Pflanzenzelle - Aufbau und Zellorganellen

Die Pflanzenzelle gehört ebenso wie die Tierzelle zu den Eukaryoten. Kriterium hierfür ist das Vorhandensein eines Zellkern. Charakteristisch für die Pflanzenzelle sind die Chloroplasten, die die Zelle von außen betrachtet grün erscheinen lassen.

 

Chloroplast

In einer Pflanzenzelle befinden sich üblicherweise gleich mehrere Chloroplasten, abhängig davon in welchem Teil der Pflanze sich die Zelle befindet. In Wurzelzellen befinden sich üblicherweise nur sehr wenige bis gar keine Chloroplasten, Blattzellen hingegen sind bis auf das letze Bisschen mit gleich mehreren dutzend Chloroplasten "vollgestopft". Im Inneren des Chloroplast befinden sich die sogenannten "Thylakoide", kleine Plättchen die zu mehreren gestapelt als sogenanntes Grana auftreten. In der Thylakoidmembran befindet sich der Farbstoff Chlorophyll. Hier findet die Fotosynthese statt. 

Cytoplasma

Das Cytoplasma umgibt die Zellorganellen und füllt den Raum zwischen ihnen aus. Im Cytoplasma werden die Ausgangs- und Abfallstoffe der Zellorganellen gelöst, und können jederzeit daraus aufgenommen oder daran abgegeben werden.

Cytoskelett

Die sogenannten Mikrofilamente sind fadenförmige Proteinstrukturen die aufgrund ihres Hauptbestandteils dem Protein Aktin auch "Aktinfilamente" genannt werden. Zusammen mit den Mikrotubuli, röhrenförmige Proteinfilamente, durchziehen sie das gesamte Cytoplasma und verleihen der Zelle Festigkeit. 

Endoplasmatisches Retikulum

Das endoplasmatische Retikulum (ER) durchzieht die gesamte Zelle und lässt den Innenraum wie eine Höhle mit etlichen Hohlräumen erscheinen. Diese Hohlräume werden Zisternen genannt. Aus dem ER geht die Kernhülle des Zellkerns hervor. Die Bereiche des ER, an denen Ribosomen angelagert sind erscheinen unter dem Mikroskop als raue Oberflächen. Man spricht deshalb bei diesen Bereichen des ER vom "rauen" endoplasmatischen Reticulum. Dieses befindet sich in unmittelbarer Nähe zum Zellkern, und geht in die Kernhülle über. Um das raue ER herum befindet sich das "glatte" ER, ohne angelagerte Ribosomen. Hier werden die für die Biomembran notwendigen Lipide synthetisiert. 

Golgi-Apparat/Dictyosom

Der Golgi-Apparat besteht aus mehreren Dictyosomen. Syntheseprodukte des endoplasmatischen Retikulums werden hier in sogenannte Golgi-Vesikel zum Weitertransport in andere Zellbereiche verpackt, und an das Cytoplasma abgegeben. Ausserdem spielt der Golgi-Apparat eine wichtige Rolle bei der Bildung der für alle Zellorganellen notwendigen Biomembranen, indem notwendige Proteine so modifiziert werden, dass eine entsprechende Biomembran gebildet werden kann. 

Mitochondrien

Die Mitochondrien dienen der Pflanzenzelle zur Energiegewinnung. Hier werden auf die gleiche Weise wie in Tierzellen enrgiereiche Moleküle wie Zucker oder Fette in die für Zellorganellen nutzbaren hochenergiereichen Moleküle wie ATP (Adenosintriphosphat) umgewandelt. In den Mitochondrien  Im Gegensatz zur Tierzelle synthetisiert die Pflanzenzelle jedoch den Ausgangsstoff Zucker mittels der Chloroplasten direkt in der Zelle.

Ribosomen

Ribosomen sind innerhalb einer Zelle fast überall zu finden. Sie sind beispielsweise an Bereichen des endoplasmatischen Reticulums angelagert, und verleihen diesen Bereichen ein "raues" Aussehen. Ein weiterer Teil Ribosomen ist frei verteilt im Cytoplasma der Zelle unterwegs. Diese sogenannten "freien" Ribosomen produzieren für die Stoffwechselvorgänge der Zelle wichtige Enzyme.

Peroxisom

Peroxisome sind Teil des zelleigenen Immunsystems. Sie enthalten eine Vielzahl von Enzymen, die den Abbau von zellschädlichen Stoffen zu harmlosen Abbauprodukten katalysieren, und damit die Zelle vor Schädigungen schützen. 

Tonoplast

Der Tonoplast sebst ist lediglich eine Biomembran die eine große Menge an Zellsaft umschließt. Ein mit Zellsaft gefüllter Tonoplast wird Zellsaftvakuole genannt (siehe unten). Die Biomembran des Tonoplasten ist selektivpermeabel, das bedeutet sie ist beidseits durchlässig für bestimmte Stoffe, deren Durchtrittsrichtung abhängig von der Osmolarität der Flüssigkeit auf der entsprechenden Seite der Biomembran ist.

Zellkern

Der Zellkern besteht aus einer von Poren durchsetzten Hülle, dem Chromatin und dem Nucleolus. Um den genauen Aufbau des Zellkerns zeigen zu können ist er in der Grafik übergroß dargestellt.

Chromatin

Die DNA einer eukariotischen Zelle kann eine immense Länge haben. Um die gesemte DNA geordnet innerhalb eines sehr kleinen Raumes unterzubringen wird es um Proteine, die sogenannten Histone "gewickelt". Die dadurch aufgewickelte und somit komprimierte DNA liegt in Schlingen um den Nucleolus. Das Gemisch aus DNA und den Histonen wird Chromatin genannt.

Kernpore

Die Kernporen durchdringen beide Membranen (Doppelmemnran) der Kernhülle. Durch diese Kanäle kann mRNA den Zellkern verlassen, Proteine in den Zellkern gelangen und verschiedene andere Moleküle die Kernhülle passieren. 

Nucleolus (Kernkörperchen)

Innerhalb des Zellkerns kann es nur einen Nucleolos oder gleich mehrere geben. Der Nucleolus ist ein dicht gepackter Wulst von RNA der aus Proteinen, die durch die Kernporen in den Zellkern gelangen, Vorstufen von Ribosomen herstellt.

Zellsaftvakuole

Für die Pflanzenzelle stellt die Zellsaftvakuole einen wichtigen Speicher dar. Dieser Speicher beinhaltet eine enorme Menge an Zellsaft, ein Gemisch aus Wasser, Zucker, wichtigen Nährstoffen und Proteinen. Die Vakuole wird von der Biomembran des sogenannten Tonoplasten umschlossen. 

Beispiel: Wird von der Zelle viel Zucker verbraucht aber kurzfristig (z.B. durch Lichtmangel) wenig synthetisiert, nimmt die Zuckerkonzentration im Cytoplasma ab. Da die Biomembran des Tonoplasten selektivpermeabel ist, kann Zucker aufgrund der unterschiedlichen Osmolarität des Cytoplasmas und der Zellsaftvakuole aus der Zellsaftvakuole durch die Biomembran des Tonoplasten in das Cytoplasma übertreten und den Mangel ausgleichen. Der Stofftransport sowie der Flüssigkeitsausgleich durch die Biomembran erfolgt somit durch Osmose