Pflanzenzelle - Plant cell
Pflanzenzellen sind eukaryotische Zellen, die in grünen Pflanzen vorkommen , photosynthetischen Eukaryoten des Königreichs Plantae . Zu ihren charakteristischen Merkmalen gehören primäre Zellwände, die Cellulose, Hemicellulosen und Pektin enthalten, das Vorhandensein von Plastiden mit der Fähigkeit zur Photosynthese und zur Speicherung von Stärke, eine große Vakuole , die den Turgordruck reguliert, das Fehlen von Flagellen oder Zentriolen , außer in den Gameten und a einzigartige Methode der Zellteilung, bei der eine Zellplatte oder ein Phragmoplast gebildet wird , der die neuen Tochterzellen trennt.
Eigenschaften von Pflanzenzellen
- Pflanzenzellen haben Zellwände , die außerhalb der Zellmembran aufgebaut sind und aus Zellulose , Hemizellulosen und Pektin bestehen . Ihre Zusammensetzung steht im Gegensatz zu den Zellwänden von Pilzen , die aus Chitin bestehen , von Bakterien , die aus Peptidoglycan bestehen, und von Archaeen , die aus Pseudopeptidoglycan bestehen . In vielen Fällen werden Lignin oder Suberin vom Protoplasten als sekundäre Wandschichten innerhalb der primären Zellwand sezerniert . Cutin wird außerhalb der primären Zellwand und in die äußeren Schichten der sekundären Zellwand der Epidermiszellen von Blättern, Stängeln und anderen oberirdischen Organen sezerniert, um die Pflanzenkutikula zu bilden . Zellwände erfüllen viele wesentliche Funktionen. Sie formen das Gewebe und die Organe der Pflanze und spielen eine wichtige Rolle bei der interzellulären Kommunikation und bei der Interaktion zwischen Pflanzen und Mikroben.
- Viele Arten von Pflanzenzellen enthalten eine große zentrale Vakuole , ein mit Wasser gefülltes Volumen, das von einer Membran umgeben ist, die als Tonoplast bekannt ist und den Turgor der Zelle aufrechterhält , die Bewegung von Molekülen zwischen Zytosol und Saft steuert , nützliche Materialien wie Phosphor und Stickstoff speichert und verdaut verschwenden Proteinen und Organellen .
- Spezialisierte Zell-zu-Zell-Kommunikationswege, die als Plasmodesmata bekannt sind , treten in Form von Poren in der primären Zellwand auf, durch die das Plasmalemma und das endoplasmatische Retikulum benachbarter Zellen kontinuierlich verlaufen.
- Pflanzenzellen enthalten Plastiden , die bemerkenswertesten sind Chloroplasten , die das grün gefärbte Pigment Chlorophyll enthalten , das die Energie des Sonnenlichts in chemische Energie umwandelt, die die Pflanze verwendet, um ihre eigene Nahrung aus Wasser und Kohlendioxid in dem als Photosynthese bekannten Prozess herzustellen . Andere Arten von Plastiden sind die Amyloplasten , die auf die Stärkespeicherung spezialisiert sind , die Elaioplasten, die auf die Fettspeicherung spezialisiert sind , und die Chromoplasten, die auf die Synthese und Speicherung von Pigmenten spezialisiert sind . Wie in Mitochondrien , die ein Genom mit 37 Genen aufweisen, haben Plastiden ihre eigenen Genome von etwa 100–120 einzigartigen Genen und werden als prokaryontische Endosymbionten interpretiert, die in den Zellen eines frühen eukaryontischen Vorfahren der Landpflanzen und Algen leben .
- Die Zellteilung in Landpflanzen und einigen Algengruppen, insbesondere der Charophytes und der Chlorophyte Order Trentepohliales , erfolgt durch die Konstruktion eines Phragmoplasten als Vorlage für den Aufbau einer Zellplatte spät in der Zytokinese .
- Die beweglichen, frei schwimmenden Spermien von Moosen und Pteridophyten , Palmfarnen und Ginkgo sind die einzigen Zellen von Landpflanzen, die ähnliche Geißeln wie tierische Zellen aufweisen , aber die Koniferen und Blütenpflanzen haben keine beweglichen Spermien und es fehlen sowohl Geißeln als auch Zentriolen .
Arten von Pflanzenzellen und -geweben
Pflanzenzellen differenzieren sich von undifferenzierten meristematischen Zellen (analog den Stammzellen von Tieren), um die Hauptklassen von Zellen und Geweben von Wurzeln , Stängeln , Blättern , Blüten und Fortpflanzungsstrukturen zu bilden, von denen jede aus mehreren Zelltypen bestehen kann.
Parenchym
Parenchymzellen sind lebende Zellen, deren Funktionen von der Speicherung und Unterstützung bis hin zur Photosynthese ( Mesophyllzellen ) und Phloembeladung ( Transferzellen ) reichen . Abgesehen von Xylem und Phloem in ihren Leitbündeln bestehen Blätter hauptsächlich aus Parenchymzellen. Einige Parenchymzellen, wie in der Epidermis, sind auf Lichtdurchdringung und Fokussierung oder Regulierung des Gasaustauschs spezialisiert , andere gehören jedoch zu den am wenigsten spezialisierten Zellen im Pflanzengewebe und können totipotent bleiben und sich teilen, um neue Populationen undifferenzierter Zellen zu bilden. ihr ganzes Leben lang. Parenchymzellen haben dünne, durchlässige Wände , welche die primäre Transport kleiner Moleküle zwischen ihnen ermöglicht, und deren Zytoplasma ist verantwortlich für eine Vielzahl biochemischer Funktionen wie Nektar Sekretion oder die Herstellung von Nebenprodukten , die zu entmutigen Fraß . Parenchymzellen, die viele Chloroplasten enthalten und hauptsächlich mit der Photosynthese beschäftigt sind, werden Chlorenchymzellen genannt . Andere, wie die Mehrheit der Parenchymzellen in Kartoffelknollen und die Samen Cotyledonen von Leguminosen , eine Speicherfunktion.
Kollenchym
Collenchymzellen leben bei der Reife und haben verdickte Zellulosezellwände. Diese Zellen reifen aus Meristem-Derivaten, die anfänglich Parenchym ähneln, aber Unterschiede werden schnell sichtbar. Plastiden entwickeln sich nicht und der Sekretionsapparat (ER und Golgi) vermehrt sich, um zusätzliche Primärwand abzusondern. Die Wand ist am häufigsten an den Ecken am dicksten, wo drei oder mehr Zellen in Kontakt kommen, und am dünnsten, wo nur zwei Zellen in Kontakt kommen, obwohl andere Anordnungen der Wandverdickung möglich sind. Pektin und Hemizellulose sind die dominierenden Bestandteile der Kollenchymzellwände von zweikeimblättrigen Angiospermen , die in Petasiten nur 20 % Zellulose enthalten können . Collenchymzellen sind typischerweise ziemlich langgestreckt und können sich quer teilen, um ein septiertes Aussehen zu erhalten. Die Rolle dieses Zelltyps besteht darin, die Pflanze in noch länger werdenden Achsen zu unterstützen und dem Gewebe Flexibilität und Zugfestigkeit zu verleihen. Der Primärwand fehlt Lignin, das sie zäh und steif machen würde, daher bietet dieser Zelltyp etwas, das man als plastische Stütze bezeichnen könnte – eine Stütze, die einen jungen Stamm oder Blattstiel in der Luft halten kann, aber in Zellen, die wie die Zellen um sie herum gedehnt werden können verlängern. Dehnbare Stütze (ohne elastischen Snapback) ist eine gute Möglichkeit, die Wirkung von Kollenchym zu beschreiben. Teile der Saiten in Sellerie sind Kollenchym.
Sklerenchym
Sklerenchym ist ein Gewebe, das aus zwei Arten von Zellen besteht, Sklereiden und Fasern , die verdickte, verholzte Sekundärwände haben, die innerhalb der primären Zellwand liegen . Die Sekundärwände härten die Zellen aus und machen sie wasserundurchlässig. Folglich sind Sklereiden und Fasern bei funktioneller Reife typischerweise tot, und das Zytoplasma fehlt, so dass eine leere zentrale Höhle zurückbleibt. Sklereiden oder Steinzellen (von griechisch skleros, hart ) sind harte, zähe Zellen, die Blättern oder Früchten eine körnige Textur verleihen. Sie können Pflanzenfresser entmutigen, indem sie die Verdauungswege in kleinen Insektenlarvenstadien schädigen. Sclereiden bilden die harte Kernwand von Pfirsichen und vielen anderen Früchten und bieten dem sich entwickelnden Kern einen physischen Schutz. Fasern sind längliche Zellen mit verholzten Sekundärwänden, die den Blättern und Stängeln von krautigen Pflanzen eine tragende Stütze und Zugfestigkeit verleihen. Sklerenchymfasern sind nicht an der Leitung von Wasser und Nährstoffen (wie im Xylem ) oder von Kohlenstoffverbindungen (wie im Phloem ) beteiligt, aber es ist wahrscheinlich, dass sie sich als Modifikationen von Xylem und Phloeminitialen in frühen Landpflanzen entwickelt haben.
Xylem
Xylem ist ein komplexes Gefäßgewebe , bestehend aus wasserführenden Tracheiden oder Gefäßelementen zusammen mit Fasern und Parenchymzellen. Tracheiden sind längliche Zellen mit verholzter sekundärer Verdickung der Zellwände, die auf die Wasserleitung spezialisiert sind und erstmals vor mehr als 425 Millionen Jahren in Pflanzen während ihres Übergangs an Land im Silur auftauchten (siehe Cooksonia ). Der Besitz von Xylem-Tracheiden definiert die Gefäßpflanzen oder Tracheophyten. Tracheiden sind spitze, langgestreckte Xylemzellen, von denen die einfachsten durchgehende Primärzellwände und verholzte Sekundärwandverdickungen in Form von Ringen, Reifen oder netzartigen Netzwerken aufweisen. Komplexere Tracheiden mit klappenartigen Perforationen, die als umrandete Gruben bezeichnet werden, charakterisieren die Gymnospermen. Die Farne und andere Pteridophyten und die Gymnospermen haben nur Xylem- Tracheiden , während die Blütenpflanzen auch Xylem-Gefäße haben . Gefäßelemente sind hohle Xylemzellen ohne Endwände, die Ende an Ende ausgerichtet sind, um lange durchgehende Röhren zu bilden. Den Moosen fehlt echtes Xylemgewebe, aber ihre Sporophyten haben ein wasserleitendes Gewebe, das als Hydrom bekannt ist und aus länglichen Zellen einfacherer Konstruktion besteht.
Phloem
Phloem ist ein spezialisiertes Gewebe für den Nahrungstransport in höheren Pflanzen, das hauptsächlich Saccharose entlang von Druckgradienten transportiert, die durch Osmose erzeugt werden, ein Prozess, der als Translokation bezeichnet wird . Phloem ist ein komplexes Gewebe, das aus zwei Hauptzelltypen besteht, den Siebröhren und den eng verbundenen Begleitzellen , zusammen mit Parenchymzellen, Phloemfasern und Sklereiden. Siebrohre sind End-an-End mit perforierten Endplatten zwischen sogenannten Siebplatten verbunden , die den Transport von Photosynthese zwischen den Siebelementen ermöglichen. Den Siebrohrelementen fehlen Kerne und Ribosomen , und ihr Stoffwechsel und ihre Funktionen werden durch die benachbarten kernhaltigen Begleitzellen reguliert. Die über Plasmodesmen mit den Siebröhren verbundenen Begleitzellen sind für die Beladung des Phloems mit Zucker verantwortlich . Die Moose fehlen Bast, aber Moos Sporophytes hat ein einfacheres Gewebe mit analoger Funktion wie die leptome bekannt.
Epidermis
Die Pflanzenepidermis ist ein spezialisiertes Gewebe, das aus Parenchymzellen besteht und die äußeren Oberflächen von Blättern, Stängeln und Wurzeln bedeckt. In der Epidermis können mehrere Zelltypen vorhanden sein. Hervorzuheben sind die stomatalen Schließzellen, die den Gasaustausch zwischen der Pflanze und der Atmosphäre steuern , Drüsen- und Kleiderhaare oder Trichome und die Wurzelhaare der Primärwurzeln . In der Sprossepidermis der meisten Pflanzen besitzen nur die Schließzellen Chloroplasten. Chloroplasten enthalten den grünen Farbstoff Chlorophyll, der für die Photosynthese benötigt wird. Die Epidermiszellen aerial Organe ergeben sich aus der oberflächlichen Schicht von Zellen , bekannt als die Tunica (L1 und L2 - Schichten) , dass die Anlage erstreckt Triebspitze , während die Kortex und vaskulären Geweben entstehen aus innerste Schicht des Sprosses apex bekannt als die corpus (L3 Schicht). Die Epidermis der Wurzeln entspringt der Zellschicht unmittelbar unter der Wurzelkappe. Die Epidermis aller aerial Organe, Wurzeln , aber nicht, mit einer bedeckt Kutikula aus Polyester Cutin oder Polymer Cutan (oder beides), mit einer oberflächlichen Schicht aus epikutikulären Wächst . Es wird angenommen, dass die Epidermiszellen des primären Sprosses die einzigen Pflanzenzellen mit der biochemischen Fähigkeit sind, Cutin zu synthetisieren.