Grundgewebe Festigungsgewebe

Transkript

1 Anatomie und Morphologie der Pflanzen: 4. Kurstag Pflanzliche Gewebe: Dauergewebe I Grundgewebe Festigungsgewebe 1

2 Pflanzen und ihre Organe bestehen aus Geweben Gewebe: Zusammenfassung von Zellen gleicher Funktion Bildungsgewebe (Meristeme): Zellen teilungsfähig, noch nicht differenziert Dauergewebe: Zellen differenziert, haben bestimmte Gestalt und Funktion Apikalmeristem des Sprosses Blattstiel Blattspreite Sprossachse Wurzel Apikalmeristem der Wurzel 2 aus: Raven et al: Biologie der Pflanzen

3 Dauergewebe Abschlussgewebe grenzt das Pflanzenteil nach außen ab; schützt mechanisch und vor Austrocknung Grundgewebe Matrix, oder Grundzellmasse des Pflanzenteils; dient Speicherung und Durchlüftung Festigungsgewebe Lokal oder als zusammenhängende Schicht; verleiht Festigkeit Außerdem: Absorptionsgewebe Sekretionsgewebe Reproduktive Gewebe Leitgewebe für den Transport von Wasser und löslichen Stoffen; verleiht auch Festigkeit 3

4 Heute: Grundgewebe und Festigungsgewebe vor allem im Hinblick auf die Bildung und Beschaffenheit der Zellwand 4

5 Wenn eine Zelle sich teilt, entsteht eine Zellplatte zwischen den Tochterzellen Eine vollständige Zellwand bildet sich um jede der Tochterzellen Nach der Zellteilung bleibt die Zellplatte als Mittellamelle erhalten Die Mittellamelle ist der Klebestreifen zwischen benachbarten Zellen 5

6 Bildung einer Zellplatte und der Mittellamelle bei der Zellteilung lamelle Zellwand Interphase Prophase Metaphase frühe Telophase verändert aus: Raven et al: Biologie der Pflanzen sich bildende Zellplatte heranwachsende Zellplatte Plasmalemma Mittel- späte Telophase frühe Interphase Interphase 6 Zellvergrößerung

7 Mittellamelle und Zellwand Nach der Zellteilung bleibt die Zellplatte als Mittellamelle erhalten Wandmaterial wird über die Plasmalemma nach außen abgeschieden: Der Protoplast bildet seine Wand von außen nach innen Plasmalemma Primärwand Mittellamelle Auf die Mittellamelle wird die Primärwand aufgelagert In vielen Zellen wird eine Sekundärwand auf die innere Oberfläche der Primärwand aufgelagert Sekundärwand Die Zellmembran (Plasmalemma) liegt immer in unmittelbarem Kontakt mit der Wandschicht, die sie gerade bildet oder als letzte gebildet hat 7

8 Aufbau der Primärwand Strukturmodell einer Primärwand aus: Raven et al: Biologie der Pflanzen Mittellamelle Gerüstsubstanz: Cellulose (Fibrillen) Matrixsubstanzen: Hemicellulosen und Pektine Primärwand Plasmalemma Pektin Cellulose Hemicellulose einschließlich Proteine (Extensine) Cellulosemikrofibrillen über Hemicellulosemoleküle mittels H- Brücken miteinander vernetzt; Cellulose-Hemicellulose- Netzwerk von Pektin-Extensin- Netzwerk durchsetzt Mittellamelle: pektinreiche Schicht: kittet Primärwände benachbarter Zellen aneinander 8

9 Die Primärwand In jungen Zellen (nach der Zellteilung) ist sie sehr dehnbar, und ermöglicht Zellwachstum Zellen, die sich aktiv teilen und wachsen, besitzen nur eine Primärwand Wenn die Zelle ausgewachsen ist, wird meist eine Sekundärwand auf die Primärwand nach innen aufgelegt Trotzdem weisen manche ausgewachsenen Zellen nur eine Primärwand auf, sogar manche Festigungszellen! 9

10 Die Sekundärwand Wird gebildet, wenn das Streckungswachstum der Zelle beendet ist ist starr und schwer dehnbar: hat einen hohen Anteil von Cellulose (bis zu >90%) Vor allem wichtig für Zellen, die der Wasserleitung oder Festigung dienen Wird vom Protoplasten aus auf die Primärwand (nach innen!) aufgelagert. Nach seiner Ausbildung stirbt der Protoplast z.t. ab die Zellen sind dann tot 10

11 Unterbrechungen der Zellwand: Tüpfel und Plasmodesmen Tüpfel Primärwand Sekundärwand Mittellamelle Interzellulare Tüpfel = Unterbrechungen der Sekundärwand Endoplasmatisches Reticulum Tüpfel Aus: Lüttge et al. (2005) Botanik, 5. Aufl. Cytosol Sekundärwand Primärwand Mittellamelle Schließhaut mit Plamodesmenfeldern Plasmodesmen Cytoplasmafäden, die die lebenden Protoplasten benachbarter Zellen miteinander verbinden Membrane (Endoplasmatisches Reticulum) erstrecken sich durch 11die Plasmodesmen

12 Formen des Zellwachstums Prosenchymatische Zelle langgestreckt Isodiametrische Zelle Hat in allen Richtungen in etwa den gleichen Durchmesser (ideal = Kugel, real = polyedrisch) Festigungsgewebe Kollenchym Sklerenchym Leitgewebe Meristem- Zelle Grundgewebe Parenchym Festigungsgewebe 12 Sklereïden

13 Grundgewebe besteht aus Parenchymzellen Interzellularen in etwa isodiametrische Zellen haben meist schwach verdickte und unverholzte Zellwände (färben sich mit Astrablau blau) können Chloroplasten, Kristalle, Stärkekörner aufweisen meist reich an Interzellularen, durch lokale Auflösung der Mittellamellen (dienen der Durchlüftung) aus: Wanner: Mikroskopisch-Botanisches Praktikum 13

14 Kursprogramm: Punkt #1 Grundparenchym Objekt: Holunder (Sambucus nigra, Caprifoliaceae) oder Grünlilie (Chlorophytum spec., Agavaceae) Aufgabe: Querschnitt des Sprosses anfertigen Luftblasen mit Alkolhol entfernen, mit Safranin/Astrablau färben Markparenchym identifizieren Mark = innerer Teil des Sprosses Anzufertigen ist: eine beschriftete Detailzeichnung eines kleinen Zellverbands aus dem Mark, mit Darstellung der Interzellularen und Tüpfeln 14

15 Grünlilie: Querschnitt durch den Blütentriebstiel Detail: Grundparenchym (Markparenchym) (40x Objektiv) - gutes eindimensionales Bild - Zellwanddicke und Tüpfel nicht gut sichtbar! (Übersicht von letzter Woche!) Markparenchymzellen Zellwand Interzellulare 15

16 Holunder: Querschnitt durch den Spross Übersicht (4x Objektiv) Abschlußgewebe Rindenparenchym Leitgewebe Markparenchym Luftblase! 16

17 Holunder: Querschnitt durch den Blattstiel Detail: Grundparenchym (Markparenchym) (40x Objektiv) - etwas verwirrende dreidimensionale Ansicht - Tüpfel und Zellwände gut sichtbar! Markparenchymzelle Zelle einer anderen Ebene Tüpfel in Aufsicht Interzellular Zellwand (zwei: von zwei nebeneinander liegenden Zellen!) Tüpfel (im Querschnitt) 17

18 Holunder (Sambucus nigra, Caprifoliaceae) Querschnitt durch den Spross Detailzeichnung einiger Mark-Parenchymzellen im Verband 400x Vergrößerung Färbung mit Safranin/Astrablau typische Zeichnung Tüpfel Tüpfel im Aufsicht Mittellamelle Zellwände (färben sich blau mit Astrablau durch Cellulose) Zelle aus einer tieferen Lage Mark- Parenchymzelle Interzellular 18

19 Festigungsgewebe meist langgestreckte (prosenchymatische) Zellen aber: manche Elemente können annähernd isodiametrisch sein normalerweise in gesonderten Strängen oder in Form zusammenhängender Zylinder aber: manchmal in Form nicht-gestreckter Nester Zwei Typen, je nach metabolischer Status der Zelle und Zellwandbeschaffenheit: Kollenchym Sklerenchym (und Sklereiden) 19

20 Kollenchym Zellen besitzen ungleichmäßig verdickte, unverholzte Primärwände (färben sich mit blau mit Astrablau) Stützgewebe bei jungen wachsenden Organen z.b. unter der Epidermis junger Sproßachsen und Blattstiele umgrenzt Blattnerven von dicotylen Pflanzen Zellen in ausgewachsenem Zustand lebend Zwei Typen: Eckenkollenchym Plattenkollenchym 20

21 Kollenchym Eckenkollenchym Plattenkollenchym Zellwände mit Astrablau gefärbt (unverholzte Zellwände färben sich blau) aus: Wanner: Mikroskopisch-Botanisches Praktikum 21

22 Kursprogramm: Punkt #2 Eckenkollenchym Objekt: Begonie (Begonia rex, Begoniaceae) Aufgabe: Querschnitt des Blattstiels anfertigen mit Safranin/Astrablau anfärben subepidermale Schicht von Eckenkollenchym identifizieren Anzufertigen ist: eine beschriftete Detailzeichnung eines kleinen Zellverbands aus der Eckenkollenchymschicht 22

23 Begonie: Querschnitt durch den Blattstiel Übersicht (4x Objektiv) ohne Anfärbung Leitbündel Grundparenchym (innen Markparenchym) Chloroplasten (grüne Organellen) subepidermale Eckenkollenchymschicht 23 Epidermis (Abschlußgewebe)

24 100x Begonie: Querschnitt durch den Blattstiel Detail: Eckenkollenchym Mit Astrablau gefärbt (Cellulose färbt sich blau) Eckenkollenchymzelle verdickte Zellwände 400x Mittellamelle verdickte Primärwand an den Zellecken 24

25 Begonie (Begonia rex, Begoniaceae) Querschnitt durch den Blattstiel Detailzeichnung einiger Eckenkollenchymzellen im Verband 400x Vergrößerung Färbung mit Safranin/Astrablau typische Zeichnung Eckenleiste Zellwände (färben sich blau mit Astrablau) Mittellamelle Rindenparenchym- Zellen Eckenkollenchym- Zellen Interzellulär Kristalldruse 25

26 Begonia: Querschnitt durch den Blattstiel Detail: Kristalle im Grundparenchym (40x Objektiv) Chloroplast Parenchymzellen 26

27 Sklerenchymfasern und Sklereïden Festigungs- und Stützelemente in nicht mehr wachsenden Pflanzenteilen (skleros = hart, spröde) Haben gleichmäßig dicke, oftmals verholzte Sekundärwände, die sich (mit Phloroglucin/HCl und Safranin) gut anfärben lassen Besitzen im ausgewachsenen Zustand oft keinen Protoplasten mehr (tot!) Sklerenchym- Zellen (Faser) (prosenchymatisch) Tüpfel langgestreckten, schlanke Zellen (prosenchymatisch) in Bündeln oder Strängen: Faser z.b. Bastfasern im Hanf Tüpfelkanal recht unterschiedliche Formen: oft isodiametrisch in Gruppen im Grundgewebe z.b. Nußschalen Sklereïd (Steinzelle) (isodiametrisch) 27

28 Sklerenchymfaser im Querschnitt Gefärbt mit Safranin/ Astrablau Zelllumen (leer: tote Zelle!) Mittellamelle Tüpfel Lumen aus: Wanner: Mikroskopisch-Botanisches Praktikum (gleichmäßig verdickte) 28 Sekundärwand

29 Kursprogramm: Punkt #3 Für alle Sklerenchymfasern Objekt: Grünlilie (Chlorophytum spec., Agavaceae) Aufgabe: Querschnitt des Blattstiels anfertigen mit Phoroglucin/HCl anfärben (auch Anfärbung mit Safranin bzw. Safranin/ Astrablau lohnend) Ring von Sklerenchymfasern identifizieren Anzufertigen ist: eine beschriftete Detailzeichnung eines kleinen Zellverbands aus dem Sklerenchymring 29

30 Grünlilie: Querschnitt durch den Blattstiel Übersicht (4x Objektiv) Färbung mit Phloroglucin/HCl) Markparenchym (abgerissen) Leitgbündel Sklerenchymring Rindenparenchym Epidermis Rinde = subepidermale Grundgewebebereich (Parenchym) hier: außerhalb des Sklerenchymrings Grundgewebe innerhalb des Sklerenchymrings ist Markparenchym 30

31 Grünlilie: Querschnitt durch den Blattstiel Detail: Sklerenchymzellen (40x Objektiv) Färbung mit Phloroglucin/HCl) Parenchymzellen des Grundgewebes (Mark) (Wände färben sich blau mit Astrablau durch Cellulose) Zelllumen (tote Zelle!) Sklerenchymzellen gleichmäßig verdickte Zellwand (färbt sich rot) Mittellamelle Tüpfel 31

32 Grünlilie (Chlorophytum spec., Anthericaceae) Querschnitt durch den Spross Detailzeichnung einiger Sklerenchymzellen im Verband 400x Vergrößerung Färbung mit Phloroglucin/HCl oder Safranin/Astrablau typische Zeichnung Parenchymzellen des Grundgewebes (Wände färben sich blau mit Astrablau durch Cellulose) Sklerenchymzellen Mittellamelle gleichmäßig verdickte Zellwand (färbt sich rot mit Phloroglucin/HCl und Safranin durch Lignin) Interzellular Tüpfel 32

33 Kursprogramm: Punkt #4 Steinzellen Objekt: Birne (Pyrus communis, Rosaceae) Aufgabe: Quetschpräparat von dem Fruchtfleisch anfertigen mit Phloroglucin/HCl oder Safranin/Astrablau anfärben Steinzellen identifizieren Anzufertigen ist: eine beschriftete Detailzeichnung einer Steinzelle, mit Anschlüssen der Nachbarzellen und Tüpfelkanälen 33

34 Fruchtfleisch der Birne: Übersicht Anfärbung mit Safranin-Astrablau Die Steinzellen entstehen im Fruchtfleisch und bilden Steinzellennester Verband von Steinzellen Zelllumen Tüpfelkanal stark verdickte Sekundärwand Mittellamelle Parenchymzelle des Fruchtfleisches 34

35 Birne (Pyrus communis, Rosaceae) Quetschpräparat des Fruchtfleisches Detailzeichnung einiger Steinzellen im Verband 400x Vergrößerung Färbung mit Phloroglucin/HCl oder Safranin Lumen (leer: tote Zelle!) extrem stark und gleichmäßig verdickte Zellwand (färbt sich rot durch Lignin) typische Zeichnung Zellen aus dem Fruchtfleisch (Wände färben sich blau mit Astrablau durch Cellulose) Steinzelle Steinzelle oberhalb der Schnittebene Tüpfelkanal Lumen Schichtung der Sekundärwand 35

36 4 Kurspunkte mit jeweils Detailzeichnung von einigen Zellen im Verband Punkt #1: Holunder- bzw. Grünlilie-Spross Markparenchym Punkt #2: Begonie-Spross Eckenkollenchym Punkt #3: Grünlilie-Spross Sklerenchym Punkt #4: Birne-Fruchtfleisch Steinzellen 36

37 Viel Erfolg! 37