Zellwand Flashcards Preview

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Flashcards in Zellwand Deck (22):
1

Fkt. und Wirkung der Zellwand

Primärwand: ausgezeichnet durch hohe Elastizität und Reißfestigkeit
• Kontrolle des Zellvolumens, erlaubt dynamische Expansion und Wachstum
• Mechanische Stärke (Exoskelett), sekundäre Zellwand mit Lignin • Bestimmung der Zellform, Bestimmung der Morphologie
• Toleranz des Turgordrucks (des hydrostatischen Drucks)
• Adhäsion der Zellen: Zellwände kleben Zellen zusammen
• Zur Kommunikation zwischen Zellen über Plasmodesmata
• In Samen: ZW-Polysaccharide: Nahrungsreserve
• Signalmoleküle: ZW-Polysaccharide
• strukturelle Barriere gegen Pathogene und zur Abschreckung
von Herbivoren

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Bestandteile der Zellwand

Cellulose
Hemicellulosen
Pektine
Glykoproteine
Lignin

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Strukturmodell einer
Cellulosemikrofibrille

Hochkristalline Bereiche wechseln sich mit weniger geordneten Glucanen (amorphen Bereiche) ab

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Hemicellulose

Im Gegensatz zu den Cellulosemikro- fibrillen: Hemicellulose sind flexible Polysaccharide
• Diese formen Verbindungen zwischen den MikrofibrillenNetzwerk
• aber halten auch Mikrofibrillen in einem Abstand zueinander
• Seitenketten verhindern die Assemblierung zu kristallinen Strängen
• Über Wasserstoffbrückenbindung stabilisieren sie die Mikrofibrillen

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Pektine

Bilden ein hydratisiertes Gel, die Zellwandmatrix, in die das Cellulose- Hemicellulose-Netzwerk eingebettet ist. • Verhindern Aggregation und Kollaps des Mikrofibrillen-Netzwerkes
• Pektine bestimmen die Porösität der Zellwand für Makromoleküle, die durch die Zellwand diffundieren

Arabinane,
Homogalcturonan

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Primärwand

Flächenzunahme gleichzeitiger Einbau von ZW-Material und Dehnung/Streckung

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Sekundäre Zellwand

spezialisierte Struktur nach Beendigung des Zellwachstums z.B. Xylem: verstärkt durch Lignin

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Mittellamelle

Verbindet die Zellwände, Zusammensetzung unterscheidet sich von der der restlichen Zellwand: hoher Pektingehalt

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Cellulose-Synthase-Rosetten

zur sekundären Wandverdickung

Eine Rosette besteht aus 6 Unterein- heiten; jede aus 6 CesA-Proteinen; d.h. es können gleichzeitig 36 Celluloseketten gebildet werden, die sich zu einer Mikrofibrille vereinen

Die Rosetten bestehen aus zwei Arten von CesA-Proteinen (a und b); Die a-Untereinheit existiert in zwei verschiedenen Isoformen

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Cellulose-Synthese

Die Synthese der Cellulosemikrofibrillen erfolgt an der Plasmamembran in großen Proteinkomplexen, den Rosetten, in den sich zahlreiche Cellulose-Synthase-Einheiten befinden, die die beta-D- Glucane herstellen.
Saccharose-Synthase stellt das Substrat für die Cellulose-Synthese zur Verfügung
UDP-Glucose ist die aktivierte Form für die Cellulosesynthese. UDP-Glucose wird durch die Saccharose-Synthase hergestellt.

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Strukturbildende Glykol-Proteine

1. Strukturproteine : Vernetzung der Komponenten der Zellwand • In Zellwänden verschiedene Arten von Strukturproteinen
• Strukturbildende Funktion in der Zellwand.
• Deshalb besondere Struktur der Proteine
• Die Proteinklassifizierung nach ihren dominanten Aminosäureresten: • das Hydroxyprolin-reiche Glykoprotein (HRGP)
• das Glycin-reiche Protein (GRP)
• das Prolin-reiche Protein (PRP)
• Viele Proteine sind hoc

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Extension

Strukturbildende Glyko-Proteine der pflanzlichen Zellwand

umfangreich glykosyliert, strukturelle Rolle oder assistiert bei der Assemblierung der Zellwandkomponenten

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PRP

Strukturbildende Glyko-Proteine der pflanzlichen Zellwand

Prolin-reiches Protein
schwach glykosyliert

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HRGP

Strukturbildende Glyko-Proteine der pflanzlichen Zellwand

Hydroxyprolin-reiches Glykoprotein
moderat glykosyliert

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Nicht-strukturelle Proteine in der Zellwand

In der Zellwand auch
1. Arabinogalactan-Proteine (AGPs), die sind wasserlöslich, und stark glykosyliert
• AGPs fungieren in der Zellanheftung und Zellsignalgebung
2. Wenige Enzyme, z.B. – Pektinasen
– Phosphatasen

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Polarität des diffusen Wachstums

Die Orientierung neu eingelagerter Cellulosemikrofibrillen bestimmt die Richtung der Zeltdehnung

Verstärkung der Zellwand durch zufällig ausgerichtete Mikrofibrillen: Ausdehnung in alle Richtungen: Kugelbildung
B) Bei gleicher Orientierung und damit Orientierung in der Längsachse der Zelle, dann longitudinale Ausdehnung der Zelle, im rechten Winkel zur Ausrichtung der Mikrofibrillen

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Zellwände und Dehnungswachstum

Definition von Wachstum: irreversible Volumenzunahme
durch
1. Aufnahme des Wassers in die Vakuolen
2. irreversible Dehnung der durch den Turgor elastisch
gespannten Zellwand

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Turgor

hydrostatischer Druck der Zelle, der die Zellwand spannt und für die plastische Dehnung bei der
Wasseraufnahme in den Protoplasten sorgt.

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Zellwandausdehnung

Bei Zellwandausdehnung:
Auflagerung von neuen, kompakten Wandschichten mit parallelen Fibrillen (senkrecht zur Wachstumsrichtung) an der Plasmamembranseite auf die Wand.
damit konstante Zellwanddicke.
Jede Schicht wird durch eine jüngere verdrängt und passiv nach außen verlagert. Längsstreckung und Umorientierung zur Längsrichtung.

Zuerst sorgen die Xyloglukan- auftrennenden Enzyme für eine „Entspannung“

Dann sorgt der innerzelluläre Turgor für eine Trennung der Mikrofibrillen

Die Expansion wird fortgesetzt, bis die Xyloglukane wieder zusammen- genäht und bis zu ihrem vollständigen Ausmass gespannt sind.

Wegen der Ausdehnung bleibt die Wanddicke trotz Neusynthese gleich

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Dehungswachstum Formel

G R = m (P – Y)
Zellwachstumsrate (G x R)
(bedingt durch die Zunahme des Wasservolumens)
ist abhängig vom Turgordruck (P),
der einen Grenzwert Y (Dehnungsschwellenwert) überschreiten kann, damit sich die Wand ausdehnen wird.
Dann wird die Struktur der Zellwand kurzzeitig gelockert (Streßrelaxation) und die Dehnbarkeit erhöht
(m = Extensibilität der Zellwand).

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Zsmhang Zeltform und Mikrotubulianordnung

Transversale Cellulosefibrillen (Versteifungsleisten) verhindern lokales
Dickenwachstum und verlaufen parallel zu den Mikrotubuli

Zerstörung der cortikalen Mikrotubuli vermindert Längenwachstum und steigert die radiale/laterale Zelldehnung

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Zellwandsynthese

Orientierung und Sammlung sekretorischen Vesikel in der Mittelzone
• Fusion zum tubulären-vesikulären Netzwerk (TVN).
• Einschluss einer proteinreichen verschwommenen Matrix.
• Lieferung der Vesikel und Synthese der Poly- saccharide  Entstehung eines Netzwerk.
• Die Entwicklung der neuen Zellwand erfolgt von der Mitte zur angrenzenden Zellwand