Pflanzenzelle Flashcards
Tugor Bedeutung
treibende Kraft zut Zellausbreitung während des Wachstums
sorgt für mechanische Steifheit des pflanzlichen Gewebes
siehe verwelkende einer dehydrierten Pflanze
->zu wenig Turgordruck
siehe starre Blätter einer gut gegossenen Pflanze
->perfekter Tugordruck
Hintergrund zum hydrostatischen Druck / Turgor /
Turgorzität
Flüssigkeit der Zellwand hypertonisch (höherer osmotischer Druck) im Gegensatz zur Flüssigkeit in der Zelle
- -> osmotisches Ungleichgewicht
- Bildung eines großen innerern hydrostatischen Drucks
- steigt an bis zum osmotischen Gleichgewicht
Hecht’schen Stränge
Hechtian strands
Verbindung zwischen Zellwand und Plasmamembran
plasmolysierte Zelle -> geschrumpft
Vakulole
Aufgabentypen
-lytische Vakuole (Verwertung nicht mehr gebrauchter Stoffe + hat einen sauren pH)
-Proteinspeichervakuole (speichert Proteine + hat einen neutralen pH)
! nicht gleichzeitig in einer Zelle
-> können ineinander umgewandelt werden
generell:
- Speicher für Wasser, Ione, Metabolite und Pigmente
- wichtig für den Aufbau des hydrostatischen Drucks
- >erzeugt durch Osmose
- >Vakuole größere Anzahl gelöster Teilchen
- wichtig für die Entgiftung (z.B. Lagerung von Schwermetall)
Proteinspeichervakuole: wichtige Rolle in Entwicklung durch diese Vakulole werden dem Samen Nährstoffe zur Verfügung gestellt
ECM Pflanzenzellwand vs.
ECM Tierzellmembran
->Prinzip das gleiche ABER tierische ECM ->viele Proteine und andere nitrogenhaltige Polymere pflanzliche ECM ->Polymere ohne Nitrogen ->Cellulose/Lignin
->Zellwände höherer Pflanzen
dehnbare Fasern aus polysaccarider Cellulose (ogt vorkommendes Makromolekül der Welt) eng verbunden mit kreuzberbindenden Glykanen
Differenzierung
Prozess in der sich eine wenig spezialisierte Zelle sich verändert/heranwächst zu einer Zelle mit spezifischer Form und Funktion
zytoplasmische Strömung/ Plasmaströmung
Transport von cytosolischen Komponenten u. Organellen in größerem Zellen (Pflanzen u. Pilzen) um die große zentrale Vakuole)
-> um Organellen, Nährstoffe, Metabolite, genetisch Informationen durch die Zelle zu transportieren
—>zu groß für Diffusion
–>durch Cytoskellettfilamente und Motorproteine mit Energie (ATP)
->variierende Geschwindigkeit von 1-70 um pro s
Abhänging vom Zelltyp / Organismus / intrazellulären pH-Wert / Temperatur
Plasmodesmata
allgemein
Kanäle, die das Cytoplasma der Zelle verbindet
-erlauben Transport von Stoffen (meistens kleinen Molekülen)
-wichtiges Zellkommmunikationselement
Durch Plamodemata -> Syncytium
: multinukleare Masse cytoplasmatischer Kontinuität
103 bis 105 Plasmodesmata pro Zelle
Desmotubulus
-> verbunden mit der glatten ER der beiden jeweiligen Zellen
Regulation: Anschwellen des Desmotubulus
Ein Leben ohne Pflanzen ist unmöglich
produzieren
+Sauerstoff
+Großteil der chemisch fixierten Energie
+wichtige chemische Verbindungen
ECM Struktur einer pflanzlichen Zellwand auf molekularere Ebene
Mittellamelle
primäre Zellwand (Pektin, kreuzverbindende Gylkane, Cellulose Mikrofibrillen)
Plasmamembran, Doppellipidschicht
Mittellamelle
- Schicht der Zellwand die von benachbarten Zellen geteilt wird
- aufgebaut aus klebrigen Pektin
- verbindet / klebt zwei Zellen eng zusammmen
Zellwand allgemein
primäre Zellwand
-dünn, flexibel und wachsende Schicht während die Pflanze wächst
sekundäre Zellwand
-dickere, adulte Schicht, zusätzlicher Schutz und Stabilität
Pektin allgemein
strukturelles Heterosaccarid
Vorkommen: Mittellamelle + Füllstoff der primären Zellwände
Kohlenhydrate mit Leitzucker Galacturonsäure
- Homogalacturonan
- Rhamnogalacturonan I
- Rhamnogalacturonan II
! Pektin unterscheidet sich von Teilen einer Pflanze, Alter einer Pflanze und von Pflanze zu Pflanze
Pektin chemische Zusammensetzung
Pektin aus Anteilen von drei Komponenten
- Homogalaturonan
- > Kette aus Galacturonsäure und chemischen Modifikationen (Acethylierung/Methylierung)
- Rhamnogalacturonan I
- > Grundgerüst aus Galacturonsäure und Rhamnose abwechselnd
- > mit Seitenketten aus Arabinose oder Galactose
- Rhamnogalaturonan II
- > sehr komplex gebaut mit diversen Zuckermolekülen
- > Grundkette aus Galaturonsäure
Pektin im täglichen Leben
- RG II Hauptpolysaccarid in Rotwein
- Gelierzucker
Arabidopsis thaliana
Ackerschmalwand
zweikeimblättrige Pflanze Blattrosette (vegetativen Teil) Stängel und Blüten klein (30 cm) selbstbestäubend kleines diplodiedes Genom (vollständig sequenziert) einfach zu transformieren kurze Generationszeit Spontangewächs
Aufbaus der Zellwand Prinzip
-Zellwand
+dick, fest, steif
->Halt und Form
Grundprinzip: Verbundswerkstoff (fiber composites)
Cellulose - Zugfestigkeit - Faserkomponente
Pektin - Druckfestigkeit - Matrixkomponente
ECM (extrazelluläre Matrix), die die Zelle umschließt
Symplast
fortlaufende Cytoplasma
Apoplast
frei diffundierende Fläche außerhalb der Plasmamembran (Zellwände und Interzellularraum)
Polymere der pflanzlichen Zellwand
Cellulose
- > ineares ß-1,4-Polymer aus Glucose
- > für Zugfestigkeit zuständig
Hemicellulose / kreuzverbindende Gylkane
- > aus Kohlenhydratgruppen
- > Kreuzvernetzung der einzelnen Glucosefibrillen untereinander
Pektin
- > Galakturonane
- Homogalakturonane
- Rhamnogalakturonane (I + II)
- > vermittelt Druckfestigkeit
Proteine und Glucoproteine
- > primäre Zellwand
- > relativ geringe Menge
- > Enzyme, hydroxyprolin reiche Proteine
- > Zellabwehr
- > Zellwandumbau
Lignin
- > Holzstoff
- > aus aromatischien Alkoholen
- > bilden Netzwerk zur Vernetzung der Zellwandkomponenten = zusätzliche Verstärkung
Cellulose
Strukturpolysaccarid der Zellwände
Glucose mit ß-1,4-Bindung
->gerades, unverzweigtes, lineares Molekül
->100 bis 100.000 Glucoseeinheiten
->häufigstes Biopolymer der Erde
Cellulosefibrillen
Cellulose zu Mikrofibrillen zu Fibrillen
Mikrofibrillen
- > zwischen Strängen WBB
- > OH zu OH paaren sich => Stabilität (Zugfestigkeit)
Hemicellulose
Sammelbegriff für verschiedene Heteropolymere
z.B. Xylane, Glucomannan, Xyloglucane
->Polymere enthalten viele verschiedene Zuckermonomere
500-3.000 Zuckereinheiten ang
->verzweigte Polymere
Unterschied Cellulose - Hemicellulose
Art des Zuckers Kettenlange C(100-100.000) - HC (500-3.000) Verzweigung C (nein) - HC (ja)
Biosynthese der Zellwandkomponenten
Plasmamembran
- > Cellulose
- > Callose
Golgi-Apparat
- > Pektin
- > Hemicellulose
- > Modifikation der Proteinglucosylierung
raue ER
- > Zellwandproteine
- > initiale Proteinglucosylierung
Zellwandglucoproteine
->Arabionogalactanproteine (AGP)
-stark gylkosoliert
-großen Kohlenhydratanteil
-2-10 % Proteinanteil
-saure Proteine
-gekennzeichnet durch das Vorkommen bestimmter Aminosäuren
z.B. Hydroxyproline (keine biogene AS)
-Prolin -> hydroxyliert
+Serin u. Threonine
sekundäre Zelwand
->lokalisiert zwischen primärer Zellwand und Plasmamembran
->wird produziert wenn die primäre Zellwand völlständig ausgebildet ist
+ Zellle hat ihre vollständige Ausdehunung erreicht
->dient dem zusätzlichen Schutz, Starrheit und Festigkeit
Cellulosesynthase
Cellulose-Synthase-Enzym-Komplex, der die Cellulose aus Gylkose-Bausetienen (die mit dem Molekühl UDP verknüft sind) an der Plasmamembran synthetisiert
->bewerkstelligt druch Hexamere (Proteinkomplex aus 6 Bestandteilen)
Bei Mutation: Wachstum nur bedingt möglich
Phagmoplast
- > pflanzliche, spezifische Struktur, gebildet in der spätem Cytokinese
- > für: Ausbildung der Zellplatte->Bildung neuer Zellwand
- > komplexer Aufbau aus Aktinfilamenten + Mikrotubulli + ER Elementen
- schaffen Zellwandarialien dort wo die Zelllwand entstehen soll
- fassartige Struktur zwischen den beiden Zellkernen
Zellplatte
scheibenartige Struktur
->Ausbildung auf äquatorialer Ebene
->involviert in die Ausbildung einer neuen Zellwand
Zellteilung allgemein
Interphase
->Replikation der DNA
Prophase
->Kondensation der DNA -> Chromosomen
Prometaphase
->Kernhülle zerfällt + Spindelapparate bilden sich aus
Metaphase
- > Anordnung an der Äquatorialplatte
- > Andocken der Spindelfasern an Chromosome
Anaphase
->Chromosome geteilt und zu verschiedenen Polen gezogen
Telophase
->Bildund der Kernhülle, Entfaltung der DNA
Cytokinese
Unterschied Pflanzen - Tiere
Bildung von Tochterzellen
Tier: Abschnürung durch kontraktilen Ring
->außen nach innen
Pflanze: zu starr für Abschnürung
->Entstehung einer Zellplatte an der Äquatorialplatte
->innen nach außen
Lignin
- > komplexe chemische Verbindung
- > integraler Bestnadteil der sekundären Zellwand
- > neben Cellulose eines der hüfigsten organischen Polymere der Welt
- > besteht aus kreuzverbindenden aromatischen Alkoholen
Zusammenfassung Pflanzenzelle
Vakuolen -> wichtig für Turgorzität
- > lytische Vakuolen
- > Proteinspeichervakulolen
- > cytoplamatische Strömung
- bewegt Organellen in Pflanzenzellen
- > Zellen sind über Plamodesmata verbunden
- > Zellen sind getrennt durch Mittellamelle
- primäre zellwand: Pektin, cellulose, Hemicellulose
- sekundäre Zellwand: Lignin
Zellteiling durch Phragmoplast und Zellplatte
