Pharmazeutische Biologie (Subject) / Die Pflanzenzelle (Lesson)

Grundlagen der pflanzlichen Zelle. Lektion ist fertig bearbeitet.

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• Zelle - Definition Eine Zelle ist die kleinste lebensfähige Einheit, die selbstständig die Steuerun und Koordination ihrer biochemischen Prozesse wahrnimmt.
• Bestandteile der pflanzlichen Zelle Zellwand Plasmalemma (grenzt den Protoplasten gegen die Zellwand ab) hylaines Cytosol Zellkern mit Kernhülle endoplasmatisches Reticulum (in Kontakt mit der Kernhülle des Zellkerns) Mitochondrien pflanzliche Plastiden (Chloroplasten, ...) Golgi-Apparat Lysosomen Peroxisomen Vesikel Vakuole Ribosomen Cytoskelettfilamente Kernpore (im der Kernhülle) Vakuole mit Tonoplast Interzellulare primäres Tüpfelfeld Desmotubulus Plasmodesmos
• Organisation des Genoms vergleichend in Prokaryoten - Mitochondrien und Plastiden - Eukaryoten Prokaryoten: meistens zirkuläre Moleküle Mitochondrien und Plastide: meistens zirkuläre Moleküle Eukaryoten: mehrere lineare Moleküle (Chromosomen)
• Zellkern mit Kernhülle vergleichend in Prokaryoten - Mitochondrien und Plastiden - Eukaryoten Prokaryoten: nein Mitochondrien und Plastide: nein Eukaryoten: ja
• Membranen und Kompartimentierung vergleichend in Prokaryoten - Mitochondrien und Plastiden - Eukaryoten Prokaryoten: selten Mitochondrien und Plastide: vorhanden Eukaryoten: zahlreich
• Exo- und Endocytose, sowie Membranfluss vergleichend in Prokaryoten - Mitochondrien und Plastiden - Eukaryoten Prokaryoten: nein Mitochondrien und Plastide: nein Eukaryoten: ja
• Größe der Ribosomen und ihrer Untereinheiten vergleichend in Prokaryoten - Mitochondrien und Plastiden - Eukaryoten Prokaryoten: 70S in 30S + 50S Mitochondrien und Plastide: 70S in 30S + 50S Eukaryoten: 80S in 40S + 60S S = Svedberg-Einheit (Sedimentationskoeffizient, wird durch Zentrifugation bestimmt)
• Zellwände - vergleichend in Tieren - Pilzen - Pflanzen Tiere: nein Pilze: ja, meistens Chitin, selten Cellulose (Ausnahme z.B. Myxomyceten (Schleimpilze)) Pflanzen: ja, Cellulose
• Plastiden - vergleichend in Tieren - Pilzen - Pflanzen Tiere: nein Pilze: nein Pflanzen: ja
• Reservestoff - vergleichend in Tieren - Pilzen - Pflanzen Tiere: Glykogen Pilze: Glykogen Pflanzen: Stärke
• Lebensweise - vergleichend in Tieren - Pilzen - Pflanzen Tiere: heterotroph Pilze: heterotroph Pflanzen: i.d.R. autotroph
• Vorkommen echter Gewebe - vergleichend in Tieren - Pilzen - Pflanzen Tiere: ja Pilze: nein Pflanzen: ja
• Vakuole - vergleichend in Tieren - Pilzen - Pflanzen Tiere: nein Pilze: ja Pflanze: ja
• Epidermiszellen - Pflanzen die einzelnen Zellen bleiben meist congenital miteinander verbunden Epidermis ist eine einschichtige Lage von Zellen grenzen lückenlos aneinander oft miteinander verzahnt schützt die Pflanze vor mechanischen Beschädigungen Ausbildung einer Cuticula (Wachsschicht)
• Intrazelluläre Bewegung - allgemein zum Teil autonom Bewegung durch Außenreize (speziell im Bereich der Chloroplasten) möglich:Photodinese --> LichtChemodinese --> ChemikalienWärme --> ThermodineseTraumatodinese --> Verletzungen durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit: 0,2-0,6 mm⋅min-1
• Intrazellulare Bewegung - Bewerkstelligung durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit: 0,2-0,6 mm⋅min-1 peripheres Ektoplasma mit den corticalen Mikrotubuli nimmt nicht an der Bewegung teil im flüssigeren Endoplasma vermittelt ein Actin-Myosin-System die ATP-abhängige Plasmabewegung Unterscheidung zwischen Plasmarotation und Plasmazierkulation Umrundet das Endoplasma die Zentralvakuole in einfachen Umläufen: Plasmarotation Plasmaströmung in zahlreichen auch gegenläufigen Bewegungen: Plasmazirkulation Zellkerne und Zellorganellen können auch eigene Bewegungen durchführen Zellkern bewegt sich meist zu Punkten mit größtem Wachstum
• Plastiden charakteristische Organellen der Pflanzen pigmenthaltige Chromatophoren: Chloroplasten Chromoplasten pigementfreie Leukoplasten in den meisten Fällen enthält eine Zelle nur einen Plastidentyp
• Chlorophyll a - vergleichende Photosynthesepigmente bei Pflanzen und Algen Sprosspflanzen, Moose, Farne: ja Grünalgen (Chlorophyceae): ja Braunalgen (Phaephyceae): ja Rotalgen (Rhodophyceae): ja
• Chlorophyll b - vergleichende Photosynthesepigmente bei Pflanzen und Algen Sprosspflanzen, Moose, Farne: ja Grünalgen (Chlorophyceae): ja Braunalgen (Phaeophyceae): nein Rotalgen (Rhodophyceae): nein
• Fucoxanthin - vergleichende Photosynthesepigmente bei Pflanzen und Algen Sprosspflanzen, Moose, Farne: nein Grünalgen (Chlorophyceae): nein Braunalgen (Phaeophyceae): ja Rotalgen (Rhodophyceae): nein
• Phycobiline - vergleichende Photosynthesepigmente bei Pflanzen und Algen Sprosspflanzen, Moose, Farne: nein Grünalgen (Chlorophyceae): nein Braunalgen (Phaeophyceae): nein Rotalgen (Rhodophyceae): ja
• Zellwand typisch für Pflanzenzellen Abscheidungsprodukt des Protoplasten, das nach außen abgegeben wird bei der pflanzlichen Zellteilung wird aud den zusammenfließenden Golgi-Vesikeln in der Zellteilungsebene der Phragmoplast gebildet. An den Randbereichen des Phragmoplasten findet eine Fusion zu den Mittellamellen benachbarter Zellen statt. Primärwand wird dann auf die Mittellamelle aufgelagert. Die ausgewachsene Primärwand wird als Sakkoderm bezeichnet. Dann nur noch Auflagerung einer Sekundär- bis zu Tertiärwand.
• Wasserhaushalt der Pflanze realisiert durch... 2 selektivpermeable Membrane (Plasmalemma und Tonoplast) Vakuole Protoplast Zellwand Konzentration der Osmolyte und v.a. Konzentrationsgefälle von außen und innen
• voll turgeszente Zelle im osmostischen Gleichgewicht Turgordruck (Druck mit dem der Protoplast gegen die Zellwand gedrückt wird, durch die Vakuole) ist gleich dem entgegen wirkenden Wanddruck
• Plasmolyse Außenmedium: hyperton; höhere Konzentration der Osmolyte; höheres Wasserpotential Wasser diffundiert aus der Zelle nach außen Vakuole schrumpft zusammen Protoplast wird von der Zellwand abgelöst --> im Bereich der Plasmodesmata oder Tüpfel bleibt der Kontakt durch Hechtsche Fäden (Plasmastränge) Konkavplasmolyse: z.B. durch Calcium-Ionen Konvexplasmolyse: z.B. durch Kalium-Ionen Konvex/ Konkav-Merksatz: war das Mädchen brav, ist der Bauch konkav. Hat das Mädchen Sex, ist der Bauch konvex.
• isodiametrische Zellen Zellen, die nahezu eine gleiche Ausdehnung in alle Raumrichtungen zeigen. v.a. bei Parenchymen, pflanzliche Grundgewebe, Epidermiszellen (Sonderform)
• Festigungsgewebe wenn Pflanzenteile Druck- oder Zugbelastungen ausgesetzt sind spezifisch verdickte Zellwände und spezifische Zellformen Unterscheidung grundsätzlich zwischen: Kollenchym und Sklerencyhm
• Kollenchyme typische Festigungsgewebe in noch wachsendenen Pflanzengeweben lebende Zellen Stoffaustausch über Tüpfel Eckenkollenchym: Zellecken verdickt Kantenkollenchym: Zellkanten gleichmäßig verdickt Plattenkollenchym: tangentiale Zellwände verdickt
• Sklerenchyme typische Festigungsgewebe in ausdifferenzierten, meist abgestorbenen Zellen in nicht mehr wachsenden Pflanzengeweben gleichmäßige Verdickung der Sekundärwände später oft: Lignifizierung (Verholzung) schließlich Unterscheidung von Steinzellen/ Sklereiden (stark druckfest); Sklerenchymfastern (zug- und reißfest); einfache Fasern
• Zellwandverdickung vergleichend in Kollenchym und Sklerenchym Kollenchym: Primärwände sind ungleichmäßig verdickt (Ecken-, Kanten-, Plattenkollenchym) Sklerenchym: Sekundärwände sind gleichmäßig verdickt (isodiametrische Steinzellen, Sklerenchymfasern)
• Zustand der Zelle vergleichend in Kollenchym und Sklerenchym Kollenchym: lebend Sklerenchym: meist abgestorben
• Vorkommen vergleichend in Kollenchym und Sklerenchym Kollencyhm: in jungen, noch wachsenden Pflanzenteilen Sklerenchym: in ausdifferenzierten, nicht mehr wachsenden Pflanzenteilen
• Haare - allgemein werden auch Trichome genannt ein- oder mehrzellige Anhänge der Epidermis Entstehung aus epidermalen Meristemoidzellen
• Emergenz Trichome haarähnliche Auswüchse Bildung durch Epidermis, jedoch auch subepidermale Gewebeschichten
• Samenhaare Trichome; spezialisierte Haare z.B. bei Baumwolle vielschichtige Sekundärwand reich an Cellulosefibrillen
• Haare - Funktionen Haare = Trichome z.B. Emergenzen, Samenhaare Transpirationserhöhung durch Vergrößerung der Gesamtoberfläche --> dünnwandige, lebende Haare Reflexion von Sonnenlicht, Erwärmungsschutz und Verdunstungsschutz durch Bildung windstiller Räume --> abgestorbene Haare Hilfe beim Klettern und Festhacken --> Klimmhaare Ausscheidung von Stoffen --> Drüsenhaare wasseraufnehmende Haare --> schildförmige Saughaare bei Epiphyten Haare an Blütenblättern --> Papillen Haare die Formiat, Acteylcholin und Histamin enthalten als Schutz vor (Fress)Feinden --> Brennhaare Schutz und Haftorgane --> Stacheln (Form der Emergenzen) Haare (Emergenzen) die Verdauungsdrüsen tragen --> Tentakeln
• Drüsenzellen - allgemein Drüsenzellen treten häufig einzeln auf selten: Zusammenschluss zu Drüsengeweben funktionelle Vielfalt
• Milchröhren und Milchsaft typische Absonderungszellen (Drüsenzellen) Desinfektion bei Verletzungen, Schutz vor Fressfeinden Milchsaft: Zellsaft oder dünnflüssiges Plasma ungegliederte Milchröhren: polyenergiede (vielkernige) verzweigte Zellen, die sich durch den ganzen Pflanzenkörper ziehen; sind bis zu einigen Metern lang gegliederte Milchröhren: entstehen durch Zellverschmelzung mittels Auflösung vorhandener Querwände (Syncytien) ungegliedert: z.B. Gummibaum (Ficus elastica), Leuchterblume (Ceropegia stapelioides), Oleander (Nerium oleander), Wolfsmilchgewächse gegliedert: z.B. Mohngewächse (Papaveraceae), Korbblütler, Wolfsmilchgewächse, Feige (Ficus carica)
• Öle - Ölgänge Typ des Sekretionsgewebes interzellulare Sekretbehälter zwischen Cuticula-Häutchen und Zellwand vergleichbar mit Drüsenhaaren Öltröpfchen in Epidermis- und Mesophyllzellen von Blütenblättern --> verdampfen bei Sonneneinstrahlung (Wärme) und ergeben einen Geruch, z.B. Rosen (Rosaceae), Jasmin (Jasminum officinale), Veilchen (Violaceae) Speicherung größerer Mengen ätherischer Öle --> Lagerung in schizogenen oder lysigenen Ölbehältern, z.B. Johanniskraut (Hypericum perforatum), Diptam (Dictamnus albus)
• Harze - Harzgänge Typ des Sekretionsgewebes interzellulare Sekretbehälter zwischen Cuticula-Häutchen und Zellwand vergleichbar mit Drüsenhaaren Harzgangsystem bei Nadelhölzern --> schizogene Harzgänge --> ausgekleidet mit einem großkernigen Drüsenepithel Harze --> zähflüssiges Gemisch von Terpenoiden Terpentin, Bernstein und Kolophonium aus Stämmen der Kiefer (Pinus spec.) Kanadabalsam aus Abies balsamea, Abies fraseri, Tsuga canadensis Weihrauch aus Boswellia sacra Myrrhe aus Commiphora myrrha Gummiharz (Gummi Arabicum) aus Acacia senegal Mastixharz aus Pistacia lentiscus
• Gerontoplast ein Plastid in Herbstlaub, das durch Carotine gelb bis orange gefärbt ist vor dem Blattfall im Herbst werden Chlorophylle und Chloroplasten abgebaut zur Stickstoffrückgewinnung. Das Thylakoidsystem bildet sich weitgehend zurück. --> der Plastid der "übrig" bleibt wird als Gerontoplast bezeichnet
• Proplastid ein Plastid farblose, kleine, einfach gebaute Plastide der embryonalen Zellen rasche Vermehrung durch Teilung Vorstufe aller Plastidentypen
• Chloroplast ein Plastid entstehen aus Proplastiden durch Lichteinfluss --> Bildung von Chlorophyllen finden sich in allen grün gefärbten Pflanzengeweben Ort der Photosynthese z.B. in Assimilationsparenchym der primären Rinde, Mesophyll der Blätter Thylakoide = Membransysteme in den Chloroplasten Grana = Stapel von Thylakoiden Stromathylakoide = röhrenförmige oder flache Thylakoidabschnitte; zwischen den Granathylakoiden im Stroma
• Etioplast ein Plastid trifft auf, wenn Pflanzen längere Zeit im Dunkeln wachsen und Lichtmangel haben die Plastiden (Chloroplasten) verkümmern zu den Etioplasten Etioplasten enthalten Carotinoide und nur wenige Membrane (Prothylakoide) aus den Etioblasten kann sich bei Lichteinwirkung Chloroplasten bilden die Pflanze bildet außergewöhnlich lange Sprosse mit wenigen schuppenförmigen, blassen Blättern
• Leukoplast ein Plastid farblose, vielgestaltete Plastide in chlorophyllfreien Geweben Funktion: Reservestoffspreicherung und Stoffspeicherung -->Stärkespeicherung (Amyloplasten)Proteinspeicherung (Proteinoplasten)Lipidspeicherung (Elaioplasten)
• Chromoplast ein Plastid Plastide die Farbstoffe wie Carotinoide und Xantophylle enthalten --> keine Chloroplasten in Blüten und Früchten inneren Membrane sind kaum ausgebildet Größe und Gestalt variabel
• Aleuron/ Aleuronkörper sind Eiweiße in fester Form dienen als Reserveproteine werden in Proteinspeichervakuolen gebildet in Getreidekörnern, in Samen von Hülsenfrüchten Aleuron dient der Ernährung des Samens/ Embryos --> wird bei der Samenkeimung hydrolysiert und die anfallenden Aminosäuren stehen dann dem Embryo zur Verfügung
• Stärke und Stärkekörner typische und wichtigste Reservekohlenhydrat Stärkekörne werden in Amyloplasten gebildet v.a. in Zellen der Speichergewebe Stärke aus Amylose und Amylopektin
• Oxalatkristalle im Stoffwechsel entstehende, zelltoxische Stoffe werden in Calciumoxalatkristalle verpackt Selten werden solche zelltoxischen Stoffe in Form von Calciumcarbonat und Calciumsulfat verpackt, anstatt Calciumoxalat Die Oxalatkristalle werden in die Vakuole der Zelle gepackt, wo sie dann keinen Schaden mehr anrichten können (Entgiftung, Abfallentsorgung) Formen: Raphiden/ Nadeln (langgestreckt), Drusen (Sternartige Kristallaggregate), Solitärkristalle (einzelne Kristalle), Sand (Sammlung von Einzelkristallen), Prismen, ...

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