Pflanzliche Zellwand - Proteine

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1 Pflanzliche Zellwand - Proteine 3 Klassen von Zellwandstrukturproteinen: Glycinreiche Proteine (GRP) Prolinreiche Proteine (PRP) Hydroxyprolinreiche Proteine (HRGP) Extensin Arabinogalactanprotein (AGP), wichtig für Erkennungsprozesse, z.b. Gametenerkennung; als Immunstimulantien in der Diskussion (z.b. Echinacea-Presssaft)

2 Pflanzliche Zellwand - Proteine Hydroxyprolinreiche Glykoproteine = HRGP v.a. aus Hydroxyprolin sehr stark glykosyliert (> 1/3 der Aminosäurereste!) mit Tri- und v.a. Tetra-L-Arabinosidketten insgesamt ca. 65 % des Molekulargewichts aus Kohlenhydraten Etherbrücken zwischen zwei Tyrosinmolekülen (= Isodityrosin) zur Vernetzung Extensin-Molekül

3 Bildung der Pflanzenzellwand Golgivesikel verschmelzen > Vesikelmembran wird zur neuen Plasmamembran Vesikelinhalt: Mittellamelle und primäre Zellwand Cellulose wird von Plasmamembran gebildet

4 Pflanzliche Zellwand - Inkrustierung vs. Akkrustierung Inkrustierung = Einlagerung Funktion und Eigenschaft von Lignin: Druckfestigkeit der Zellwand lipophil => eingeschränkter Wassertransport Nachweis: Rotfärbung durch Phloroglucin/Salzsäure Gelbfärbung durch Anilinsulfat wichtigste Inkrustierung: Lignin (= Polymer aus Phenylpropaneinheiten)

5 Pflanzliche Zellwand - Inkrustierung vs. Akkrustierung Akkrustierung = Auflagerung wichtigste Akkrustierungen: Cutin (= Polyester aus Hydroxy- und Hydroxy-Epoxyfettsäuren), Suberin (= Polymer aus aliphatischen und aromatischen Resten), Wachse (= komplexe Gemische aliphatischer Verbindungen) Funktion und Eigenschaft von Cutin, Suberin, Wachse: Ausbildung einer Cuticula auf der Epidermis => Einschränkung des Wasserverlusts zusammen mit Suberin und Wachsschichten in Periderm => verkorktes Abschlussgewebe, Schutzfunktion Abdichtung in Endodermis durch Suberineinlagerung Nachweis: Rotfärbung durch Sudan III

6 Pflanzliche Zellwand - weitere Inkrustierungen Gerbstoffe: Einlagerung von Gerbstoffen/Kernfarbstoffen bei Verkernung von Hölzern => Schutz gegen mikrobielle Zersetzung => sehr beständige, imprägnierte Hölzer, z.b. Edelhölzer (Mahagoni, Palisander, Teakholz, Ebenholz) Mineralisierung: Einlagerung von Kieselsäure, Calciumsalzen u.a. schwerlöslichen Salzen zwischen die Cellulosefibrillen => zusätzliche Festigung, z.b. bei Gräsern, Schachtelhalm

7 Lücken in der Zellwand: Tüpfel und Plasmodesmata

8 Lücken in der Zellwand: Tüpfel und Plasmodesmata Plasmodesmata = Plasmodesmen (pflanzl. Zelle): plasmatische Verbindungen zwischen benachbarten Pflanzenzellen durch die Zellwand hindurch => symplastisches Kontinuum jeder Plasmodesmos ist in der Zellwand von Callosemantel umgeben (Callose = 1 >3-Glucan als pflanzl. Abdichtmaterial ) Plasmamembranen der benachbarten Zellen gehen ineinander über Zentralstrang im Plasmodesmos = Desmotubulus = Strukturproteine in Kontakt mit ER Plasmodesmata

9 Zellwand Vergleich Höhere Pflanzen Algen bei Algen: als Wasserpflanzen Exoskelett weniger wichtig! Deshalb kein Lignin und weniger Cellulose, stattdessen mehr wasserbindende Hydrokolloide wie Pektine, Alginate, Carrageen, Agar amorpher Anteil fibrillärer Anteil Höhere Pflanzen Rotalgen Braunalgen Pektin Cellulose in Paralleltextur Pektin, Agar, Carrageen Cellulose, filzartig verflochtene Ketten Pektin, Alginate Cellulose

10 Zellwand Rotalgen: Agar Hauptlieferant: Gelidium amansii Struktur: komplexes Gemisch sauer reagierender Galactane = Agaroide Unterscheidung zwischen: Agarose = schwach negativ geladen aus überwiegend 3,6-Anhydro-α-L-Galactose, wenig Sulfatgruppen, Dimer: Agarobiose, ist Gelbildner; Agaropektin = 3-10% Sulfatgehalt, als Salze vorliegend, geliert nicht

11 Zellwand Rotalgen: Carrageen Hauptlieferant: Chondrus crispus, Gigartina stellata Struktur: 30-60% Carrageenane = lineare Galactansulfate, sind Gelbildner => Verwendung als Dickungsmittel etc. in der Lebensmittelindustrie

12 Zellwand Braunalgen: Alginsäure Hauptlieferant: verschiedene Laminaria- und Macrocystis-Arten Struktur: Gemisch linearer Polyuronide aus β-(1 >4)-D-Mannuronsäure und α-(1 >4)-L-Guluronsäure sind Gelbildner => Verwendung als Dickungsmittel etc. in der Lebensmittelindustrie

13 Zellstrukturen und ihre Funktionen Zusammensetzung und Funktion des Cytosols Cytosol = Hyaloplasma = Matrix in pro- und eukaryontischen Zellen Wasser mit Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden, Nukleinsäuren, Elektrolyten, Spurenelementen in gelöster Form Ort der Glykolyse, Gluconeogenese, Aufund Abbau von Aminosäuren, Proteinsynthese Speicherfunktion in Form von Lipidtröpfchen und Glykogengranula

14 Zellstrukturen und ihre Funktionen Zellkern (inkl. Chromosomen), Kernäquivalente Funktion: Träger der genetischen Information Nukleoid = Kernäquivalent, Bakterienchromosom bei Prokaryonten, zirkuläre DNA, ohne Histone, mit Nicht-Histonproteinen Keine räumliche Trennung zwischen genet. Info und Zytoplasma => keine räumliche Trennung zwischen Transkription und Translation!

15 Zellstrukturen und ihre Funktionen Zellkern (inkl. Chromosomen), Kernäquivalente Funktion: Träger der genetischen Information Nukleoid = Kernäquivalent, Bakterienchromosom bei Prokaryonten, zirkuläre DNA, ohne Histone, mit Nicht-Histonproteinen Keine räumliche Trennung zwischen genet. Info und Zytoplasma => keine räumliche Trennung zwischen Transkription und Translation! alle Eukaryonten mit echtem Zellkern = Nukleus einige (lebende) Zellen ohne Zellkern: Erythrozyten, Siebröhren einige Zellen mit mehreren Zellkernen = polyenergid, Zellen der Leber, des Knochenmarks, quergestreifte Muskelfasern, Milchröhren; => jeder Zellkern bildet zusammen mit Teil des Zytoplasmas eine Energide Syncytien: durch Verschmelzung einkerniger Zellen oder Kernteilung ohne Zellteilung entstanden

16 Zellstrukturen und ihre Funktionen Zellkern (inkl. Chromosomen) DNA-Polymerase, RNA-Polymerase Replikation der DNA, Transkription der DNA unter Bildung von mrna, trna, rrna

17 Zellstrukturen und ihre Funktionen Zellkern (inkl. Chromosomen)

18 Zellstrukturen und ihre Funktionen Zellkern (inkl. Chromosomen) Nukleus aufgebaut aus Kernmembran = Kontinuum aus rauem Endoplasmatischem Reticulum, Kernplasma, Chromatin, Nucleolen 3 verschiedene Zustände unterscheidbar:! Interphasekern, zwischen zwei Kernteilungen, mit DNA-Replika-!! tion, RNA-Synthese, Doppelmembran vorhanden, Chromatin!! diffus, Nucleolen erkennbar! Arbeitskern, in differenzierten, nicht mehr teilungsbereiten!! Zellen, mit RNA-Synthese, Doppelmembran vorhanden,!! Chromatin diffus, Nucleolen erkennbar! Mitosekern, während der Kernteilung, Membran aufgelöst,!! einzelne Chromosomen erkennbar, keine Nucleolen

19 Mitosekern Zellkern (inkl. Chromosomen) Zellzyklus Arbeitskern Interphasekern

20 Zellstrukturen und ihre Funktionen Zellkern (inkl. Chromosomen) Centromer Bandenmuster = Chromomere, durch Anfärbung A/T-reicher Regionen (G-Banden) und G/C-reicher Regionen (R-Banden)