Cytologie

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Zellaufbau

Plasmodesmen

Was sind Plasmodesmen und welche Aufgabe erfüllen sie? In diesem Beitrag erklären wir dir den Aufbau und die Funktion von Plasmodesmen.

Du hast wenig Zeit und willst den Inhalt des Beitrags schnell verstehen? Dann schau dir gerne unser Video zum Thema an!

Inhaltsübersicht

Plasmodesmen einfach erklärt

Die sogenannten Plasmodesmen (Sg. Plasmodesmos), auch Plasmodesmata (Sg. Plasmodesma) genannt, sind kleine Plasmastränge in Pflanzenzellen .

Du kannst sie dir als Fäden aus der Grundsubstanz in Zellen (= Plasma) vorstellen. Sie führen durch Aussparungen (= Tüpfel) in der Zellwand  zu einer Nachbarzelle und schaffen so eine Verbindung. In der Mitte eines Plasmodesmos führt ein Zentralstrang namens Desmotubulus.

Die Hauptfunktion eines Plasmodesmos ist das Schaffen einer Verbindung zwischen zwei Pflanzenzellen. Über diese sogenannte Zell-Zell-Verbindung können Pflanzen zahlreiche Stoffe (z.B. Proteine, Lipide, …) transportieren und Informationen austauschen.

Definition

Plasmodesmen (eng. plasmodesma) sind Plasmastränge innerhalb von Pflanzenzellen. Ihr Name setzt sich aus dem griechischen plasmo („Gebilde“) und dem lateinischen desmos („Band“) zusammen.

Plasmodesmen Aufbau

Ein Plasmodesmos ist ein dünner Strang aus Plasma mit einem Durchmesser von etwa 30-50 nm. Umgeben ist er von einer Plasmamembran. Er führt durch kleine Aussparungen (= Tüpfel) in der Zellwand einer Pflanzenzelle zu einer Nachbarzelle und schafft so eine Verbindung (= Plasmabrücke).

%<img class="thumbimage" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Apoplast_and_symplast_pathways.svg/300px-Apoplast_and_symplast_pathways.svg.png" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Apoplast_and_symplast_pathways.svg/450px-Apoplast_and_symplast_pathways.svg.png 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Apoplast_and_symplast_pathways.svg/600px-Apoplast_and_symplast_pathways.svg.png 2x" alt="" width="300" height="212" data-file-width="1052" data-file-height="744" /> Beschriftung: Plasmodesmos zwischen zwei Pflanzezzellen, Alt Text: Plasmodesmen, Plasmodesmos, Pflanzenzelle, Plasmodesmata

Innerhalb der Pflanzenzelle können sich auch mehrere Plasmodesmen befinden.
Da sie während der Zellteilung%Verweis bestehen bleiben, sind sie in der Lage, die neu gebildeten Tochterzellen miteinander zu verbinden.

Abgesehen von den sogenannten Schließzellen enthalten wahrscheinlich alle Pflanzenzellen Plasmodesmen.
Schließzellen sind bohnenförmige Zellen mit Spaltöffnungen namens Stomata. Ihre Aufgabe ist insbesondere der Gasaustausch mit der umliegenden Luft durch Öffnen und Schließen der Stomata.

%<img class="alignnone size-medium wp-image-53885" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2020/06/Schließzell-300x167.png" alt="" width="300" height="167" />Beschriftung: Schließzelle mit Stoma, alt text: Schließzelle, Stoma, Plasmodesmen

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Plasmodesmen Tüpfel

Die Aussparungen innerhalb der Sekundärwand der Pflanzenzellen werden als Tüpfel bezeichnet. Durch eine weitere Verdickung der Wand entstehen dann sogenannte Tüpfelkanäle. Eine Tüpfelmembran oder auch Schließhaut schließt die Tüpfelkanäle gegen die Nachbarzellen ab.

%<img class="n3VNCb" src="https://www.spektrum.de/lexika/images/bio/faf6841_w.jpg" alt="Tüpfel - Lexikon der Biologie" width="213" height="125" data-noaft="1" /><img class="n3VNCb" src="https://o.quizlet.com/zuywo2ywksVl9O-GlpXohg.jpg" alt="Funktionale Anatomie der Pflanze Flashcards | Quizlet" width="167" height="128" data-noaft="1" />BEschriftung: Tüpfel, alt text: Tüpfel, Plasmodesmen, Tüpfelkanal

Desmotubulus

In seinem Inneren ist ein Plasmodesmos von einem Strang namens Desmotubulus durchzogen. Du kannst ihn dir als das Cytoskelett innerhalb der Plasmodesmen vorstellen.

Seine Bestandteile sind noch nicht gänzlich geklärt. Er könnte einerseits ein Teil des Endoplasmatischen Retikulums sein, andererseits kann er auch nur aus Proteinen bestehen.

Seine Funktionen sind die Stabilisierung des Plasmodesmenkanal und die Verbindung zum Endoplasmatischen Retikulum und den Zellmembranen anderer Zellen.

%<img class="thumbimage" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9a/Plasmodesmata_structure.svg/300px-Plasmodesmata_structure.svg.png" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9a/Plasmodesmata_structure.svg/450px-Plasmodesmata_structure.svg.png 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9a/Plasmodesmata_structure.svg/600px-Plasmodesmata_structure.svg.png 2x" alt="" width="104" height="147" data-file-width="744" data-file-height="1052" /><img class="n3VNCb" src="https://www.mdpi.com/ijms/ijms-20-02946/article_deploy/html/images/ijms-20-02946-g001.png" alt="IJMS | Free Full-Text | Plasmodesmata-Related Structural and ..." width="209" height="163" data-noaft="1" />Beschriftung: Desmotubulus als Zentralstrang, alt text: Desmotubulus, Plasmodesmen, Plasmodesmos

Plasmodesmen Funktion

Die wichtigste Funktion eines Plasmodesmos ist das Schaffen einer Verbindung zu anderen Zellen. Über diese sogenannte Zell-Zell-Verbindung kann die Pflanzenzelle zahlreiche Stoffe (Proteine, Lipide, …) transportieren und Informationen austauschen.

Der Stofftransport kann entweder allgemein über die Plasmodesmen, oder über den Desmotubulus ablaufen. Insbesondere er ist in der Lage, Lipide, Proteine, RNA und weitere Moleküle zur anderen Zelle zu transportieren.

Es gibt drei Möglichkeiten, wie der Desmotubulus die Stoffe transportieren kann:

Zum einen kann er sie entlang seiner Membran bewegen. Zum anderen kann er den Stofftransport durch den zytoplasmatischen Bereich der Plasmodesmen steuern. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, die Stoffe durch seinen Innenraum (= Lumen) zu transportieren.

Vor allem bei Letzterem ist er in der Lage, die Größe der weitergeleiteten Stoffe durch seinen Durchmesser zu begrenzen.

%<img class="n3VNCb" src="https://www.researchgate.net/profile/Chih-hang_Wu/publication/51075748/figure/fig1/AS:277250453852172@1443113067972/Schematic-representation-of-plant-plasmo-desmata-Plasmodesmata-are-channels-that.png" alt="Schematic representation of plant plasmo- desmata. Plasmodesmata ..." width="367" height="230" data-noaft="1" />Beschriftung: Stofftransport über Plasmodesmen, alt text: Plasmodesmen Funktion, Stofftransport, Pathogene, Desmotubulus

Neben den genannten Stoffen können über einen Plasmodesmos ebenfalls Pathogene transportiert werden.
Unter einem Pathogen kannst du dir einen krankheitserregenden oder krankheitsauslösenden Stoff wie zum Beispiel einen Virus oder ein Bakterium vorstellen. Dieser ist dann in der Lage, von Zelle zu Zelle zu wandern und sich in der Pflanze zu verbreiten.

So können verschiedene Krankheitsbilder in der Pflanze wie zum Beispiel eine Verformung der Blätter, eine Verkleinerung der Blüte oder Wachstumsstörungen auftreten.

Für den Stofftransport innerhalb der Pflanzenzelle existieren zwei unterschiedliche Wege namens Apoplast und Symplast. Diese beiden Transportwege werden durch die Plasmodesmen jeweils voneinander abgetrennt.

%<img class="thumbimage" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Apoplast_and_symplast_pathways.svg/300px-Apoplast_and_symplast_pathways.svg.png" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Apoplast_and_symplast_pathways.svg/450px-Apoplast_and_symplast_pathways.svg.png 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Apoplast_and_symplast_pathways.svg/600px-Apoplast_and_symplast_pathways.svg.png 2x" alt="" width="300" height="212" data-file-width="1052" data-file-height="744" />Beschriftung: Apoplast (durch Zellwand) und Symplast (durch Cytoplasma), alt text: Apoplast, Symplast, Plasmodesmen, Zellwand, Cytoplasma

Apoplast

Der Apoplast bezeichnet den Raum außerhalb des Protoplasten . Dieser Raum besteht aus den Zellwänden und allen Zellzwischenräumen.

Über den Apoplasten ist die Zelle in der Lage, verschiedenste Moleküle oder Mineralien aufzunehmen. Das können zum Beispiel Wasser oder Magnesium sein. Beides erhält die Pflanze vom Boden. Diese Stoffe werden dann über die Zellwände verbreitet.

Symplast

Der zweite Transportweg geht über den sogenannten Symplasten. Er bezeichnet den Bereich, der das Innere der Zellen durch das Cytoplasma miteinander verbindet.

Über den Symplast können Moleküle und Mineralien direkt zwischen den jeweiligen Protoplasen weitergegeben werden. Diese Weitergabe erfolgt hier nicht über die Zellwand, sondern direkt über die Plasmodesmen.

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