Zellwand
Wie die Zellwand aufgebaut ist und welche Funktionen sie erfüllt, erfährst du hier und in unserem Video !
Inhaltsübersicht
Zellwand einfach erklärt
Eine Zellwand ist eine dicke Hülle, die Pflanzenzellen, prokaryotische Zellen (Bakterienzellen und Archaeen) und Pilzzellen umgibt. Tierzellen besitzen keine Zellwände.
Die pflanzlichen Zellwände sind aus vier Bestandteilen aufgebaut. Von außen nach innen sind das die:
- Mittellamelle
- Primärwand
- Sekundärwand
- Tertiärwand
Diese bestehen vor allem aus den Polysacchariden Cellulose, Pektin, dem Biopolymer Lignin und verschiedenen Strukturproteinen.
Die wichtigsten Funktionen einer Zellwand sind der Schutz des Cytoplasmas und die Stabilisierung der Zellform. Außerdem ist sie in der Lage, durch ihre semipermeablen (halbdurchlässigen) Eigenschaften den Druck innerhalb der Zelle zu steuern. Das passiert durch Wasseraufnahme und -abnahme.
So kann sie ein Austrocknen, aber auch ein Platzen der Zelle verhindern. Weiterhin ist die Zellwand in der Lage, unter anderem Kohlenhydrate für den Stoffwechsel zu speichern.
Zellwand Aufbau
Grundsätzlich ist die Zellwand aus sogenannten Polymeren aufgebaut. Das sind große Moleküle (= Makromoleküle), die aus kleineren Bausteinen (= Monomere) bestehen. Ein bekanntes Beispiel für Polymere sind die sogenannten Polysaccharide.
Die pflanzliche Zellwand besteht aus vier Schichten. Von außen nach innen sind das die Mittellamelle, die Primärwand, die Sekundärwand und die Tertiärwand.
Mittellamelle
Die Mittellamelle ist eine relativ dünne Schicht. Sie besteht aus Pektinen oder auch Pektinstoffen. Das sind pflanzliche Polysaccharide. Diese findest du in der Natur in besonders hoher Konzentration in den Schalen von Zitrusfrüchten wie Zitronen oder Limonen.
Die Pektine verleihen der Mittellamelle eine gel-artige Struktur. Dadurch dient sie sozusagen als „Kleber“ zwischen zwei benachbarten Zellen.
Primärwand
Die Primärwand besteht vor allem aus Pektinen, dem Polysaccharid Cellulose (Zellulose) und Proteinen wie zum Beispiel Glykoproteinen. Außerdem kommen in ihr Gemische aus mehreren Polysacchariden namens Hemicellulose vor.
Die Form der Primärwand ist eher elastisch. Dabei entsteht sie durch sogenannte Mikrofibrillen nach der Zellteilung und während des Zellwachstums. Dann lagern sich diese nämlich in einer zufälligen Struktur auf der Mittellamelle an. Dabei sind Mikrofibrillen faserige Strukturen, die mit einem Anteil von 8-14% vor allem aus Cellulose bestehen. Miteinander verbunden sind sie durch Wasserstoffbrücken .
Die Matrix, in der die Cellulosefibrillen eingelagert sind, besteht vor allem aus Pektin und Hemicellulose. Dadurch ergibt sich ein stabiles Netzwerk. Darin sind dann unter anderem verschiedene Strukturproteine wie zum Beispiel die Extensine eingebettet.
Sekundärwand
Nachdem die Zelle ihr Wachstum beendet hat, bildet sich die sogenannte Sekundärwand. Sie ist wesentlich dicker und stabiler als die Primärwand und nicht mehr wirklich elastisch verformbar.
Die Sekundärwand besteht ebenfalls aus Cellulosefibrillen und Hemicellulosen. Die Fibrillen liegen nun jedoch nicht mehr in einer zufälligen Struktur vor. Sie werden stattdessen parallel zueinander in mehreren Schichten aufgelagert. Diese Schichten überkreuzen sich dabei.
Die Matrix besteht nun unter anderem aus Lignin. Dieses Biopolymer ist einer der wesentlichen Bestandteile, die für die Druckfestigkeit und Beständigkeit der Zellwand verantwortlich sind.
In der Sekundärwand befinden sich außerdem mehrere Aussparungen (= Tüpfel), die zum Stoffaustausch zwischen benachbarten Zellen dienen.
Übrigens: Die Sekundärwand spielt auch beim Stoffwechsel eine entscheidende Rolle, da in ihr zum Beispiel Kohlenhydrate gelagert werden können.
Tertiärwand
Die innerste Schicht der Zellwände ist die Tertiärwand. An sie schließt sich die Zellmembran an.
Die Tertiärwand ist eine dünne Schicht und besteht zu einem großen Teil aus Lignin, Pektinen und Hemicellulosen. Dadurch ist sie besonders resistent gegen enzymatische und chemische Einwirkungen.
Zellwand Funktion
Die Zellwand hat einige Funktionen. Die drei wichtigsten darunter sind:
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Schutz des Innenraums der Zelle vor Zerstörung und fremden Einflüssen.
Diese fremden Einflüsse können etwa durch den Kontakt mit Viren, Bakterien oder Pilzen entstehen. Sie können krankheitserregend oder krankheitsauslösend für die Pflanzenzelle sein.
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Stabilisierung der gesamten Zelle.
Diese Stabilität entsteht größtenteils durch das Entgegenwirken zum sogenannten osmotischen Druck . Den kannst du dir als einen Druck im Zellinneren vorstellen. Er entsteht, wenn die Konzentration gelöster Teilchen (z. B. Salze) im Innenraum höher ist als im umgebenden Lösungsmittel (meist Wasser).
Dadurch strömt das Wasser durch die semipermeable Membran in die Zelle, wodurch sich insbesondere der Druck des Zellsafts in der Vakuole (= Turgordruck) nach außen erhöht. Die Zellwand erzeugt einen dazu entgegengesetzten Druck, sodass die Pflanzenzelle besonders stabil wird.
Prinzipiell ist die ausgewachsene Zellwand an sich sehr wenig dehnbar. Trotzdem kann sie in Kombination mit der Membran auf eine leichte Ausdehnung der Zelle reagieren. Das kann etwa der Fall sein, wenn zu viel Wasser aufgenommen wurde.
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Regulierung des Stoffwechsels.
Sie kann beispielsweise Kohlenhydrate speichern und über die Plasmodesmen zu weiteren Zellen transportieren. Außerdem ist sie in der Lage, durch ihre halbdurchlässige Membran Wasser aufzunehmen oder abzugeben und so die Zelle vor der Austrocknung zu bewahren.
Bakterien Zellwand
Wenn von einer Zellwand gesprochen wird, bezieht sich das meistens auf Pflanzenzellen.
Doch auch Prokaryoten wie zum Beispiel Bakterien können eine Zellwand besitzen. Sie trennt hier die Zelle von ihrer Umgebung. Während die Zellwand der Pflanzen vor allem aus Cellulose besteht, enthält die Wand der Bakterien vor allem Murein. Dieses ist ein sogenanntes Peptidoglykan, also eine Kombination aus Aminosäuren (Peptid ) und Zuckern.
Gramfärbung bei Bakterien
Du kannst die Zellwände von Bakterien nach der sogenannten Gramfärbung klassifizieren. Zuerst färbst du die zu analysierenden Bakterien mit einem basischen Farbstoff, meist ist das Kristallviolett. Danach behandelst du sie mit Ethanol.
Da sich der Farbstoff darin auflösen kann, bilden sich zwei Gruppen:
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Grampositive Bakterien
Sie besitzen eine dicke Zellwand aus mehreren Mureinschichten. Der Farbstoff kann sich nicht durch diese dicke Wand ins Zelläußere bewegen. Weil er sich deswegen auch nicht im Ethanol lösen kann, bleibt die Färbung dieser Bakterien erhalten.
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Gramnegative Bakterien
Diese Bakteriengruppe hat dagegen eine relativ dünne Zellwand. Der Farbstoff kann die dünne Wand passieren und wird im Ethanol ausgewaschen. Deshalb besitzen gramnegative Bakterien bei diesem Test auch keine Färbung.
Auch in den Bakterien dient die Zellwand zur Aufrechterhaltung der Struktur und zum Schutz vor anderen schädlichen Bakterien oder Umwelteinflüssen.
Pilze Zellwand
Die Zellwand der Pilze besteht aus dem Chitin. Dieses ist wie auch Cellulose ein Polysaccharid. Es kommt neben den Pilzen auch in verschiedenen Insektenarten vor.
Wie auch schon bei den Pflanzen und den Bakterien dient die Zellwand der Pilze zum Schutz vor Fremdkörpern. Dazu zählen zum Beispiel schädliche Bakterien. Aber auch die Stabilisierung ihrer Form ist eine Funktion der Zellwand.
Zellwand — häufigste Fragen
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Was ist eine Zellwand einfach erklärt?
Die Zellwand ist eine dicke Hülle, die Pflanzenzellen, prokaryotische Zellen und Pilzzellen umgibt. Sie besteht aus vier Schichten und hat eine schützende und stabilisierende Funktion.
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Welche Zellwand Funktion gibt es?
Eine Zellwand hat zwei grundlegende Funktionen.
1. Stabilisierung der Zelle und Entgegenwirken zum osmotischen Druck.
2. Schutz der Zelle vor äußeren Einflüssen, wie z. B. Viren, Bakterien oder Pilzen.
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Wie ist der Zellwand Aufbau?
Zellwände bestehen aus Polymeren. Dabei sind pflanzliche Zellwände hauptsächlich aus Zellulosefibrillen aufgebaut. Diese befinden sich in einer Matrix aus Hemizellulosen, Pektinen, Proteinen und teilweise auch Lignin.
Pflanzenzelle
Die Zellwand kommt also besonders häufig bei Pflanzenzellen vor. Aber sie ist nicht der einzige Bestandteil, aus denen sich diese Zellen zusammensetzen. Was sich noch alles in einer Pflanzenzelle befindet und wie sie sich von einer tierischen Zelle unterscheidet, erfährst du in diesem Video .
