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Kompaktlexikon der Biologie: Zellwand

Zellwand, allg. Bez. für eine bei Bakterien und Pflanzenzellen auftretende, strukturell jedoch völlig verschiedene Hüllschicht. Eine Z. ist das Produkt der Zelle und wird deshalb als zu dieser zugehörig angesehen, da sie Funktionen wie Schutz vor mechanischen, chemischen und pathogenen Schädigungen, Formgebung, Zusammenhalt von Geweben und Zell-Zell-Kommunikation übernehmen kann.

1) Z. der Pflanzen. Die Bildung der pflanzlichen Z. beginnt bereits während der Zellteilung (Cytokinese), da dort Golgi-Vesikel zum Phragmoplasten wandern, die mit Z.-Grundsubstanz (Hemicellulose, Pektin) gefüllt sind. Dort entsteht als Verschmelzungsprodukt der Vesikelinhalte die Zellplatte, wobei Plasmodesmen bereits angelegt werden. Daraus geht unter Bildung eigener Zellwandschichten durch die Tochterzellen die so genannte Primordialwand hervor. Durch weitere Apposition kommt es zu einer weiteren Verdickung, sodass die nur noch bedingt elastische primäre Z. (Saccoderm) entsteht, die Cellulose enthält und als reißfeste Hülle den Turgor auffangen kann. Die Primordialwand wird dabei zur Mittellamelle. An diesen Prozessen sind neben der self assembly (Selbstassoziation), bei der Wandpolymere die Tendenz aufweisen, spontan geordnete Strukturen zu bilden, auch Enzyme beteiligt, die z.B. Transglykosylierungen katalysieren und zur Verknüpfung von Z.-Bestandteilen beitragen. Die primäre Z. ist ein Netzwerk aus Cellulose-Mikrofibrillen, das in eine Matrix aus Hemicellulosen, Pektinen und Strukturproteinen eingebettet ist. ( vgl. Abb. ) ( vgl. Abb. ) Die Hemicellulosen und Proteine verknüpfen die Mikrofibrillen, wohingegen Pektine ein hydrophiles Gel bildet, das wiederum durch Calciumionen vernetzt werden kann. Durch die Einlagerung von Lignin und einen höheren Celluloseanteil entstehen sekundäre Z., die nicht Stützfunktionen der Einzelzellen, sondern übergeordnete Aufgaben für die Gesamtpflanze übernehmen. Während des Wachstums kommt es in der Z. zu Strukturveränderungen, sodass es zu einem turgorinduzierten Streckungswachstum kommen kann. Durch den Abbau der Mittellamelle entsteht die für die Abscission erforderliche Trennungszone von Blättern und Früchten. Schließlich dienen bei Pathogenbefall Fragmente der Z. als Signalmoleküle, um die pflanzliche Abwehr zu induzieren.

2) Z. der Prokaryoten, Bakterienzellwand.



Zellwand: Schematische Darstellung der primären Zellwand von Pflanzen. Die Anordnung der einzelnen Hauptstrukturkomponenten ist angedeutet



Zellwand: Aufbau einer verholzten Zellwand, die die Anordnung der Fibrillen zeigt, zwischen denen Lignin als amorphe Struktur eingelagert wird

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  • Die Autoren

Redaktion:
Dipl.-Biol. Elke Brechner (Projektleitung)
Dr. Barbara Dinkelaker
Dr. Daniel Dreesmann

Wissenschaftliche Fachberater:
Professor Dr. Helmut König, Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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