Struktur und Funktion der Pflanzenzelle

Pflanzenzelle: Aufbau und Besonderheiten

Pflanzenzellen unterscheiden sich von tierischen Zellen durch das Vorhandensein von Zellwänden, Chloroplasten, Vakuolen und einer spezifischen Organisation des endoplasmatischen Retikulums.

Die pflanzliche Zellwand

Die Zellwand befindet sich außerhalb der Plasmamembran und besteht primär aus Cellulose. Ihre Struktur gliedert sich in mehrere Schichten:

• Mittellamelle: Die äußerste Schicht, die benachbarte Zellen verbindet. Sie besteht hauptsächlich aus Pektin und Proteinen.
• Primärwand: Besteht aus Cellulose-Mikrofibrillen, die in einer Matrix aus Hemicellulose und Pektinen eingebettet sind.
• Sekundärwand: Ermöglicht Stabilität und bestimmt durch die Ausrichtung der Mikrofibrillen die Wachstumsrichtung der Zelle.

Cellulose-Synthese

Die Synthese erfolgt direkt in der Plasmamembran durch Cellulose-Synthase-Komplexe (Rosetten). Diese Proteinstrukturen bestehen aus sechs Untereinheiten, die Glucose zu Cellulose-Molekülen polymerisieren. Die Bewegung der Rosetten entlang der Membran wird durch Mikrotubuli im Cytoplasma gesteuert.

Plasmodesmen: Zellverbindungen

Plasmodesmen sind 20–40 nm breite Kanäle, die benachbarte Pflanzenzellen verbinden. Sie ermöglichen den kontrollierten Austausch von Molekülen (unter 800 Dalton) und enthalten in der Mitte eine zylindrische Struktur, das Desmotubulus.

Interne Organisation: Chloroplasten

Chloroplasten sind die photosynthetisch aktiven Organellen. Sie sind linsenförmig (3–10 µm Durchmesser) und von einer Doppelmembran umgeben.

• Struktur: Das Innere besteht aus dem Stroma und einem Membransystem, den Thylakoiden. Diese bilden gestapelte Einheiten, die Grana.
• Photosynthese: Der Prozess wandelt CO₂ und H₂O unter Lichteinfluss in Glucose und O₂ um.

Phasen der Photosynthese

1. Lichtabhängige Reaktion: Findet in den Thylakoidmembranen statt. Lichtenergie wird genutzt, um Elektronen zu transportieren, NADP⁺ zu NADPH zu reduzieren und ATP durch Photophosphorylierung zu erzeugen.
2. Lichtunabhängige Reaktion (Dunkelreaktion): Findet im Stroma statt. Hier werden NADPH und ATP genutzt, um CO₂ zu organischen Verbindungen zu reduzieren.

Chloroplasten entstehen durch Teilung aus Proplastiden.

Vakuolen

Vakuolen sind von einer Membran, dem Tonoplasten, umgeben. In jungen Zellen sind sie klein und zahlreich, in ausdifferenzierten Zellen fusionieren sie oft zu einer großen Zentrallakuole. Sie dienen der Speicherung von Wasser, Nährstoffen und Stoffwechselprodukten.