturer och tryck konstanta och att ge ett enkelt sätt för olika cellkomponenter att röra sig. Kärnan sitter vanligtvis i mitten av cytoplasman, och den är, liksom cellen själv, omgiven av en tjock membranvägg inuti vilken sitter allt cellens genetiska material och essentiella proteiner.
Förstå bitarna individuellt
Cytoplasman är full av fibrer, tubuli, passager och fack. Den innehåller också fetter, lipider, proteiner och andra användbara molekyler som cellen kan använda för att göra vad den än är tänkt att göra. Vissa celler är främst involverade i saker som matsmältning, medan andra flyttar partiklar och andra celler från plats till plats; ännu fler är medlemmar i immunsystemet och bekämpar bakterier och andra infektioner. Dessa olika uppgifter kräver olika verktyg, och de flesta av dessa finns flytande i cytoplasman.
Essentials av kärnan
Cellens kärna är vanligtvis en stor central organell. Den innehåller kromosomerna som håller cellens gener, eller DNA. Kärnan är bunden av ett kärnhölje, vanligtvis ett dubbelt membran, som skiljer den från cytoplasman. Den är också vätskefylld och har sin egen motsvarighet till cytoplasman som kallas nukleoplasman.
Kärnhöljet är perforerat med porer som tillåter molekyler att komma in och ut ur kärnan. Dessa porer bildas av en ring av proteiner som håller samman de två membranen i kärnhöljet, och som även reglerar molekylär trafik mellan kärnan och cytoplasman.
Proteinproduktion
Produktionen av proteiner, som styr de flesta av cellens aktiviteter, är en tvåstegsprocess som sker i både kärnan och cytoplasman och är ett av de viktigaste sätten på vilka dessa två cellkomponenter interagerar. DNA i kärnan läses och kodas till budbärar-RNA i en process som kallas transkription. Messenger-RNA, eller mRNA, är en komplex molekyl som utför instruktionerna för DNA. mRNA:t lämnar kärnan och fungerar i cytoplasman.
Väl i cytoplasman går mRNA igenom en process som kallas translation. Translation är processen att läsa av mRNA och ”översätta” informationen till aminosyror. Aminosyrorna är det som i slutändan utgör proteiner.
Dessa proteiner är viktiga för nästan varje cells funktion. Proteiner tillhandahåller cellers struktur, kommunikation och transport, och de bildar enzymer som är ansvariga för cellernas metabolism. Dessutom ger de cellrörelser, spelar en roll i igenkänning och skydd och binder celler till andra celler. All aktivitet som sker i cytoplasman styrs av proteiner som kodades av kärnan. I denna mening fungerar kärnan som cellens hjärna. För att utvidga analogin skulle cytoplasman representera kroppen som kontrolleras av hjärnan.
Nukleärt sammanbrott
Kärnan och cytoplasman förblir separata från varandra större delen av tiden. Under celldelning, känd som mitos, bryts kärnhöljet dock ner, och det genetiska materialet sprids ut i cytoplasman. Celldelning kräver extra utrymme för att cellen ska duplicera och dela sig i två. Ett nytt kärnhölje bildas i varje ny cell. Under vanliga omständigheter är den enda andra gången som kärnan och cytoplasman kommer i direkt kontakt med varandra under cellens död efter att kärnhöljet sönderfaller.