Mikroskopische Ansicht und Grundstrukturen der Zelle

Die Pflanzenzelle und Tierzelle unterscheiden sich in ihrem Aufbau, was bereits unter dem Lichtmikroskop erkennbar ist.

Gemeinsame Strukturen

• Zellmembran: Grenzt die Zelle nach außen ab und regelt den Stoffaustausch (Sauerstoff, Nährstoffe, Abfallstoffe)
• Zellplasma: Enthält die Zellorganellen und ist Ort für Stoffwechselvorgänge
• Zellkern (Nukleus): Steuerzentrale der Zelle

Besonderheiten der Pflanzenzelle

• Zellwand: Gibt der Zelle Festigkeit durch Cellulose und ermöglicht Stoffaustausch über Poren
• Chloroplasten: Verantwortlich für die Photosynthese
• Zellvakuole: Speichert Wasser und Reservestoffe, bestimmt den Innendruck (Turgor)
• Weitere Plastiden:
  • Leukoplasten: Speichern Glukose in Form von Stärke
  • Chromoplasten: Enthalten Farbstoffe (rot, gelb) in Blüten und Früchten

Elektronenmikroskopische Ansicht

Im elektronenmikroskopischen Bild sind weitere Strukturen erkennbar:

• Kernbestandteile: Kernhülle, Kernporen, DNA (Chromatin), Kernkörperchen, Kernplasma
• Zellorganellen: Endoplasmatisches Retikulum (glatt/rau), Mitochondrien, Golgi-Apparat, Vesikel, Ribosomen, Lysosomen, Zentriolen

Wichtiger Unterschied: Die Pflanzenzelle unterscheidet sich von der Tierzelle hauptsächlich durch das Vorhandensein einer Zellwand, Chloroplasten und einer großen zentralen Vakuole. Diese Strukturen fehlen in Tierzellen vollständig.


Zellkern und Membransysteme der Zelle

Der Zellkern (Nukleus)

Aufbau:

• Meist kreisförmig und gut sichtbar
• Normalerweise ein Zellkern pro Zelle
• Ausnahmen: Rote Blutkörperchen (kein Kern), quergestreifte Skelettmuskulatur (bis zu 100 Kerne)

Funktion:

• Enthält die gesamte Erbsubstanz (DNA)
• Steuert sämtliche Stoffwechselvorgänge
• Kontrolliert Wachstum und Zellteilung

Endoplasmatisches Retikulum (ER)

Aufbau:

• Ausgedehntes System von Membransäcken (Zisternen)
• Steht mit vielen Zellorganellen in Verbindung, besonders mit dem Zellkern

Funktion:

• Raues ER (RER):
  • Eiweißsynthese (Proteine werden gebaut)
  • Intrazellulärer Stofftransport
  • Calcium-Speicher
• Glattes ER (SER):
  • Herstellung von Lipiden (Fetten)
  • Intrazellulärer Stofftransport
  • Ebenfalls Calcium-Speicher

Golgi-Apparat

Aufbau:

• Ähnelt dem ER, besteht aus aufeinandergestapelten flachen Membransäcken
• Besitzt eine Polarität mit zwei Seiten:
  • Bildungsseite: Zum ER zugewandt, empfängt Vesikel mit Syntheseprodukten
  • Sekretionsseite: Zur Zellmembran zugewandt, schnürt Golgi-Vesikel ab

Funktion:

• Modifiziert Membranproteine und Membranlipide durch Zuckerketten
• Erzeugt dadurch Glykoproteine und Glykolipide, die für Zellmembran und Lysosomen wichtig sind

Schlüsselkonzept: Das Endomembransystem der Zelle, bestehend aus ER und Golgi-Apparat, funktioniert wie eine zelluläre Fabrik. Im ER werden Produkte hergestellt, die dann zum Golgi-Apparat transportiert und dort weiterverarbeitet werden, bevor sie ihren endgültigen Bestimmungsort erreichen. Dies ist sowohl in der Pflanzenzelle als auch in der Tierzelle zu finden.

Energieproduzierende Organellen und Zellvergleich

Mitochondrien - "Kraftwerke der Zelle"

Aufbau:

• Von zwei Membranschichten umgeben:
  • Äußere Membran (glatt)
  • Innere Membran mit zahlreichen Einfaltungen (Cristae)
• Matrix im Inneren enthält:
  • Mitochondriale DNA (vererbt über die Mutter)
  • Eigene Ribosomen
  • Enzyme für Kohlenhydrat- und Lipidstoffwechsel

Funktion:

• Zellatmung: Gewinnung von Energie aus Nährstoffen mithilfe von Sauerstoff
• Produktion von ATP (universeller Energieträger aller Zellen)
• Reaktion: Traubenzucker + O₂ → Wasser + CO₂ + ATP

Chloroplasten - "Solaranlagen der Pflanzenzelle"

Aufbau:

• Von zwei Membranschichten umgeben
• Im Inneren flüssiges Stroma mit:
  • Eigener DNA und Ribosomen
  • System aus flachen Hohlräumen (Thylakoiden)

Funktion:

• Photosynthese: Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie
• Reaktion: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Vergleich von Tier- und Pflanzenzellen

Weitere Zellorganellen

• Peroxisomen: Am kleinsten, entstehen durch Teilung
• Lysosomen: Entstehen durch Abschnürung vom Golgi-Apparat
• Vakuole: In Pflanzenzellen groß, entsteht durch Fusion von ER und Golgi-Apparat

Mikroskopie

• Lichtmikroskop (LM): Farbige Bilder, lebende Objekte, bis 2000-fache Vergrößerung
• Elektronenmikroskop (EM): Schwarz-weiß-Bilder, nur tote Zellen, höhere Vergrößerung

Merkhilfe: Die Pflanzenzelle unterscheidet sich von der Tierzelle durch "die 3 Ws": Wand, Wasser (große Vakuole) und Werkstatt (Chloroplasten für die Photosynthese). Mit diesem Merkspruch kannst du dir den Vergleich Tier- und Pflanzenzelle leicht einprägen.