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Pflanzenphysiologie (Subject) / Zellwand (Lesson)

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• Welche Lebewesen besitzen eine Zellwand? Pflanzen, Bakterien, Pilze, Algen, einige Archaeen
• Wozu dient die Zellwand? Strukturgebung, Schutz, Filter, Druckgebung (Verhindert Platzen der Zelle), Stabilität
• Welches sind die Hauptbestandteile der primären und der sekundären Zellwand? Primärwand: Fibrillen, Hemicellulosen, Pektin, Proteine Sekundärwand: Fibrillen, Hemicellulosen, Lignin
• Was sind Fibrillen und woraus bestehen sie? Hauptbestandteil der Zellwand Bestehen aus vielen Cellulose-Ploymeren (Mikrofibrillen) Cellulose = 1,4-Beta-Glykosidische Verbindung
• Worin unterscheiden sich Alpha- und Beta-Glucose Unterschiedliche Stellung der OH-Gruppe. Dadurch gibt es bei der Beta-Glucose bei jeder Bindung eine Drehung.
• Nenne einige Glucose-Polymere z.B. Cellulose, Stärke, Glykogen Sind aus verschiedenen Glucose-Molekülen zusammengesetzt
• Wie werden die Fibrillen gebildet? Die Fibrillen werde durch die CelluloseSynthase gebildet: Die Cellulose-Synthase ist das Enzym, welches die Fibrillen aufbaut. Sie sitzt direkt an der Plasmamembran und bildet einen Rosettenkomplex, welcher aus (meist) 36 Synthase-Einheiten besteht und dafür sorgt, dass mehrere Mikro-Fibrillen gleichzeitig gebildet werden können und eine dickere Fibrille gebildet werden kann. An der Unterseite der Zelle (intrazellulär) befinden sich Mikrotuboli, welche die Ausrichtung der Fibrillen vorgeben.
• Beschreibe den Weg von der Saccharose zur Cellulose Die Glucose wird dabei aus der Saccharose gewonnen. Saccharose-Lösung (Rohrzucker) befindet sich in allen pflanzlichen Zellen und ist gut verfügbar. Die Saccharose wird nun von der Saccharose-Synthase gespalten (die SaccharoseSynthase kann sowohl Saccharose synthetisieren, als auch spalten, da Enzym ein beide Richtungen agieren können). In diesem Fall spaltet sie die Saccharose in Glucose und Fructose (letztere wird freigesetzt und bleibt im Cytosol) An die Glucose wird UTP ( UTP-Glucose) angehängt, welches dann zu UDP-Glucose → wird. Es entsteht ein Dimer (Cellobiose). An dieses Dimer werden weitere Dimere angehängt, sodass eine Mikrofibrille gebildet und verlängert wird.
• Was sind Hemicellulosen? Hemicellulose (cellulose-linking-glycans)Die Hemicellulosen fixieren die Fibrillen. Dies ist wichtig, um einer Zelle die Form zu geben und zu halten. Hemicellulosen haben das gleiche Grundgerüst wie die Fibrillen (Beta-1,4-Glycose) aber besitzen zudem noch weitere Zucker (v.a. Xylose Xyloglucane), welche → sich z.T. verzweigen und somit ein Gerüst bilden.
• Was ist Pektin und welche Funktion hat es? Das Pektin ist eine gelartige Substanz, in der alle anderen Materialien (z.B. Proteine) eingebettet sind. Es besteht aus Zuckersäure (Galacturonsäure). Diese Säure sorgt in Kombination mit Calciumkationen dafür, dass das Pektin ein Gel ist. Diese Kationen verbinden die einzelnen Säuregruppen miteinander und sorgen somit für eine gelartige Substanz.
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• Welche zwei Arten von Zellwandproteinen unterscheidet man? Strukturproteine Enzyme
• Was ist die Xyloglucan-Endotransglycosylase (XET)? Ein wichtiges Enzym. Dieses ist in der Lage, Hemicellulosen auseinander zu schneiden und wieder neu zusammen zu setzen. Vor allem Für das Wachstum ist dies entscheidend.
• Wo werden die Zellwandkomponenten gebildet? Die Zellwandkomponenten (außer der Cellulose) werden intrazellulär gebildet. Cellulose wird durch die CelluloseSynthase gebildet Die Zellwandproteine werden an Ribosomen am rauhen ER gebildet, die Hemicellulose und die Pektine werden direkt im Golgi-Apparat gebildet.
• Was ist der Membranfluss? Warum ist er gerichtet? Beschreibe den Prozess und die Funktionen der einzelnen Komponenten (ER, Golgi-Apparat) Sind Mitochondrien und Plastide an dem Prozess beteiligt? Den Transport zur Plasmamembran nennt man Membranfluss. Der Membranfluss ist dabei immer gerichtet und verbindet das ER mit der Plasmamembran und der Vakuole. Das ER ist direkt mit dem Zellkern verbunden. Am glatten ER findet die Lipidsynthese statt, am rauhen ER werden Proteine gebildet. Vom ER gelangen die Vesikel zunächst zum Golgi-Apparat Im Golgi-Apparat werden komplexere Zucker (Polysaccharide) gebildet, bzw. Proteine mit Zuckerketten versehen.Der Golgi-Apparat besteht dabei aus einem Stapel mehrerer Dictyosomen, welche jedoch nicht miteinander verbunden sind und besitzt eine Cis und eine TransSeite. Die Vesikel vom ER verschmelzen nun an der Cis-Seite. Von dort wandert das Objekt in Vesikeln von Dictyosom zu Dictyosom und wird an der Trans-Seite wieder in einem Vesikel freigesetzt. Auf dem Weg finden innerhalb dieser Dictyosomen Modifikationen der Zucker statt. Vom Golgi-Apparat werden nun Vesikel zur Plasmamembran oder zur Vakuole abgeschnürt. Von dort geht es aber nicht mehr zurück, da sonst externes Material wie z.B. Bakterien, Pilze oder Viren in die Zelle gelangen könnten. Der Membranfluss ist also gerichtet. Mitochondrien und Plastide sind an diesem Membranfluss nicht beteiligt.
• Beschreibe den Prozess der Zellwandsynthese nasch der Zellteilung Alle Zellen mit einer Primärwand sind teilungsfähig, sobald eine sek. Zellwand vorhanden ist, geht das nicht mehr. Meist während der Telophase der Zellteilung entstehen Phragmoplasten. Dies sind, nur in Pflanzenzellen vorkommende Strukturen, welche zur Bildung der Mittellamelle führen, auf der dann beiderseits primäre Zellwände angelagert werden. Zu Beginn lagern sich Vesikel mit Zellwandmaterial vom Golgi-Apparat in der Zellmitte an und verschmelzen mit dem Phragmoplasten. Dadurch entsteht eine Mittellamelle welche v.a. aus Pektin besteht. Anschließend wird die Zellwand durch die CelluloseSynthase gebildet und wächst seitlich bis zur schon bestehenden Plasmamembran. Die Stränge des ER bleiben noch vorhanden (siehe Abbildung) und werden mit eingeschlossen. Daraus bilden sich dann die Plasmodesmata.
• Was sind Plasmodesmata? Die Plasmodesmata sind eine Verbindung von Zelle zu Zelle und befinden sich in der primären Zellwand. Es ist im Prinzip eine Durchbrechung der Zellwand, welche von der Plasmamembran eingekleidet ist und wodurch das modifizierte ER durchreicht.
• Was ist ein/eine Desmotubulus? Die Stränge durch die Plasmodesmata
• Was sind Symplast und Apoplast? Das Kontinuum aller dieser Zellen, welche durch Plasmodesmata verbunden, bezeichnet man als Symplast. Ihm gegenüber steht der Apoplast, welcher den restlichen, extrazellulären Raum repräsentiert, wie z.B die Zellwände.
• Was ist eine sekundäre Zellwand? Woraus besteht sie und was sind wichtige Eigenschaften Die sekundäre Zellwand wird erst nach der primären Zellwand gebildet. Sie besteht hauptsächlich aus Mikrofibrillen und Hemicellulosen, jedoch sind diese nicht in Pektin, sondern in Lignin eingepackt. Die Mikrofibrillen sind dabei parallel angeordnet und mehrere Schichten überkreuzen sich. Aussparungen (Tüpfel) erlauben dabei eine Verbindung zwischen einzelnen Zellen. Kommt es zu einer Verholzung der Sekundärwand, so stirbt die Zelle ab (Bildung von Sklerenchym). Sekundäre Zellwände sind typisch für das Xylem.
• Streckungswachstum und Zellwand Bitte lies den letzten Abschnitt des Dokuments: "Zellwand" Okay! Na klar

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