Die pflanze beschrieben (innenleben)

Osmose br / Osmose ist die einseitig gerichtete Diffusion eines Lösungsmittels durch ein semipermeables Medium. Dabei diffundiert das Lösungsmittel von Bereichen mit niedriger Konzentration des gelösten Stoffes in Bereiche mit hoher Konzentration des gelösten Stoffes. Das semipermeable Medium ist für das Lösungsmittel durchlässig, nicht aber für den gelösten Stoff. Beim semipermeablen Medium handelt es sich dabei häufig um eine Membran oder eine Scheidewand (auch Diaphragma genannt).



Bäume und andere Pflanzen befördern Flüssigkeiten aus dem Wurzelbereich bis in die Kronen. Nach Erkenntnissen eines Teams der Universität Nordarizona können Bäume nur maximal 130 Meter hoch werden, da dann der osmotische Druck nicht mehr ausreicht, die Schwerkraft zu überwinden.





Biomembran

1. Biomembranen sind häutchenartige Abgrenzungsstrukturen des Cytoplasmas, die eine lebende Zelle von außen umgeben und auch ihr Inneres durchziehen.

2. Biomembranen sorgen für eine Kompartimentierung der Zelle: Jede Zelle enthält zahlreiche, unterschiedlich gestaltete Reaktionsräume (Kompartimente), die gegeneinander durch Biomembranen abgegrenzt sind.

3. Biomembranen haben vor allem zwei Funktionen:

Sie stellen als selektiv permeable Strukturen eine Diffusionsbarriere dar und halten ein Konzentrationsgefälle zwischen verschiedenen Zellkompartimenten aufrecht.
Sie dienen der Transportvermittlung und regulieren den Stoffaustausch zwischen den Zellkompartimenten.
4. 1925 wurde von den niederländischen Wissenschaftlern Gorter und Grendel das Bilayer-Modell entwickelt: Lipide sind als Doppelschicht in der Membran angeordnet. Die hydrophilen Gruppen der Lipide zeigen dabei jeweils nach außen, die hydrophoben in das Innere der Doppelschicht.

5. Alle Membranen bestehen aus Protein und Fett (Lipid).



Wurzel

- Die Wurzel (Radix) einer Pflanze dient der Mineralstoff- und Wasseraufnahme und ihrer Befestigung an ihrem Standort. Vielfach wird die Wurzel auch als unterirdisches Speicherorgan benutzt. Oberirdisch geht sie in die Sprossachse über. Die Wurzel ist stets blattlos und trägt nur ein dünnes Abschlussgewebe, die Rhizodermis. Die in den Boden eindringende Spitze der Wurzel wird von einer Wurzelhaube (Kalyptra) geschützt.

- Im Wurzelquerschnitt lassen sich verschiedene Gewebetypen erkennen: Auf die ganz außen liegende Rhizodermis folgt eine Hypodermis. Diese umschließt das Rindengewebe, das aus mehreren Zellschichten besteht und innen an die Endodermis grenzt. Letztere umschließt einen Zentralzylinder, in dem neben Festigungselementen besondere Bereiche für den Wasser- und Zuckertransport liegen: das Xylem und das Phloem. Die äußerste Schicht des Zentralzylinders, direkt an die Endodermis anschließend, ist das Perizykel, von dem die Bildung der Seitenwurzeln ihren Ausgang nimmt.









Sprossachse

Der Spross stellt den oberirdischen Teil der Pflanze dar und gliedert sich auf in dem Stengel und den Blättern.
Der Aufbau des Sprosses ist modular, dies bedeutet das er aus einer Aneinanderreihung von Nodium (Knoten), mit Blatt und Internodium besteht. Die Sprossachse ist der Träger der Blätter. Neben der Aufgabe für einen aufrechten (heliotropen) Wuchs und Festigkeit zu sorgen, dient der Spross ferner als Leitung für den Stoffaustausch der zwischen den Wurzeln und den Blättern stattfinden muss. Als Speicherort wird er ebenfalls genutzt und ist in der Lage Reservestoffe einzulagern.





Die Zelle

Die kleinste lebende Einheit von Organismen ist mit dem Begriff Zelle definiert. Es gibt neben den Bäumen, die mit einer Vielzahl von Zellen aufwarten, auch Pflanzen mit nur wenigen Zellen, wie zum Beispiel den Algen.

Im Grundschema weisen die Aufbauten keine prinzipielle Verschiedenheit auf. In den Zellen laufen Stoffwechselprozesse ab, die somit das Leben erst möglich machen. Die Benennung Zelle geht auf die erstmalige Entdeckung durch Robert Hook 1667 zurück, der Sie einst im Flaschenkork entdeckte.

Die Formen einer Zelle können variieren, je nach Ihrem speziellen Aufgabengebiet. Das wesentliche einer Zelle wird durch den Inhalt bestimmt. Mit einem entsprechenden Mikroskop lassen sich die verschiedenen Bauteile der Zelle sowie deren Aufbau erkennen.

Der Zellenaufbau - Von außen nach innen

Nach außen hin wird die Zelle durch die Zellwand abgeschlossen. Die Zellwand schützt das Zellinnere und besteht hauptsächlich aus Cellulose, Pektinen und Kohlenhydraten.
Innerhalb einer noch jungen Zelle füllt das Zytoplasma den gesamten Zellraum aus. Hierin befinden sich quasi schwimmend alle folgenden Bausteine, bzw. Bestandteile der Zelle.
Der Zellkern als Träger der Erbsubstanz und Steuermann der Stoffwechselprozesse.
Die Chloroplasten, die als Grundlage für die grüne Farbe dienen und nebenher noch wichtig für die Assimilation sind. Durch Ihren Zerfall steuern sie die herbstliche Färbung der Blätter, da neben dem vollständig abgebauten Chlorophyll nur ein kleiner Restbestand an Karotine und Xantophylle verbleibt, was ausschlaggebend für die Färbung ist.
Die Leukoplasten, die als farbloser Bestandteil sich nur in Zellen befinden, die dem Licht nicht zugänglich sind, z.B. in der Wurzel. In ihnen wird Zucker in Stärkekörner umgewandelt und eingelagert.
Die Chromoplasten befinden sich in den Zellen der Blütenblätter und Früchte und sorgen für die rote, orange oder gelbe Farbe.
Die Mitochondrien, die für die Veratmung von energiereichen Stoffen, wie z.B. Zucker, verantwortlich sind.
Die Ribosomen, die wichtige Eiweißverbindungen aufbauen.
Das Endoplasmatische Redikulum, welches zwischen den Zellen für eine Reizübertragung sorgt und beim Aufbau von Eiweiß Hilfestellung leistet.
Der Golgi-Apparat, der benötigtes Zellwandmaterial für die Neubildung der Zellwände liefert und zudem als Entgiftungszentrale funktioniert.
Die Vakuolen, die den Hohlraum in den Zellen ausfüllen und somit für den nötigen Druckausgleich sorgen, aber auch als Speicher von Abfallprodukten und den wichtigen Reservestoffen, wie Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße unentbehrlich sind.

Arbeitsweise & Funktionen

Durch die Festigkeit der Zellen- Bausteine wird erst der eigentliche Aufbau der Pflanze ermöglicht. Auch eine tote Zelle erfüllt noch wesentliche Funktionen. Als tote Zellen bezeichnet man jene, die nicht mehr aktiv in den Stoff-wechsel der Pflanze eingreifen. Sie befinden sich zum Beispiel im Kernholz der Pflanzen und sorgen dort für mechanische Festigung.




Da das Zytoplasma aus Eiweißstoffen besteht, ist es besonders gegen Hitze, aber auch Kälte empfindlich. Ein absterben ist die Folge. Die jeweiligen Temperaturen, die ein absterben ermöglichen, sind je nach Pflanze sehr verschieden. Das erklärt auch, das in den verschiedenen Klimazonen ein jeweils anders zusammengesetzter Pflanzenbestand vorhanden ist.

Die lebenden Bestandteile der Zellen werden Plastide genannt. Sie werden in drei Gruppen unterteilt. Den Chloroplasten, den Leukoplasten und den Chromoplasten.

Erst zu einem späteren Zeitpunkt, nämlich wenn das Streckenwachstum der Zellen einsetzt, bilden sich die Vakuolen. Die Vakuolen enthalten frei bewegliches Wasser, bekannt auch als Zellsaft. Darin sind gelöste Kohlehydrate, Farbstoffe, Gerbstoffe, anorganische Ionen, organische Säuren und andere sekundäre Pflanzenstoffe enthalten. Damit dienen sie als Depotplatz für die Zelle.

Da das Zytoplasma das Wasser nur bis zu einem maximalen Punkt aufnehmen kann, wird nach erreichen des Punktes das überschüssige Wasser in die Vakuolen weitergeleitet. Im Zellsaft befinden sich auch wichtige Farbstoffe, die in Ihrer Zusammensetzung wiederum Einfluss auf die Färbungen des Laubes oder Blüten haben können, wie auch der Säuregehalt des Bodens.

Das Zytoplasma besitzt bei voller Funktionsfähigkeit eine bestimmte, aber veränderliche Struktur. Die einzelnen Moleküle verknüpfen sich je nach Ladung unterschiedlich miteinander. Da diese Bindungen locker sind und ständig gelöst und wieder verknüpft werden können, entsteht trotzdem ein Funktionsgefüge, das als Einheit erhalten bleibt.

Eine weitere wichtige Eigenschaft des Plasmas stellt die Semipermeabilität dar. Zusammen mit der Osmose, erfüllt die Semipermeabilität eine wichtige Funktion im Aufbau des Pflanzenkörpers. Die Moleküle einer Lösung versuchen den ihnen zur Verfügung stehenden Raum, mittels thermischer Bewegung, zu füllen. Dieser Vorgang wird Diffusion genannt und ist abhängig von der Temperatur, dem Molekulargewicht und dem Konzentrationsgefälle. Durch die semipermeable Membran wird die Bewegungsfreiheit nun behindert und gesteuert. Durch die Porengröße wird nur bestimmten Molekülen der Durchtritt gestattet. Bei wässrigen Lösungen kann nur das Wasser, nicht aber das gelöste Molekül durch die Membran diffundieren.

Dieses Wasser wandert nun solange in die Richtung der nächst höheren Konzentration von gelösten Stoffen, bis entweder der Konzentrationsausgleich erreicht ist, oder im Falle von geschlossenen Systemen der hydrostatische Druck weiteren Wasserstrom entgegenwirkt. Das erreichen dieses Zustandes nennt man den Turgor. Nur bei erreichen des Turgordruckes ist ein Wachstum der Pflanze möglich. Bei einer stärkeren Konzentration von außen, kann dieser Druck nicht aufgebaut werden. Dadurch kommt es zur Plasmolyse, die Zelle wird schlaff, da das Wasser aus der Vakuole abwandert. Die Zelle stirbt im Endstadium ab.

Ein wesentlicher Bestandteil der Zelle bildet der Zellkern. Dort sind die gesamten genetischen Informationen der Pflanze enthalten. Nur die noch jungen und teilungsfähigen Zellen können den charakteristischen Pflanzenkörper aufbauen. Bevor sich die Zellen teilen können, muss sich der Zellkern teilen. Als Fazit gilt daher, das Grundelement für alle Lebensfunktionen ist die Zelle.

Die Zellwand ist eigentlich eine tote Ausscheidung, die vom Plasma gebildet wird. Bei einer Zellteilung entsteht zunächst die sogenannte Mittellamelle. Darauf lagert sich die Primärwand ab. Die Primärwand wiederum besteht aus Zellulose- Mikrofibrillen. Bei der Zellstreckung orientieren sich diese Mikrofibrillen längs der Mittellamelle. Beim erst später einsetzenden Dickenwachstum der Zelle werden sie auch quer aufgelegt. Dieser Vorgang ist besonders für die Festigkeit der Pflanze von Bedeutung. Durch Poren in der Primärwand bleiben die Strukturen miteinander verbunden, und ermöglichen ein weiteres wachsen und kommunizieren. Die Dicke der einzelnen Zellwände wird bestimmt durch die statischen Anforderungen und wird von der Pflanze insgesamt gesteuert. Deshalb sind sie z. B. im Außenbereich stärker, als innen angeordnet. Neben der Erlangung von Festigkeit, müssen auch die Funktionen zur Abwehr von Bakterien, Pilzen oder Insekten erfüllt werden. Bei zu starkem Wuchs, wie bei einer Überdüngung, kann dieses Verhältnis nicht mehr stimmen. Das bedeutet, die Zellen sind nicht abgehärtet gegen Wind oder Befall von außen, da die benötigte Härte nicht gleichermaßen mitgebildet werden konnte.






Plastiden







Das Blatt


Die Blätter haben für ihre verschiedenen Aufgaben auch dementsprechend vielseitige Ausstattungen angenommen. So wird unter anderem zwischen Keimblätter, Niederblätter, Laubblätter, Blütenblätter und Hochblätter unterschieden.
Auch bei den Blattformen gibt es zahlreiche Varianten, z.B. nadelförmig, eiförmig, elliptisch, kreisrund, und viele mehr. Bei den Blatträndern sieht es nicht anders aus. Auch hier gibt es mehrfache Variationen, erwähnt seien beispielsweise ganzrandig, gezähnt, gekerbt, gesägt.

Die Blattform ist durch diese Mannigfaltigkeit ein wesentliches Bestimmungsmerkmal für die Art der Pflanze. Wie bereits beim Sprossaufbau, gibt es auch beim Blatt wesentliche Unterschiede zwischen einkeim- und zweikeimblättrigen Pflanzen.

Die einkeimblättrigen Pflanzen haben als Hauptteil eine Blattspreite, die parallelnervig ausgebildet ist. Bei den zweikeimblättrigen Pflanzengeht von einer mittelnervigen Blattspreite meist ein netzartiger Verbund von Blattadern aus.

Bestandteile des Blattes

Für die Festigkeit des Blattes bilden die Blattadern das Korsett. Ferner sind sie unverzichtbar für den Transport von Wasser und Nährstoffen, sowie den Abtransport der Assimilate.

Für die Drehung des Blattes zum Licht hin fungiert der Blattstiel. Ferner stellt er eine Verbindung zwischen dem Blatt und der Sprossachse her. Bei kurzgestielten Blättern ist auch der Blattgrund mit der Sprossachse verbunden.

Nur bei den zweikeimblättrigen Pflanzen können sich Nebenblätter bilden. Diese sind jedoch sehr oft verkümmert oder abgefallen. Ferner nutzen verschiedene Pflanzen sie als umgebildete Schutzorgane.

Der innere Aufbau

Auf der Oberseite (Epidermis) des Blattes befindet sich die Wachsschicht (Cuticula), die als Schutzschicht für das Blatt fungiert, wobei sie keine Chloroplasten enthält.

Die Cuticula ist anpassungsfähig an den jeweiligen Standortbedingungen. Das bedeutet, je trockener der Standort, je dicker die Cuticula und je eingesenkter die Stomata. Darunter liegt das Assimilationgewebe (Palisadenparachym), das sind langgestreckte Photosynthesezellen. Das danach folgende Atmungs-





gewebe (Schwammparenchym) besteht aus großen Interzellularräume. Die untere Epidermis besitzt ebenfalls eine Cuticula, dazu gesellen sich noch die Spaltöffnungen (Stomata), die für den Gasaustausch aus jeweils zwei Schließzellen bestehen.

Die Blattnerven sind umgeben von Sklerenchym (tot) und Kollenchym (lebend, verdickte Wände). Sie sorgen für eine Stützfunktion und untereilen sich in Xylem und Phloem. Das Xylem besteht aus toten Zellen und ist für die Wasserleitung zuständig. Das Phloem besteht aus toten Siebzellen und lebenden Geleitzellen. Sie sorgen für den Transport der Assimilate.

Zum Herbst hin werden die im Blatt enthaltenen Stoffe zurück in die Pflanze gezogen. Eiweiß und Stärke wandern zurück, das Chlorophyll ist abgebaut, die verbleibenden Karotine und Xantophyllen sorgen für die Herbstfärbung, am Blattstiel, bzw. am Blattgrund entsteht eine Trennschicht. Die Blattansatzstelle am Spross verkorkt, das Blatt fällt zu Boden.






Plastiden

Chloroplasten, Chromoplasten, Gerontoplasten, Etioplasten und Leukoplasten sind Zellorganelle, die wie Mitochondrien eine Hülle aus zwei Biomembranen (bei manchen Algen bis zu 4 Biomembranen) besitzen und ausschließlich in Pflanzenzellen vorkommen. Sie werden unter der Bezeichnung Plastiden zusammengefasst, da sie sich aus Proplastiden entwickeln können. Plastiden vermehren sich durch Zweiteilung; sie sind semiautonom und verfügen über eine eigene Plastiden-DNA (Plastom) und über Ribosomen (Plastoribosomen). Weitere plastidenspezifische Komponenten sind für die plastidäre Replikation, Transkription und Translation vorhanden.