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Folge 002 – Die Pflanzenzelle und ihre Bestandteile | Der Aufbau der Pflanzenzelle


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Inhalt der Folge:

  • In dieser Podcast Folge geht es neben dem allgemeinen Aufbau einer Pflanzenzelle auch um die Funktionen der einzelnen Zellorganellen.
  • Die beachtliche Vielfalt an Zellen in Bezug auf Größe, Gestalt und Funktion lässt oberflächlich kaum Gemeinsamkeiten erkennen.
  • Trotzdem haben alle Zellen eine grundsätzlich gleichartige Ausstattung!

Hier das versprochene Modell einer beschrifteten Pflanzenzelle:

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Beschriftete Pflanzenzelle Arbeitsblatt - Biologie Passion Podcast

Beschriftete Pflanzenzelle Arbeitsblatt – Biologie Passion Podcast

Die in dieser Folge angesprochenen Zellorganellen der Pflanzenzelle und deren Funktionen:

  1. Mittellamelle

    • Die Mittellamelle ist eine Schicht aus Pektinen (pflanzlichen Polysacchariden), die die benachbarten Zellen miteinander verklebt.
    • Sie fungiert bildlich gesprochen als doppelseitiges Klebeband und sorgt dafür, dass die Zellen in einem Raster fest miteinander verbunden bleiben.
  2. Zellwand

    • Zellulosefasern, die sich an die Mittellamelle anlagern, bilden die Zellwand.
    • Die Zellwand ist eine starre Wand, die die Zelle zum einen vor physischer Belastung schützt und zum anderen als Druckbehälter wirkt.
    • Bei der Deplasmolyse (Wassereinstrom in die Pflanzenzelle) entsteht ein Zellsaftdruck, der auf die Zellwände drückt.
      Dieser Zellsaftdruck gibt den Pflanzen Stabilität und nennt sich Turgor!
    • Besonders niedere, krautige Pflanzen ohne zusätzliche Festigungsgewebe nutzen den Turgor, um aufrecht stehen zu können.
  3. Tüpfel/Plasmodesmen

    • Tüpfel sind kleine Aussparungen in den Zellwänden, die den Kontakt zu Nachbarzellen ermöglichen.
    • Da Zellwände für jegliche Stoffe größtenteils undurchlässig sind, sind Tüpfel für den Stoffaustausch von Zelle zu Zelle unabdingbar.
    • Plasmodesmen sind kleine Plasmaverbindungen innerhalb der Tüpfel, die den eigentlichen Kontakt zur Nachbarzelle herstellen.
  4. Protoplast

    • Der Protoplast ist der Träger aller Lebensfunktionen.
    • Er besteht aus dem Cytoplasma und den darin eingeschlossenen Zellorganellen und wird von der Zellmembran begrenzt.
    • Protoplast = Zelle ohne Mittellamelle und Zellwand.
  5. Zellmembran

    • Die Zellmembran besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht, die in ihrer Gesamtheit unpolar ist.
    • Aufgrund dieser Eigenschaft können polare Stoffe die Zellmembran nicht uneingeschränkt passieren.
    • In der Zellmembran befinden sich jedoch Transportproteine, die bestimmten Stoffen den Transport durch die Zellmembran erleichtern bzw. ermöglichen.
    • Diese Halbdurchlässigkeit der Zellmembran nennt man Semipermeabilität.
    • Die Aufgabe der Zellmembran ist zum einen der kontrollierte Stoffaustausch und zum anderen die Abgrenzung verschiedener Reaktionsräume (Kompartimente).
  6. Cytoplasma

    • Das Cytoplasma ist das flüssige Medium innerhalb der Pflanzenzelle und dient als Transportmedium.
    • Es besteht größtenteils aus Wasser, Proteinen und anderen gelösten Stoffen.
    • Außerdem laufen im Cytoplasma auch Stoffwechselprozesse wie zum Beispiel die Glykolyse ab.
    • Bei der Glykolyse wird ein Molekül Glucose über mehrere Reaktionschritte in zwei Moleküle Pyruvat gespalten.
      Hierbei wird pro [mol] Glucose Energie in Form von 2 [mol] ATP und 2 [mol] NADH+H+ gewonnen.
  7. Vakuole

    • Vakuolen sind Flüssigkeitsräume, die von einer einfachen Membran umgeben sind.
    • Diese Membran wird bei der Vakuole Tonoplast genannt.
    • Sie dienen als Speicherorganellen für Fette, Eiweiße, Zellsaft und Farbstoffe etc. und übernehmen außerdem einen Großteil der Verdauung innerhalb der Pflanzenzelle.
    • Des Weiteren können in Vakuolen Giftstoffe gelagert werden, die auf diese Art und Weise unschädlich gemacht werden.
  8. Lysosom

    • Auch die Lysosomen besitzen eine einfache Zellmembran.
    • Sie enthalten vor allem Verdauungsenzyme, mit denen sie Polymere in ihre Monomere herunterbrechen und diese so für die Pflanzenzelle verwertbar machen.
      Zum Beispiel Polysaccharide wie Zucker (Polymer) zu Glucose und Fructose (Monomere des Zuckers).
    • Des Weiteren sind sie in der Lage, „überschüssiges“ Zellmaterial abzubauen.
  9. Ribosom

    • Ribosomen besitzen keine richtige Zellmembran, sondern bestehen zum Großteil aus RNA und aus ribosomalen Proteinen.
    • Sie sind die Bildungsstätten der Proteine, also der Ort der Proteinbiosynthese.
  10. Microbody (Peroxisomen)

    • Diese Zellorganellen sind von einer einfachen Membran umgeben und enthalten Enzyme, vor allem Monooxygenasen, Oxidasen und Peroxidasen.
    • Sie katalysieren den oxidativen Abbau von Fettsäuren und anderen Verbindungen (Abbau unter Verbauch von Sauerstoff).
    • Bei diesen Stoffwechselreaktionen wird Energie gewonnen, gleichzeitig fällt jedoch auch das Nebenprodukt Wasserstoffperoxid an.
    • Mit Hilfe der Peroxidasen können die Peroxisomen (Microbody) dieses Zellgift (Wasserstoffperoxid) in unschädliches Wasser umwandeln.
  11. Mitochondrien

    • Mitochondrien sind von zwei Zellmembranen umgeben und bilden so zwei verschiedene Reaktionsräume.
    • Zum einen den Intermembranraum zwischen der äußeren und der inneren Membran und zum anderen den Matrixraum, der von der inneren Membran umschlossen wird.
    • Sie sind die Kraftwerke der Zelle und dienen der Energiegewinnung:
      An der inneren Membran findet die Atmungskette statt und im Matrixraum der Citratzyklus.
    • In Verbindung dienen sie der Synthese des universellen Energieträgers  ATP!
    • Diese Zellorganellen besitzen außerdem eigene DNA!
  12. Endoplasmatisches Retikulum (ER)

    • Das Endoplasmatische Retikulum ist ein Membransystem, dass das ganze Cytoplasma durchzieht und mit anderen Membranen in Verbindung stehen kann.
    • Das ER ist von einer einfachen Membran umgeben, an die wiederum Ribosomen angelagert sein können.
    • Steht das Endoplasmatische Retikulum mit Ribosomen in Verbindung nennt man es „rau“.
    • Ist dies nicht der Fall, wird es als „glattes“ ER bezeichnet.
    • Aufgaben des ER sind zum einen der Stofftransport innerhalb der Zelle und  zum anderen die Synthese von Membranlipiden (Phospholipiden) und anderen Stoffen.
  13. Dictyosomen (Golgi-Apparat)

    • Die Dictyosomen sind genau wie das ER von einer einfachen Membran umgeben.
    • Im ER gebildete Stoffe werden hier unter anderem konzentriert, gelagert, modifiziert und weitertransportiert.
    • Eine wichtige Aufgabe der Dictyosomen ist die posttranslationale Modifikation von Proteinen und Phospholipiden zum Beispiel durch das Anhängen von Seitenketten etc.
    • Des Weiteren sind sie auch an der Bildung der Lysosomen beteiligt.
    • Die Gesamtheit der Dictyosomen innerhalb einer Pflanzenzelle wird nach dem Endecker (Camillo Golgi) als Golgi-Apparat bezeichnet.
  14. Chloroplasten

    • Genau wie die Mitochondrien sind auch die Chloroplasten von zwei Membranen umhüllt und bilden damit zwei verschiedene Reaktionsräume.
    • Zum einen den Intermembranraum zwischen der äußeren und der inneren Membran und zum anderen das Stroma, das von der inneren Membran umschlossen wird.
    • Die innere Membran ist an manchen Stellen stark eingestülpt und bildet die sog. Thylakoide, welche wiederum Photosynthesepigmente (z.B.: Chlorophyll und Carotinoide) enthalten.
    • Die Chloroplasten sind der Ort der Photosynthese.
      Bei der Photosynthese werden mit Hilfe von Lichtenergie organische, energiereiche Verbindungen aus anorganischen, energiearmen Verbindungen aufgebaut!
    • Reaktionsgleichung der Photosynthese:
      12 H20 + 6 Co2 → 1 [mol] Glucose + 6 O2 + 6 H2O
    • Genau wie die Mitochondrien besitzen auch die Chloroplasten eigene DNA!
  15. Leukoplasten

    • Sie sind farblos und dienen als Speicherorganellen, in denen unter anderem Öle (Fette) und Proteine gespeichert werden.
  16. Chromoplasten

    • Chromoplasten enthalten Pflanzenfarbstoffe, wie zum Beispiel Xanthophylle, die die Pflanze orange-rot färben.
    • Sie befinden sich hauptsächlich in den Kronblättern, Staublättern und Fruchtblättern der Blüte.
    • Die auffällig orange-rote Färbung dient dem Anlocken von Insekten, die den Pflanzen wiederum bei der Fortpflanzung helfen, indem sie die Pollen von Pflanzen zu Pflanze tragen.
  17. Mikrotubuli

    • Mikrotubuli besitzen keine Membran, sie entstehen durch Selbstaufbau aus kugeligen Proteinbausteinen.
    • Sie bilden röhrenförmige Strukturen und sind der Hauptbestandteil des Cytoskeletts (Stützapparat der Zelle).
    • Auch bei der Bewegung der Chromosomen während der Mitose sind sie beteiligt.
  18. Zellkern

    • Der Zellkern steuert die Stoffwechselprozesse innerhalb der Zelle und enthält die Erbinformation der Pflanzenzelle (DNA)!
    • Er besteht aus Kernhülle, Karyoplasma und den Nucleoli.
    • Die Kernhülle grenzt den Inhalt des Zellkerns vom Cytoplasma ab.
    • Das Karyoplasma enthält die Chromatinfäden, also die dekondensierte Form der Chromosomen (DNA).
    • Die Nucleoli werden auch Kernkörperchen genannt und kommen hauptsächlich bei der Produktion von Ribosomen zum Einsatz.

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Über Anregungen, Verbesserungsvorschläge und Kommentare freue ich mich immer sehr! 🙂

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