Cytologie

Plastiden

In diesem Beitrag erklären wir dir, was Plastiden sind, wie sie entstehen und welche verschiedenen Plastidentypen existieren.

Schau dir gerne unser zugehöriges Video zum Thema an, um den Inhalt dieses Beitrags noch schneller zu verstehen!

Inhaltsübersicht

Plastiden einfach erklärt

Als Plastiden kannst du unterschiedliche Zellorganellen in Pflanzenzellen oder Algen bezeichnen, die aus endosymbiontisch lebenden Zellen entstanden sind. Da Plastiden nicht in tierischen Zellen vorkommen, sind Mitochondrien keine Plastiden.

Sie sind meistens, wie auch die Mitochondrien und der Zellkern , von einer doppelten Membran umgeben. Außerdem enthalten sie eine eigene, ringförmige DNA,  Ribosomen  und können sich durch Teilung vermehren.

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Plastid

In Pflanzenzellen existieren verschiedenste Plastidentypen. Vier wichtige dieser Typen sind die sogenannten Chloroplasten , die Proplastiden, die Leukoplasten und die Chromoplasten.

Definition

Plastiden (eng. plastids) sind endosymbiontisch entstandene Lebewesen in Pflanzenzellen und Algen. Ihr Name stammt von dem griechischen plastós („geformt“).

Plastiden Entstehung

Die Entstehung der Plastiden kannst du durch die sogenannte Endosymbiontentheorie erklären.

Diese geht davon aus, dass Plastiden und Mitochondrien aus eigenständigen prokaryotischen Lebewesen entstanden sind. Die Prokaryoten sind eine Endosymbiose mit einer anderen Zelle eingegangen. Im Laufe der Zeit entwickelte sich diese Vereinigung zu eigenen Zellorganellen weiter. Das ist auch der Grund, warum die genannten Organellen eine eigene Erbinformation und Ribosomen im Matrixraum besitzen.

Plastiden Aufbau

Alle Plastiden enthalten ein eigenes Genom. Dieses sogenannte Plastom besteht aus einer ringförmigen DNA namens Plastiden-DNA. Neben einer eigenen DNA verfügen sie außerdem über eigene Ribosomen (= Plastoribosomen).

All diese Bestandteile liegen in einer plasmaartigen Flüssigkeit, dem Stroma. Dieses Stroma ist meistens von einer doppelten Membran umgeben. In einigen Fällen können Plastiden auch bis zu vier Membranen (= komplexe Plastiden) besitzen.

In einer Pflanzenzelle können ein oder mehrere Plastiden vorliegen.
Wenn mehr als ein Plastid enthalten ist, sind diese meistens über schlauchartige Ausstülpungen namens Stromuli verbunden. Diese dienen zum Stoffaustausch oder zur Kommunikation.

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Plastiden und Stromuli

Plastiden Funktion

Die verschiedenen Plastidentypen erfüllen ebenfalls unterschiedliche Funktionen innerhalb der Zelle.

Die wohl wichtigsten Funktionen der Plastiden sind das Betreiben der Photosynthese (Chloroplasten) und die Färbung der Pflanzenzellen (Chloroplasten, Chromoplasten). Außerdem sind einige Arten (Leukoplasten) in der Lage, verschiedene Stoffe wie Proteine, Lipide und Stärke zu speichern.

Plastidentypen

Je nach Aufbau und Funktion kannst du zwischen mehreren Plastidentypen unterscheiden. Die meisten dieser Typen sind aber theoretisch ineinander umwandelbar (= Plastidenmetamorphose).

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Typen von Plastiden

Proplastiden

Du kannst dir ein Proplastid als eine Art Vorläufer der Plastiden vorstellen. Er befindet sich meistens in jungen, undifferenzierten Zellen. Eine undifferenzierte Zelle (= meristematische Zelle) ist eine Zelle, die sich noch nicht auf eine bestimmte Aufgabe spezialisiert hat.

Proplastiden sind farblos und mit einer Größe von nur etwa 1 \mu m relativ klein. Der Proplastid kann sich zu mehreren Plastidentypen weiterentwickeln.

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Entwicklung eines Chloroplasten oder Etioplasten aus einem Proplastid

Chloroplasten

Aus dem Proplastid kann sich durch Lichteinwirkung ein Chloroplast entwickeln.
Chloroplasten
findest du in allen photosynthese-aktiven Zellen. In ihrem inneren enthalten sie das sogenannte Chlorophyll . Dieser natürliche Farbstoff verleiht den Pflanzenzellen, die mit Chloroplasten versehen sind, ihre grüne Farbe. Außerdem absorbiert er Lichtenergie und wandelt diese in chemische Energie in Form von ATP um. Diese chemische Energie kann der Chloroplast für die Photosynthese nutzen.

Etioplasten

Ein Etioplast ist ein Plastid, das sich aus Proplastiden oder Chloroplasten weiterentwickelt, die nicht (mehr) dem Licht ausgesetzt werden. Da sie kein Chlorophyll bilden, sind sie farblos und betreiben auch keine Photosynthese.

Durch die Dunkelheit verändert sich außerdem die innere Struktur der Etioplasten. In ihrem Inneren haben sie einen sogenannten Prolamellarkörper. Diesen kannst du dir als eine kristalline Struktur vorstellen, die unter anderem das Vorläuferpigment von Chlorophyll enthält. Außerdem enthält der Etioplast sogenannte Prothylakoide. Ein Prothylakoid ist ein Vorläufer der Thylakoide in den Chloroplasten.

Wegen dieser genannten Bestandteile kann sich der Etioplast durch Bestrahlung mit Licht zu einem Chloroplasten entwickeln.

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Etioplast Aufbau

Gerontoplasten

Die Gerontoplasten entwickeln sich aus den Chloroplasten. Sie entstehen, wenn sich das Chlorophyll in einem alternden Chloroplasten abbaut. Dieser Übergang wird durch das Enzym „Pheide a oxygenase“ (PaO) ausgelöst.

In seinem Inneren enthält er, wie auch die meisten anderen Plastidentypen, kleine Lipidtröpfchen. Diese sogenannten Plastoglobuli können Stoffe wie zum Beispiel Phospholipide, Proteine oder auch Teile der Farbstoffe enthalten.

Im Gerontoplast liegen Farbstoffe namens Carotinoide, welche die Pflanzenzelle gelblich färben. Deshalb findest du Gerontoplasten vor allem in Blättern, die sich im Herbst von grün (Chloroplast) nach gelb (Gerontoplast) verfärben.

Chromoplasten

Ein Chromoplast entsteht entweder aus einer Umwandlung von Chloroplasten/Leukoplasten oder direkt aus den Proplastiden.

Er enthält natürliche Farbstoffe namens Xantophylle oder Carotine, welche du zusammen zu den Carotinoiden zusammenfassen kannst. Deshalb gehört er, wie auch schon der Chloroplast, zu den sogenannten Chromatophoren. Damit kannst du alle Plastiden bezeichnen, die Farbpigmente besitzen.
Diese Pigmente sind beim Chromoplasten in der Lage, die Pflanzenzelle gelb, rot oder orange zu färben. Aus diesem Grund findest du die Chromoplasten vor allem in Gemüsesorten (z.B. Karotten), Früchten (z.B. Tomaten) und Blütenblättern (z.B. Rose).

Du kannst den Aufbau eines Chromoplasten in vier Strukturen einteilen:

  • Tubulärer Typ: Die Chromoplasten haben eine röhrenförmige Struktur und sind von einer Hülle aus Lipiden und dem Protein Fibrillin umgeben.
  • Globulärer Typ: Der globuläre Typ enthält mehrere Plastoglobuli aus Lipiden, in denen die Farbpigmente gelagert sind.
  • Kristalloider Typ: Diese Chromoplasten haben meistens eine rechteckige Struktur.
  • Membranöser Typ: Hier dienen die Membranen als die Träger der Farbpigmente.

Chromoplasten betreiben keine Photosynthese. Die Färbung der Blütenblätter dient unter anderem zum Anlocken von Tieren und Insekten (z.B. Käfer und Bienen). Diese sind in der Lage, die Blüten zu bestäuben und die Samen auszubreiten.

Leukoplasten

Die sogenannten Leukoplasten entstehen ebenfalls aus den Proplastiden. Sie enthalten grundsätzlich keinen Farbstoff und sind deshalb auch photosynthese-inaktiv.

Ihre wichtigste Funktion ist das Speichern von Stärke/Stärkekörnern (Amyloplast), Lipiden (Elaioplast) und Proteinen (Proteinoplast).

Amyloplasten

Die Amyloplasten sind eine Form der Leukoplasten. Sie sind für die Umwandlung von Monosacchariden (Einfachzucker) in Stärke und für die anschließende Speicherung zuständig.

Du findest die Amyloplasten vor allem in Speicher- und Reserveorganen wie zum Beispiel Wurzeln oder Knollen (z.B. Kartoffeln).

Elaioplasten

Die sogenannten Elaioplasten werden oft auch Ölkörper genannt. Sie sind für die Synthese und Speicherung von Fettsäuren und weiteren Lipiden zuständig.

Du findest sie oft in sogenannten Lebermoosen und in den Blättern von Zitrusfrüchten, wie zum Beispiel den Zitronen.

Proteinoplasten

Die dritte Gruppe der Leukoplasten sind die sogenannten Proteinoplasten. Wie der Name schon sagt, ist ihre Funktion die Speicherung von Proteinen und Enzymen.

Enthalten sind die Proteinoplasten vor allem in verschiedenen Samen, wie zum Beispiel in Paranüssen, Erdnüssen und Hülsenfrüchten.

Weitere Typen

Neben den beschriebenen Plastiden existieren auch noch weitere Typen.

Einer dieser Typen sind die sogenannten Rhodoplasten.
Ein Rhodoplast ist eine besondere Art der Chloroplasten in Rotalgen. Er kann verschiedene Formen haben (linsen- scheiben- oder eiförmig) und enthält das Chlorophyll a (Chlorophyll b und c fehlen). Da Rhodoplasten eine große Ähnlichkeit zu den Chloroplasten aufweisen, wird der Begriff Chloroplast meist als Synonym verwendet.

Eine weitere Art der Chloroplasten sind die sogenannten Kleoptoplastiden. Diese können von Organismen aufgenommen und zur Photosynthese verwendet werden. Da sie nur eine Lebensdauer von wenigen Tagen haben, werden sie regelmäßig ersetzt.

Die Apicoplasten sind chloroplastenähnliche Kompartimente vor allem in parasitischen Einzellern. Sie sind von vier Membranen umgeben und besitzen ein Genom ähnlich zum Chloroplastengenom von Grünalgen.

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