Hücre çekirdeği, ya da
nükleus, ökaryot hücrelerin çoğunda bulunan zarla kaplı bir organeldir. Hücrenin genetik bilgilerinin çoğu, hücre çekirdeğinin içinde katlı uzun doğrusal DNA molekülleri ile histon gibi birçok proteinin biraraya gelerek oluşturduğu kromozomlarda bulunur. Bu kromozomların içindeki genler hücrenin çekirdek genomunu oluşturur. Hücre çekirdeğinin işlevi bu genlerin bütünlüğünü devam ettirmek ve gen ekspresyonunu düzenleyerek hücre işlevlerini kontrol altında tutmaktır. Çekirdeği çıkarılan her hücre bir süre sonra ölür.
Çekirdeğin ana yapı elemanları, organelin tamamını kaplayan çift katmanlı bir zar olan ve içindekileri hücre sitoplazmasından ayrı tutan çekirdek kılıfı ile hücrenin tamamına destek sağlayan hücre iskeletine benzer ve çekirdeğe mekanik destek sağlayan ağ yapısındaki hücre lâminasıdır. Birçok molekülün çekirdek kılıfından geçememesi nedeniyle, moleküllerin hareketini sağlamak için çekirdek gözenekleri gerekir. Bu gözenekler çekirdek kılıfının her iki katmanını da geçer ve küçük moleküller ile iyonların serbest dolaşmasını sağlayan bir kanal oluştururlar. Proteinler gibi daha büyük moleküllerin hareketi daha kontrollüdür ve taşıyıcı proteinler tarafından kolaylaştırılan etkin bir taşıma işlemi gerektirir. Gözenekler sayesinde olan hareket hem gen ekspresyonu hem de kromozom sürekliliği için gerekli olduğundan çekirdek taşınımı hücre işlevi için çok büyük önem taşır.
Her ne kadar hücre çekirdeği içinde zarla kaplı cisimler bulunmasa da içindekiler aynı yapıda değildir ve özgün proteinler, RNA molekülleri ve DNA kümeleri gibi daha küçük cisimler bulunur. Bu cisimlerin içinde en çok bilineni ribozomların birleşmesinde görev alan çekirdekçiktir. Ribozomlar, çekirdekte üretildikten sonra sitoplazmaya taşınır ve orada mRNA’yı dönüştürürler.
Hücre çekirdeği, ya da
nükleus, bakteriler ve yeşil algler dışında kalan bütün hücrelerde bulunan ve iki katmanlı bir zar ile hücrenin geri kalan bölümünden ayrılan özelleşmiş yapı. Kimyasal ve yapısal homeostazın korunması için gerekli olan ve genetik hafızayı meydana getiren veriler hücre çekirdeğinde toplanmıştır. Çekirdek bir çift zar tarafından sitoplazmadan ayrılır. Çekirdek zarı, iki yaprağın farklı yapısal görünüşünden başka, makromoleküllerin geçişini sağlayan küçücük deliklerin var olmasıyla karakterizedir. Bu durumda sitoplazma ile haberleşmeler de mevcuttur.
Morfolojik olarak deliklere benzeyen bu haberleşme yöreleri, moleküler boyutlarla ilgili olarak basit bir yayılma eğilimi değil de, sadece moleküllerin seçici bir geçişini sağlayan daha karmaşık yapılardır. Çekirdeğin içinde tek veya çok olabilen; yoğunluk ve renk bakımından çekirdekten farklı, genellikle yuvarlağımsı bir yapı şeklinde gözüken nükleol (çekirdekçik) vardır. Giriş safhasında çekirdeğin büyük kısmı, dezoksiribonükleoprotein liflerinden meydana gelir. Lifler, asit proteinlerle örtülü bir DNA molekülünden oluşmaları nedeniyle farklı çaplara sahiptir.
DNA molekülünün bazı yörelerinde protein bulunmayabilir; böylece lifin bazı yöreleri daha ince çapta olur. Liflerin uzunluğu, doğal olarak DNA molekülüne bağlıdır ve pek çok santimetreye ulaşabilir. Giriş safhasında nukleus materyalinin, spiralimsi bir oluşumla çok daha yoğun bir yapıya sahip olan ve yine dezoksiribonükleoprotein liflerinden oluşan kromozomlarda çözüldüğü görülür. Asit proteinler tarafından düzenlenen bu süreç, kuvvetli hidrofobik karşılıklı etkilerin oluşumuna bağlıdır. DNA molekülü içinde bazılarının birbiri ardına gelmesi, genetik hafızanın korunması için kod oluşturur. Bilgi karmaşık bir süreç aracılığıyla DNA'dan RNA'ya aktarılır. Etkili protein sentezinde kodun okunması, özel bir RNA şeklinin oluşturduğu kompleks düzeyinde gelişir.
Mesajcı RNA (mRNA) ve ribozomlar etkilidir. Ribozomlar, sitoplazma içinde poliribozomlar ve polizomlar adı verilen komplekslerle ilişkili olarak ya da serbest halde bulunan küresel yapılardır. Ayrıca pürtüklü endoplazmatik retikül zarlarına da bağlanabilirler. Her ribozom, farklı boyutlarda ancak her ikisi de ribonükle-oproteinlerden meydana gelen iki parçadan oluşur. İki parçanın gerek RNA molekülleri, gerekse protein molekülleri kendi aralarında farklıdır. Mesajcı RNA, ribozomun en küçük parçasına bağlanır, bir mRNA molekülü çok değişik sayıda ribozoma (polizomlar) bağlanabilir. Bu sayı, en az 4 ribozomdan en fazla 100 ribozoma kadar değişebilir.
Hücre başına ribozom sayısı, sözü edilen büyüme ve farklılaşma safhalarına göre değişiklik gösterir. Bununla birlikte hücre başına toplam ribozom sayısı, o hücrenin protein üretme gücüyle de oldukça ilgilidir. Polizomların sayısı veya R.E.R. gelişimi de ilgili protein sentezi ile ilişkisi bir başka konudur. Böylelikle serbest ribozomların sayısı ile poliribozomların sayısı arasında niceliksel ilişkinin ve başkalaşımlarının incelenmesi sonucunda sentetik-protein faaliyetinin değişimi hakkında bilgi alınabilir.
Bundan başka ribozomlar, pürtüklü retikül zarlarına bağlanabilirler. Bu sistemde, ribozom düzeyinde oluşan polipeptid zinciri, tübül zarından geçerek tübül boşluğunun içine doğru hareket eder. Yeni oluşmuş materyal, elektron mikroskobunun sınırında, tübül boşluğunun içinde görülür. Tübül içinde veya Golgi sistemine doğru hareket edebileceği gibi hücre dışı alana doğru da hareket edebilir.
Çekirdek'in biçimi, hücrenin çeşidine ve yaşına göre değişir. Çekirdek genellikle tektir; ama çok çekirdekli hücreler de vardır (memelilerin akyuvarları, kemik iliğinin çok çekirdekli hücreleri...). İki mitoz arasında canlı bir hücreye bakılacak olursa bazen çekirdek yokmuş gibi görünür; çoğu zaman, çekirdek özsuyu içinde (çekirdek plazması) yüzen ikincil maddeler (iplikler, tanecikler) göze çarpar. Bu ayrı cinsten yapılar faz kontrastlı mikroskopla veya elektronik mikroskopla bakıldığında görülür.
Boyanarak sabitleştirildikten sonra çekirdekte baz boyalarla (eskiler buna kromatin derlerdi) boyanabilen tanecikler görülür. Bu tanecikler daha az boya tutan (eskiler buna linin derlerdi) bir ağ üzerinde bulunur. Yeni metotlar kullanılarak çekirdeğin yapısı ortaya konmuştur: çekirdeğin çevresinde çekirdek sıvısını saran bir zar vardır.
Çekirdek özsuyunun içinde çekirdekçikler ve kromozomlar bulunur. Hücrenin bölünmediği zamanlarda kromozomlar çok incelir, sarmallığını kaybeder ve bu sebeple çok daha az boya tutar. Protein bakımından fakir olan çekirdek özsuyu da az boya tutar.
Çekirdeğin zarı kalındır; elektronik mikroskopta çoğu zaman iki kat görünür ve üzerinde bazen çok küçük delikler bulunur. Çekirdek zarı çekirdek özsuyundan oluşabileceği gibi kromozomlardan da oluşur. Çoğu zaman içinde lipitler vardır.
Çekirdek kalıtsal karakterlerin sürekliliğini ve geçişini sağlar. Başlıca görevi budur. Ama metabolizmanın özellikle protein metabolizmasının düzenlenmesinde ve bireye has biyokimyasal değişmezlerin, özellikle bağışıklık mekanizmasına ilişkin olanların sürekliliğinde de rol oynar.
Bütün hücrelerde çekirdek bulunur mu?
