PFLANZENZELLE: EIGENSCHAFTEN, TEILE (ORGANELLEN) UND FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2025

Pflanzenzellen sind die grundlegenden Einheiten, die die Organismen , die zu dem Reich der Pflanzen (Königreich Plantae) bilden.

Wie alle Lebewesen bestehen auch Pflanzen aus Zellen, die als Pflanzenzellen bezeichnet werden . Für jeden betrachteten lebenden Organismus stellt eine Zelle die grundlegendste Einheit dar, dh den kleinsten Teil eines Individuums, der die Eigenschaften von allem Lebenden beibehält.

Da es sich sowohl im Inneren als auch im Inneren tierischer Zellen um eine Art eukaryotischer Zelle handelt, gibt es eine Art "Flüssigkeit" (das Cytosol), in die eine Reihe von durch Membranen begrenzten Kompartimenten eingetaucht sind , die wir als Organellen oder Organellen kennen.

Die Organellen einer Zelle können als analog zu den Körperorganen eines Tieres (Herz, Leber, Nieren, Lunge, Magen usw.) angesehen werden, jedoch in wesentlich kleinerem Maßstab, dh kleiner (Pflanzenzellen können bis zu 100 Mikrometer messen) ).

Zwiebelpflanzenzellen mit ihren Kernen. Quelle: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Somit kann jede Zelle als eine Gemeinschaft von subzellulären Komponenten angesehen werden, von denen jede ihre eigenen Funktionen hat, die das Leben ermöglichen, aber außerhalb der Zelle nicht alleine überleben können.

Einige Organellen pflanzlicher Zellen sind in tierischen Zellen nicht vorhanden, daher wird immer zwischen den beiden Typen besonders unterschieden. Unter diesen Organellen, die nur in Pflanzenzellen vorhanden sind, stechen die Zellwand, die Vakuole und die Chloroplasten hervor, wobei letztere für den unglaublichen Prozess der Photosynthese verantwortlich sind.

Eigenschaften

Pflanzen, die wie alle mehrzelligen Organismen als große Zellgemeinschaft konzipiert sind, haben Zellen unterschiedlichen Typs, die unterschiedliche Funktionen erfüllen.

Es gibt Zellen, die spezialisiert sind auf:

- der Schutz,

- die mechanische Unterstützung,

- die Synthese von Nahrungsreserven,

- Transport, Absorption und Sekretion,

- meristematische Aktivität und Reproduktion und

- die Verbindung zwischen spezialisierten Geweben

Allgemeine Charakteristiken

Pflanzenzellen teilen viele Eigenschaften miteinander, aber sie teilen wiederum einige Eigenschaften mit tierischen Zellen, Eigenschaften, die allen eukaryotischen Zellen inhärent sind.

Foto der Mikroskopansicht des Gewebes eines Wassergrases (Bild von Andrea Vierschilling www.pixabay.com)

Als nächstes werden wir eine Liste einiger gemeinsamer Merkmale und Merkmale von Pflanzenzellen präsentieren:

- Sie sind eukaryotische Zellen : Ihr genetisches Material ist in einem Membrankern eingeschlossen und andere Kompartimente sind von Doppel- oder Einzelmembranen umgeben.

- Sie alle haben eine Zellwand : Die Plasmamembran (die das Cytosol mit seinen Organellen umschließt) ist von einer starren Wand umgeben und geschützt, die aus komplexen Netzwerken von Polysacchariden wie Cellulose (einem Polymer aus Glucosemolekülen) besteht.

- Sie haben Plastiden : Zu den speziellen Organellen, die nur Pflanzenzellen haben, gehören Plastiden, die auf verschiedene Funktionen spezialisiert sind. Die Chloroplasten (wobei Chlorophyll ein photosynthetisches Pigment ist) sind die wichtigsten, da sie der Hauptort für die Photosynthese sind , bei der Pflanzen Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid zur Synthese nutzen organische Substanz und produzieren Sauerstoff.

- Sie sind autotrophe Zellen : Das Vorhandensein von Chloroplasten in ihnen bietet Pflanzenzellen die Möglichkeit, "ihre eigene Nahrung zu synthetisieren", sodass sie für die Gewinnung von Energie und Kohlenstoff etwas autonomer sind als tierische Zellen.

- Sie haben eine Vakuole : Im Cytosol von Pflanzenzellen befindet sich eine spezielle Organelle, die Vakuole, in der Wasser, Zucker und sogar einige Enzyme gespeichert sind.

- Sie sind totipotent : Unter bestimmten Umständen haben viele differenzierte Pflanzenzellen die Fähigkeit, ein neues Individuum asexuell zu produzieren.

Teile (Organellen) der Pflanzenzelle und ihre Funktionen

Pflanzenzellorganellen

Cytosol und Plasmamembran

Das Cytosol ist alles, was sich um den Kern befindet. Es ist eine Art Flüssigkeit, die Membrankompartimente und andere Strukturen enthält. Gelegentlich wird der Begriff "Zytoplasma" verwendet, um diese Flüssigkeit und die Plasmamembran gleichzeitig zu bezeichnen.

Zellmembran. Quelle: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Eine solche "Flüssigkeit" ist von einer Membran umgeben und enthalten, der Plasmamembran, die nichts weiter als eine Lipiddoppelschicht mit Hunderten von assoziierten Proteinen, ganzheitlich oder peripher, ist, die den Austausch von Substanzen zwischen der Zelle und der sie umgebenden Umgebung vermitteln.

Da Pflanzenzellen von einer Zellwand umgeben sind, haben viele Autoren den Begriff Protoplasten so geprägt, dass er sich auf alles bezieht, was sich in dieser Wand befindet, dh auf die Pflanzenzelle: die Plasmamembran und das Cytosol mit seinen Organellen.

Zytoskelett

Zytoskelett, ein Netzwerk filamentöser Proteine ​​im Zellzytoplasma. Quelle: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Pflanzenzellen haben wie tierische Zellen ein Zytoskelett. Das Zytoskelett besteht aus einer Reihe molekularer "Gerüste", die die Zelle durchqueren und alle internen Komponenten des Zytosols organisieren.

Sie wirken bei der Bewegung von Vesikeln, beim Transport von Substanzen und Molekülen durch die Zelle und zusätzlich bei der Strukturierung und Unterstützung der Zelle.

Dieses Zytoskelett besteht aus Filamenten eines Proteins namens F-Actin und Mikrotubuli, die Polymere eines anderen Proteins sind, das als Tubulin bekannt ist.

Chromatinkern und Kernhülle

Eukaryotischer Zellkern. Quelle: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats), Übersetzung von Kelvinsong. / CC0

Der Kern ist die Organelle, die das genetische Material DNA (Desoxyribonukleinsäure) enthält, das in Form von Chromatin verpackt ist (woraus Chromosomen bestehen). Es ist eine Organelle, die von einem Membransystem bedeckt ist, das als Kernhülle bekannt ist.

Nucleolus

Darin befindet sich auch eine als Nucleolus bekannte Region, in der sich einige Proteine ​​und die Gene befinden, die für ribosomale RNA (Ribonucleinsäure) kodieren.

Diese Hülle besteht tatsächlich aus einer Reihe spezialisierter Zisternen, die den Kern umgeben und den Materialaustausch zwischen dem Kern und dem Cytosol steuern, der durch die Komplexe der Kernporen erfolgt.

Es besteht aus zwei Membranen, die das Lumen oder Nucleoplasma begrenzen, eine interne und eine externe, wobei sich die Membranen des rauen endoplasmatischen Retikulums (die mit eingebetteten Ribosomen) fortsetzen.

Die innere Membran ist mit einigen inneren Komponenten des Kerns verbunden und organisiert sie wahrscheinlich räumlich. Einige Autoren weisen auf die Existenz eines Kerngerüsts hin, dessen Proteinfilamente (sowie die des Zytoskeletts im Zytosol) die Organisation von Chromatin ermöglichen.

Endoplasmatisches Retikulum

1-Kernmembran. 2-Kernporen. 3-raues endoplasmatisches Retikulum (RER). 4-Glattes endoplasmatisches Retikulum (SER). 5-Ribosom, das an das raue endoplasmatische Retikulum gebunden ist. 6-Makromoleküle. 7-Transportvesikel. 8-Golgi-Apparat. 9-Cis-Gesicht des Golgi-Apparats. 10-Trans-Seite des Golgi-Apparats. 11-Zisternen des Golgi-Apparats. Quelle: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus ManskeDerivative Arbeit: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Es ist ein sehr dynamisches Membransystem, dessen Häufigkeit variabel ist, sowie seine Struktur, seine Organisation und seine Anordnung im Cytosol.

Es wird normalerweise in einen "glatten" Teil und einen anderen "rauen" Teil unterteilt, wobei die äußere Kernhülle fortgesetzt wird, in die bereits mehrere Ribosomen eingebettet sind, die Teil der molekularen Maschinerie sind, die für die Proteinsynthese verantwortlich ist.

Zelluläre Proteine ​​werden im endoplasmatischen Retikulum verarbeitet und verteilt, insbesondere solche, die für die Lipidmembranen bestimmt sind (Sekretionsweg). Wenn es auftritt, ist es eine der Stellen, an denen einige posttranslationale Modifikationen von Proteinen auftreten, wie z. B. Glykosylierung.

In vielen Zellen, die Drüsen bilden, ist diese Organelle sehr häufig und wirkt bei der Sekretion von Fetten, Ölen und duftenden Ölen.

Es kommt auch häufig in Epidermiszellen vor, die Lipide bilden, die sich als Wachse auf der Oberfläche von Blättern und anderen Pflanzenorganen ablagern.

Golgi-Apparat

Diese ebenfalls häutige Organelle besteht aus einer Reihe abgeflachter kreisförmiger Zisternen, die durch eine einzige Membran begrenzt sind. Der Inhalt dieser Tanks, ihre chemische Zusammensetzung und ihre Funktionen ändern sich von einer "Seite" zur anderen.

In einigen „nieder“ Pflanzen, ein „äußerte“ Spülkasten mit dem endoplasmatischen Retikulum verbunden ist, und ist bekannt als der cis Raum oder „Gesicht“ des Golgi - Komplexes, während die mehr „entfernte“ Zisternen Teil des Formular trans Gesichts. .

In der Mitte zwischen den cis- und trans-Zisternen befinden sich „mittlere“ Zisternen, und auf der trans-Seite bilden sich sekretorische Vesikel.

Der Golgi-Komplex ist verantwortlich für die Verarbeitung und Verpackung verschiedener Makromoleküle sowie für deren Transport (Export) zur Zelloberfläche oder in Vakuolen. Solche Makromoleküle umfassen Lipide und Proteine.

Im Gegensatz zu tierischen Zellen hat der Golgi von Pflanzenzellen wichtige Syntheseaktivitäten, da sie an der De-novo-Synthese von Glykoproteinen, Pektinen, Hemicellulosen und einigen sekretorischen Produkten und Bestandteilen von Zellwänden beteiligt sind.

Ribosomen

Schema eines Ribosoms

Ribosomen sind sehr kleine Organellen mit einer Kugelform. Sie befinden sich normalerweise auf dem rauen endoplasmatischen Retikulum, aber einige sind im Zytoplasma frei. Sie bestehen aus RNA und Proteinen.

Diese sind an der Synthese von Makromolekülen, hauptsächlich Proteinen, beteiligt.

Vakuole und Tonoplast

Die Vakuole ist eine multifunktionale Organelle, die an der Lagerung, Verdauung, Osmoregulation und Aufrechterhaltung der Form und Größe von Pflanzenzellen beteiligt ist.

In diesen Organellen können viele Substanzen gespeichert werden: Farbpigmente wie Anthocyane, die Blätter und Blütenblätter färben, einige organische Säuren, die den pH-Wert regulieren, einige „Abwehrchemikalien“ gegen Pflanzenfresser und Sekundärmetaboliten.

Unter dem Mikroskop können sie als "leere Stellen" im Cytosol gesehen werden, mit einem kugelförmigen Aussehen und manchmal sehr groß, da sie bis zu 90% des Zellvolumens einnehmen können.

Da es sich um eine Organelle handelt, müssen wir davon ausgehen, dass sie von einer Membran, dem Tonoplasten, umgeben ist . Diese Membran ist für die Regulierung des Durchgangs von Substanzen zwischen dem vakuolären Lumen und dem Cytosol verantwortlich, für das sie einige spezialisierte Proteine ​​enthält.

Vakuolen fungieren auch als "Verdauungsorganellen" von Zellen, so dass sie häufig Funktionen erfüllen, die denen von Lysosomen in tierischen Zellen analog sind.

Mitochondrien

Wie bei den übrigen eukaryotischen Zellen haben Pflanzenzellen Mitochondrien, Organellen, die von zwei Membranen umgeben sind, eine interne und eine externe, die eine Matrix einschließen. Sie sind auf die Synthese von Energie in Form von ATP und Atmung spezialisiert zellular.

Sie sind zylindrische oder elliptische Organellen, etwas länglich und in einigen Fällen verzweigt. Sie haben ihr eigenes Genom und sind daher in der Lage, viele ihrer Proteine, wenn auch nicht alle, zu kodieren und zu synthetisieren, da die Kern-DNA der Zelle für andere kodiert.

Plastiden

Plastiden sind eine Gruppe verschiedener zellulärer Komponenten, die aus Vorläufern entstehen, die als Proplastidien bekannt sind. Sie sind normalerweise größere Organe als Mitochondrien, mit einer Doppelmembran und einer dichten Matrix, die Stroma genannt wird . Sie haben auch ihr eigenes Genom.

Zu dieser Familie von Organellen gehören Chloroplasten, Ethioplasten, Amyloplasten und Chromoplasten. Dies sind also die Hauptorganellen, die Pflanzenzellen von Tieren unterscheiden.

- Chloroplasten sind die für die Photosynthese verantwortlichen Plastiden und enthalten Chlorophyll , das photosynthetische Pigment schlechthin.

Schema eines Chloroplasten. Quelle: Kelvinsong / CC0, Wikimedia Commons

- Amyloplasten sind Plastiden, die bei der Lagerung von Stärke in verschiedenen Geweben eine Rolle spielen.

- Chromoplasten sind Plastiden mit gelblicher oder orange Färbung oder Pigmentierung, da sie verschiedene Pigmente enthalten können.

- Äthioplasten hingegen kommen in „etiolierten“ Geweben vor und sind tatsächlich Chloroplasten, die Chlorophyll verloren haben. In undifferenzierten Geweben können sie als Leukoplasten bezeichnet werden .

Peroxisomen oder Mikrokörper

Grundstruktur eines Peroxisoms

Peroxisomen oder Mikrokörper sind Organellen, die von einer einfachen Membran umgeben sind und sich durch ihre Größe und ihren Gehalt von Vesikeln unterscheiden. Sie werden üblicherweise als Peroxisomen bezeichnet, da in ihnen eine giftige Chemikalie namens Wasserstoffperoxid (H ₂ O ₂ ) produziert wird , die für die Zellen schädlich ist.

Sie sind Organellen mit einer großen Menge oxidativer Enzyme im Inneren und sind für die Synthese einiger Moleküle verantwortlich, obwohl ihre Hauptfunktion die Oxidation und Zersetzung bestimmter Arten von Lipiden, Aminosäuren, stickstoffhaltigen Basen usw. ist.

Sie sind besonders wichtig in den Zellen eines Samens, da sie bei der Umwandlung der darin gespeicherten Fette und Lipide in Kohlenhydrate wirken, die die Hauptenergiequelle für embryonale Zellen darstellen.

Einige modifizierte Peroxisomen sind als Glyoxysomen bekannt, da in ihnen der Glyoxylatzyklus stattfindet, durch den Kohlenstoffatome, die aus Photosyntheseprozessen stammen, recycelt werden.

Zellwand

Pflanzenzellwand. Quelle: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Dies ist eine weitere charakteristische Organelle von Pflanzenzellen (Pilze haben ebenfalls Wandzellen, aber ihre Zusammensetzung ist unterschiedlich).

Die Zellwand besteht aus einem komplizierten Netzwerk eines Polymers namens Cellulose, das aus sich wiederholenden Einheiten eines Zuckers namens Glucose besteht. Diese Struktur hat viele Funktionen, aber das Wichtigste ist, die Struktur von Pflanzenzellen und -geweben aufrechtzuerhalten und sie von außen zu schützen.

Obwohl es unter dem Mikroskop betrachtet wird, scheint es eine relativ dünne Struktur zu sein, es verleiht Pflanzenzellen eine gewisse mechanische Steifheit und Beständigkeit gegen Verformung, insbesondere in verschiedenen Klimazonen.

Plasmodesmen

Im Pflanzengewebe können enge zytoplasmatische Kanäle beobachtet werden, die von der Plasmamembran umgeben sind und benachbarte Zellen durch ihre Protoplasten (alles, was sich innerhalb der Zellwand befindet) verbinden.

Pflanzenzelltypen

Pflanzenorganismen haben viele verschiedene Zelltypen, die das Produkt von Zelldifferenzierungsprozessen sind, die sowohl genetisch als auch ökologisch gesteuert werden.

Viele Wissenschaftler erkennen eine Sammlung von Pflanzenzellen, und hier sind einige davon:

- Anfängliche oder meristematische Zellen : Sie befinden sich in den Meristemen , die die Hauptzentren für Wachstum und Teilung aller Pflanzen sind, da sie sich in ständiger mitotischer Teilung befinden. Von diesen unterscheiden sich die anderen Zellen des Körpers einer Pflanze.

- Differenzierte Zellen : Alle Pflanzen haben drei Haupttypen differenzierter Zellen, die von meristematischen Zellen, Parenchymzellen , Collenchymzellen und Sklerchymzellen stammen .

Parenchym- oder Parenchymzellen

Dies sind die häufigsten Zellen. Einige Autoren beschreiben sie als die "Lasttiere" einer Pflanze, da sie am häufigsten vorkommen, aber am wenigsten spezialisiert, dh am wenigsten differenziert sind.

Sie haben eine dünne primäre Zellwand und entwickeln keine sekundäre Wand. Sie sind dafür verantwortlich, den verfügbaren Raum in Pflanzengeweben zu "füllen" und sorgen für Struktur, sodass sie unterschiedliche Formen und Größen haben können.

Die auf die Photosynthese spezialisierten Parenchymzellen werden auch als Chlorenchymzellen bezeichnet . Diese Zellen sind auch an der Speicherung von Wasser in den Wurzeln, dem Stamm, den Blättern, den Früchten und den Samen beteiligt.

Cholenchym- oder Collenchymzellen

Sie sind Zellen, die Pflanzengewebe "flexibel unterstützen". Sie sind länglich und haben verschiedene Formen, die sich während des Wachstums der Pflanze ändern können. Sie haben eine Primärwand, die durch Ablagerung von zusätzlicher Cellulose verdickt werden kann.

Sie sind "Klebezellen", da sie eine größere Unterstützung als Parenchymzellen bieten und gleichzeitig die Flexibilität bewahren. Sie sind immer geschwollen, da ihre Vakuolen voller Wasser sind.

Sclerenchymzellen

Diese Zellen haben im Gegensatz zu den beiden vorhergehenden eine sekundäre Zellwand, die mit Lignin verstärkt ist, einem Polymer, das aus verschiedenen Säuren und ziemlich heterogenen Phenolmolekülen besteht. Der Begriff leitet sich vom griechischen "Skleros" ab, was "hart" bedeutet.

Sie sind weniger häufig als Parenchym- und Colenchymzellen und sterben ab, wenn sie reif sind. Sie verleihen Geweben, deren Länge nicht mehr wächst, strukturelle Festigkeit.

Es sind zwei Arten von Sklerchymzellen bekannt: Fasern und Skleriden . Die ersteren sind lang, mit dicken, verholzten Zellwänden, was sie stark und flexibel macht.

Sclereiden hingegen sind morphologisch gesehen vielfältiger, aber im Allgemeinen kubisch oder kugelförmig. Diese Zellen bilden die Schalen und Gruben vieler Früchte. Sie sind nicht flexibel, sondern hart.

Zellen in Gefäßgeweben

Das Gefäßgewebe von Pflanzen besteht aus Zellen. Dies sind diejenigen, die für die Leitung von Wasser, Nährstoffen und Mineralien durch den Gemüsekörper verantwortlich sind.

Das Xylemgewebe (Xylem) transportiert Wasser und Mineralstoffe von der Wurzel zum Rest der Pflanze. Das Phloemgewebe (das Phloem) leitet andererseits Zucker und organische Nährstoffe von den Blättern zum Rest der Pflanze. Die Summe beider Flüssigkeiten ist als Saft bekannt .

Das Xylem besteht aus Tracheiden , langen Zellen, die an ihren Enden schmal sind. Sie werden als eine Art Sklerchymzelle angesehen. Diese Zellen sterben ab, wenn sie reif sind. Was also "übrig" bleibt, ist die "Hülle", die durch die verdickte Zellwand gebildet wird.

In diesem Gewebe befinden sich auch andere Zellen, sogenannte Gefäßelemente , die Wasser und Mineralien schneller transportieren als Tracheiden. Sie sterben auch bei der Reife, was sie zu hohlen "Röhren" macht, die kürzer und schmaler als Tracheiden sind.

Das Phloem besteht aus einem Zelltyp, der als Elemente der Siebrohre bekannt ist . Dies sind lebende, metabolisch aktive Zellen. Sie verbinden sich an ihren Enden zu einem Siebrohr , durch das photosynthetische Produkte von den Blättern zum Rest des Körpers transportiert werden.

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