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Lexikon der Biologie

Pflanzenzelle

Pflanzenzelle, unterliegt wie auch die tierische Zelle als eukaryotisch organisierte Zelle (Eukaryoten, Eucyte, Evolution der Euycte) einer ausgeprägten Kompartimentierung in zahlreiche Reaktionsräume. Ausgewachsene Pflanzenzellen werden aber mit 0,1–0,3 mm Länge sehr viel größer – mit entsprechend höherer Zellmasse (10–100 ng) – als tierische Zellen (mittlere Länge 8–20 μm, Zellmasse 2 ng), wobei der Großteil der Masse einer Pflanzenzelle auf den wäßrigen Vakuoleninhalt entfällt. Der zelluläre Aufbau aller Organismen wurde wohl deshalb zuerst an pflanzlichen Geweben (Pflanzen) entdeckt (R. Hooke, 1667). Charakteristisch für die Pflanzenzelle ( vgl. Abb. ) ist der Besitz eines großen zentralen Zellsaftraums (Vakuole), der wegen des Fehlens von Lysosomen wohl auch als lysosomales Kompartiment fungiert. Umkleidet und vom Cytoplasma getrennt wird diese Vakuole von der sog. Tonoplastenmembran (Tonoplast). Weiterhin zeichnet sich die Pflanzenzelle durch den Besitz von Plastiden aus: in grünen Blättern (Blatt) sind dies die typischen Photosynthese-aktiven Chloroplasten (Farbtafel), welche die Enzyme des Calvin-Zyklus (Kohlenstoff-Fixierung) enthalten (Photosynthese), in den Blättern vieler Blüten und Früchte (Frucht) Chromoplasten und in nicht-gefärbten Pflanzenteilen eine Vielzahl spezialisierter Leukoplasten. In den Zellen der (heute nicht mehr zu den Pflanzen gerechneten) Pilze fehlen Plastiden dagegen völlig. Charakteristischerweise findet die Synthese langkettiger Fettsäuren (konstitutive Bausteine aller Membranlipide) in der Pflanzenzelle im Plastiden-Kompartiment statt und nicht, wie bei tierischen Zellen, im Cytoplasma. Schließlich besitzen Pflanzenzellen als wichtiges Strukturelement eine hochgradig reißfeste und elastische Zellwand. Dieses Saccoderm dient der Formgebung und Zellstabilisierung und wirkt dem Vakuolendruck (Turgor) entgegen. Der eigentliche Cytoplasmabereich (Protoplast) bildet nur noch einen dünnen, geschlossenen Wandbelag. In diesem Plasmaschlauch befinden sich alle Organelle und Kompartimente der Pflanzenzelle, die mit benachbarten Zellen über spezifische Plasmakanäle (Plasmodesmen, Durchmesser 60 nm) in Verbindung steht. Über diese Plasmodesmen bilden alle lebenden Zellen einer Pflanze ein Kontinuum, den Symplasten (Apoplast [Abb.]). Pflanzenzellen zeigen typischerweise eine ausgeprägte Polarität, die für die Morphogenese sehr wichtig ist. Die bei tierischen Zellen ausgeprägte Kern-Plasma-Relation ist weitgehend außer Kraft gesetzt. Außerdem bleiben pflanzliche Zellen selbst im differenzierten Zustand totipotent (Omnipotenz), sind also in der Lage, nach Reembryonalisierung (Dedifferenzierung) einen gesamten Organismus zu bilden (somatische Embryogenese). Der Differenzierungszustand von pflanzlichen Zellen bleibt also lange Zeit oder für immer reversibel. Morphologie und Organisation pflanzlicher Zellen hängen in hohem Maße von der Umwelt ab. Als wichtigstes Reservepolysaccharid (Reservestoffe) der Pflanzenzelle ist das Glucan Stärke zu nennen, das mit Ausnahme der Rotalgen (Algen) ausschließlich in Plastiden vorkommt, während Pilze und Tiere Glykogen im Cytoplasma speichern. In Pflanzenzellen finden sich meist zahlreiche Dictyosomen über das gesamte Cytoplasma verteilt ("disperser" Golgi-Apparat). Auch die microbodies (Cytosomen) haben in Pflanzenzellen gegenüber der tierischen Zelle besondere Funktionen: zum einen sind sie als Blatt-Peroxisomen an der Photorespiration (Glykolatzyklus bei C3-Pflanzen) beteiligt, in fettreichen Geweben führen sie als Glyoxisomen die Beta-Oxidation der Fettsäuren durch (in Tieren auch in Mitochondrien) und schleusen das gebildete Acetyl-Coenzym A über die Enzyme des Glyoxylatzyklus der Gluconeogenese zu. Malpighi (M.), Zelle (Abb.); Wasserhaushalt der Pflanze.

B.L./P.N.



Pflanzenzelle

Feinbau einer jungen Pflanzenzelle (Anschnittsschema)

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