Cellekjerne og proteinsyntese
Cellekjernen kan oppta opptil 75 % av volumet av meristematiske celler, og ligger på dette stadiet sentralt i cellen , mens vakuolene er små. Cellekjernen som inneholder kromatin er omgitt av en dobbel kjernemembran med porer. Tykkelsen av hver av de to membranene er ca. 7.5 nm, med et mellomrom kalt perikjernerommet på ca. 10-40 nm mellom disse. Kjernen inneholder kromatin som er DNA pakket med basiske proteiner (histoner). DNA-dobbelheliksen er tvunnet to ganger rundt åtte kuler med histonproteiner som til sammen danner et nukleosom. Nukleosomene ligger som perler på en tråd langs hele kromosomet. Under mitosen foldes og pakkes DNA-tråden slik at den kan ses som kromosomer. Deler av DNA som inneholder hvilende gener som ikke deltar aktivt i syntesen av protein farges lett av histologiske farger og kalles heterokromatin. De delene av DNA som inneholder aktive gener kalles eukromatin. En kjerne på 6 mm i diameter kan ha opptil 10.000 kjerneporer fylt med fibrillært materiale bestående av proteiner (kjerneporekomplekset). Antall porer er korrelert med kjernens aktivitet. Porene kan forekomme tilfeldig spredt eller i visse mønster som rader og spiraler. Til den ytterste kjernemembranen kan det være festet ribosomer. I motsetning til dyrecellene er polyploidi meget vanlig hos planteceller. Nukleolus (flertall:nukleoli) er på elektronmikroskopibilder en mørkfarget del av cellekjernen hvor syntesen av ribosomene foregår. Udifferensierte celler kan ha store nukleoli.Nukleolus kan også inneholde lysere partier kalt nukleolusvakuoler. Nukleolus forsvinner ved starten av mitosen og kommer tilbake i telofase. Cytoplasmatiske ribosomer er lik i størrelse og struktur som hos andre eukaryoter (80S ribosomer), mens ribosomer i mitokondrier og kloroplaster er av prokaryot type (70S ribosomer). Ribosomene består av et kompleks av RNA molekyler og proteiner, og varierer med om de finnes i plastider eller i cytoplasma. 80S ribosomene består av en stor og liten subenhet og subenhetene fraktes ut gjennom kjerneporene ut i cytoplasma. Sammen med proteiner settes de i cytoplasma sammen til fullstendige ribosomer. Ribosomer er 17-20 nm i diameter, og det er millioner av dem i hver celle. Ribosomene er bundet til budbringer RNA (mRNA) og er stedet for proteinsyntese. mRNA er stor nok til å binde mange ribosomer, kalt polysomer. Polysomene forekommer fritt eller bundet til endoplasmatisk retikulum.
Proteinsyntese skjer ved hjelp av ribosomene i cytoplasma, og i mitokondrier og kloroplaster. Proteinsyntesen starter med en transkripsjon som er syntese av mRNA med sekvens som er komplementær til en spesiell gensekvens i DNA som koder for et protein. Ribosomene starter proteinsyntesen ved å binde seg til mRNA i 5´-enden nær et AUG kodon som angir starten av translasjonen. Translasjon er syntese av protein fra aminosyrer i en sekvens bestemt av mRNA. Ribosomene beveger seg mot 3´-enden til mRNA og leser sekvensen av nukleotider i grupper på tre og tre. En slik triplett kalles et kodon. Før ribosomet kan stoppe translasjonen av proteinet er et nytt ribosom festet seg slik at 10-15 ribosomer kan lage et polyribosom ( polysom). Det er to typer polyribosomer:
- 1) frie i cytoplasma.
- 2) membranbundete festet til f.eks. endoplasmatisk retikulum eller kjernemembranen.
Proteiner som virker i cytoplasma lages vanligvis av frie polyribosomer, mens membranbundete polyribosomer lager proteiner som enten skal fraktes ut av cellen eller transporteres til et annet kompartement. Disse siste proteinene har ofte et signalpeptid i den aminoterminale enden av proteinet. Når mRNA translatereres fraktes proteinet inn i endoplasmatisk retikulum. Kjerneproteiner vil derfor forbli i kjernen fordi de inneholder informasjon som gjør at kjernenmembranen ikke frakter dem ut.
Frølagringsproteiner i erteplanter og andre tofrøbladete lages i kornet endoplasmatisk retikulum, glykosyleres og fraktes til Golgiapparatet hvor ytterligere glykosylering skjer. Deretter blir lagringsproteinene pakket i proteinlegemer hvor de videre blir videre behandlet ved delvis deglykoslering og delvis proteolyse. Under frøspiring vil proteaser fraktes inn i proteinenlegemene hvor de deltar i nedbyggingen av lagringsproteinene til frie aminosyrer som deretter fraktes til kimplanten