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Kompaktlexikon der Biologie: Cuticula

Cuticula, Kutikula, 1) in der Botanik lipophile Schicht, die der äußersten Oberfläche der Epidermis aufgelagert ist. Sie besteht zum größten Teil aus Cutin, in das häufig Wachsschichten eingelagert sind. Zusätzlich kann Wachs auf die C. aufgelagert sein. I.d.R. überzieht die C. die Außenwände der Epidermiszellen als lückenloser Film. Die C. dichtet den Apoplasten gegen die Atmosphäre ab und wirkt als Transpirationsschutz. Sie ist für Wasser und Gase weit weniger durchlässig als die Cellulosewände. Bei Xerophyten ist die C. besonders stark entwickelt. Eine wichtige Funktion der C. ist weiterhin der Schutz vor Pilzen und Bakterien. Auffaltungen der C. ( vgl. Abb. ) und epicuticuläre Wachse bewirken eine Verminderung der Benetzbarkeit durch Wasser. Dadurch können Wassertropfen leicht abperlen und für eine Reinigung der Pflanzenoberfläche sorgen.

2) Zoologie: Abscheidungen extrazellulären und i.d.R. zellfreien Materials auf inneren und äußeren Deckepithelien (meist Epidermis; Epithel), die ursprünglich wohl aus besonders stark ausgebildeter Glykokalyx entstanden ist. ( vgl. Abb. ) Cuticulae werden in den meisten Stämmen der Wirbellosen ausgebildet, echte C.-Bildungen fehlen hingegen generell bei Wirbeltieren, die eine vielschichtige, oft verhornende Epidermis besitzen. Die C. besitzt ein breites Spektrum an Funktionen. So verhindern sie z.B. Wasserverluste durch Verdunstung (bei Landtieren) oder umgekehrt unkontrollierte Wasseraufnahme bzw. Wasserabgabe über die Körperoberfläche aufgrund osmotischer Belastungen (Wassertiere). Beispielsweise bei Darmparasiten schützt die C. gegen Verdauungsenzyme. Die langsam erhärtende C. ermöglicht sessilen Wassertieren (z.B. Hydrozoa, Bryozoa) das Festsetzen auf Substrat. Bei fast allen Wirbellosen hat sie vor allem die Funktion einer mechanisch stabilen Körperumhüllung. Entsprechend der Funktionsvielfalt zeigen die C. auch eine Vielfalt an Erscheinungsformen, die durch die freie Kombination von nur wenigen Baubestandteilen erreicht wird: Flächige oder räumliche Geflechte von Proteinfilamenten (Skleroproteine) sind eingebettet in eine mehr oder weniger amorphe Matrix aus vernetzten Polysacchariden (Mucopolysaccharide, Chitin, bei Manteltieren Cellulose). Die Proteingeflechte verleihen der C. zähe Zugfestigkeit oder Zugelastizität, die Matrix je nach chemischer Zusammensetzung Biegeelastizität, Druckfestigkeit oder spröde Härte. ( vgl. Abb. ) Zusätzliche Inkrustierung mit Mineralsalzen (Calciumcarbonat und -phosphat) trägt zur Härtung bei.



Cuticula: 1 und 2 Cuticularfältelung: 1 “papillöse" Fältelung der oberen Blütenblattepidermis von Viola tricolor, 2 Laubblattunterseite von Parthenocissus tricuspidata mit Spaltöffnung und striemenartiger Fältelung. 3, 4 und 5 epicuticuläre Wachse: 3 Nadelunterseite von Taxus baccata (Übersichtsbild); die vorgewölbten Epidermiszellen besitzen einen dichten, aus „Wachsröhrchen“ bestehenden Überzug; 4 „Wachshaare“ sind charakteristisch für viele einkeimblättrige Pflanzen (hier Heliconia collinsiana). Um die Spaltöffnung hat sich zusätzlich eine „Wachsmanschette“ gebildet; 5 quer geriefte „Wachsstäbchen“ (hier bei Williamodendron quadrilocelathum) finden sich besonders bei Magnolien-, Lorbeer- und Osterluzeigewächsen. 6 Von Cuticula bedeckte Blattepidermis der Nieswurz (Helleborus) in Aufsicht. Die wellenförmig miteinander verzahnten Epidermiszellen sind von einem feinen, mäanderartig gefälteten Cuticulahäutchen überzogen



Cuticula: Längsschnitt durch die Cuticula der Insekten



Cuticula: Cuticula eines Vertreters der Kamptozoa als typisches Beispiel für den Feinbau vieler flexibler Wirbellosen-Cuticulae. a elektronenmikroskopischer Querschnitt; in der Mittelschicht ist ein oberflächenparalleles, dichtes Geflecht aus Proteinfibrillen, eingebettet in eine Matrix aus Mucopolysacchariden; die Mikrovilli der Epidermiszellen durchziehen die Cuticula und enden auf deren Oberfläche mit kleinen Endknöpfen. b elektronenmikroskopischer Flachschnitt durch das Proteinfibrillengeflecht; die einzelnen in eine Matrix aus Mucopolysacchariden eingebetteten Fibrinlagen überkreuzen sich scherengitterartig

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Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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