|
Die überwältigende Vielfalt der Pflanzenarten ist u. a. auch eine Folge der vielen verschiedenen Zelltypen, aus denen die einzelnen Pflanzen aufgebaut sind. Jedoch gibt es zwischen all diesen Zelltypen grundlegende Ähnlichkeiten, aus denen sich die gemeinsame Abstammung und die Verwandtschaftsverhältnisse der verschiedenen Pflanzenarten erschließen lassen. Jede einzelne Pflanzenzelle ist bis zu einem gewissen Grad selbständig; von ihren Nachbarzellen ist sie durch eine Zellmembran (Plasmamembran) und eine Zellwand getrennt. Membran und Wand ermöglichen das Funktionieren der Zelle, indem sie ihre Grundform aufrechterhalten, während Plasmodesmen (fädige Plasmabrücken zwischen den Zellen) für die Kommunikation mit den Nachbarzellen sorgen. Zu den einzelnen Zellbestandteilen.
Die Zellwand
Durch das Vorhandensein einer Zellwand unterscheiden sich pflanzliche Zellen von tierischen am deutlichsten. Die Zellwand schützt den Inhalt der Pflanzenzellen und begrenzt gleichzeitig die Größe der Zellen. Da sie auch beim Transport, der Aufnahme und der Ausscheidung eine Rolle spielt, erfüllt die Zellwand auch wichtige strukturelle und physiologische Aufgaben.
Die Zellwand einer Pflanze besteht aus mehreren chemischen Stoffen, deren wichtigster die Cellulose ist; chemisch stellt sie ein Polymer der Glucose, also eines Zuckers, dar. Die Cellulosemoleküle bilden feine Fibrillen, die das Gerüst der Zellwand ausmachen. Die Fibrillen liegen in einer amorphen Grundmatrix aus chemisch verschiedenen Substanzen, wobei der Anteil der Matrix mit dem Alter der Zellwand abnimmt. Pflanzenzellen produzieren in der Wachstumsphase eine Primärwand und nach Beendigung des Wachstums eine Sekundärwand, die innen an der Primärwand anliegt. Plasmodesmen führen durch Primär- wie Sekundärwand und ermöglichen so den Transport von Substanzen zwischen den Zellen. Die Wände vieler Zellen sind durch Einlagerung von Lignin verstärkt, einem makromolekularen Stoff sehr komplexen Aufbaus, der aus verschiedenen, miteinander vernetzten organischen Alkoholen besteht. Man nennt den Prozess der Lignineinlagerung Verholzung, denn alle holzigen Pflanzenteile sind durch das Vorhandensein von Lignin gekennzeichnet. Weitere Stoffe, die in pflanzlichen Zellwänden zu finden sind und jeweils mit der spezifischen Funktion der Zellen zusammenhängen, sind Wachse, z. B. Cutin und Suberin, die den Wasserverlust der Zelle verringern und daher im Kork enthalten sind; Gerbstoffe, die das Wachstum von Pilzen und anderen Krankheitserregern verhindern sollen; sowie Kieselsäure, die in den Trieben der Schachtelhalme die Steifigkeit bewirkt.
Protoplasma
Innerhalb der Zellwände befindet sich der lebende Zellinhalt, das Protoplasma. Er wird von einer einzelnen, dreischichtigen Zellmembran umgrenzt. Bestandteile des Protoplasmas sind zum einen das Cytoplasma als das Grundmedium der Zellen, zum anderen die verschiedenen, membranummantelten Organellen (z. B. Plastiden, Mitochondrien) sowie die Vakuole, die sich im Cytoplasma befinden. Zu den Zellorganellen zählt auch der Zellkern, der die Erbinformationen der Zelle enthält.
Vakuolen
Vakuolen sind membranumgrenzte Hohlräume, in denen sich der Zellsaft befindet. Dieser besteht überwiegend aus Wasser und verschiedenen darin gelösten Zuckern, Salzen und anderen chemischen Stoffen. In tierischen Zellen gibt es keine Vakuolen.
Plastiden
Plastiden sind von zwei Membranen umgrenzte Organellen. Es gibt drei Arten von Plastiden: Die Chloroplasten enthalten Chlorophyll sowie Carotinoide (rötliche oder gelbliche, fettlösliche Farbstoffe); sie sind also gefärbt und die für die Farbe der Blätter verantwortlichen Zellbestandteile. In den Chloroplasten findet die Photosynthese statt. Leukoplasten enthalten keine Pigmente; sie spielen bei der Synthese von Stärke, Ölen und Proteinen eine Rolle und sind besonders in den weißlichen oder gelblichen Teilen gefleckter Blätter sowie in den Wurzeln zu finden. In den Chromoplasten werden nur Carotinoide und ähnliche Stoffe gebildet; in dieser Art der Plastiden findet daher keine Photosynthese statt. Die rot, orange oder gelb gefärbten Chromoplasten sind überwiegend für die derartig gefärbten Pflanzenteile verantwortlich und daher besonders in Blüten und Früchten zu finden.
Mitochondrien
Während Plastiden in verschiedener Weise zur Speicherung von Energie beitragen, dienen die Mitochondrien der Zellatmung. Im Zuge dieses Prozesses werden Kohlenstoffverbindungen zu Adenosintriphosphat (ATP) abgebaut, einer chemischen Verbindung, die die wichtigste Energiequelle für alle Zellen darstellt. Diese Umwandlung findet in drei Schritten statt: der Glykolyse (in der Kohlenhydrate zu Säuren umgewandelt werden), dem Krebs-Zyklus und dem Elektronentransport. Alle drei Schritte vollziehen sich in den Mitochondrien. Wie die Plastiden sind auch die Mitochondrien von zwei Membranen umgrenzt, deren innere äußerst stark eingefaltet ist; an den Oberflächen dieser Falten finden die chemischen Reaktionen der Zellatmung statt.
Ribosomen, Golgi-Apparat und Endoplasmatisches Reticulum
Zwei weitere wichtige Zellbestandteile sind die Ribosomen, in denen die Aminosäuren so miteinander verbunden werden, dass Proteine entstehen, und der Golgi-Apparat, der bei der Bildung von Zellsekreten eine Rolle spielt. Ein komplexes Membransystem durchzieht weite Bereiche des Cytoplasmas und steht mit der Doppelmembran um den Zellkern in Verbindung: das Endoplasmatische Reticulum. Es fungiert sowohl als Kommunikationssystem, indem es die verschiedensten Zellsubstanzen innerhalb der Zelle transportiert, als auch zur räumlichen Abtrennung von Plasmabereichen innerhalb der Zelle. Häufig befinden sich Ribosomen besonders dicht konzentriert entlang der Membran des Endoplasmatischen Reticulums.
Zellkern
Der Zellkern steuert die fortlaufenden Funktionen der Zelle, indem er festlegt, welche Proteine produziert werden und - als Reaktion auf die in der Zelle stattfindenden Abläufe - wann dies geschieht. Vom Zellkern werden auch die Erbinformationen der Zelle gespeichert und an spätere Generationen weitergegeben.
|
