Plastiden

Plastiden – gut sichtbare Organelle in der Pflanzenzelle

Als Plastiden bezeichnen sich Zellorganelle der Pflanzen und Algen. Die gehen aus endosymbiotisch existierenden Zellen hervor. Endosymbiotisch bedeutet, ein einzelliges Lebewesen nimmt ein anderes einzelliges Lebewesen in sich auf. Durch die zusätzlichen Bestandteile entsteht eine höhere Lebensform. Die Fotosynthese benötigt Plastiden. Sie verfügen über ein ovales Genom (Plastom) und besitzen Ribosomen (Plastoribosomen).

Was macht ein Plastid in der Pflanzenzelle aus?

Untereinander unterscheiden sich diverse Plastiden. Einige sind auf ein primäres Endosymbiose-Ereignis zurückzuführen. Sie nennen sich einfache Plastiden. Ein komplexes Plastid besitzt drei bis vier Hüllmembranen. Im Gegensatz dazu existieren bei der einfachen Form ausschließlich eine bis zwei Membranen. Komplexe Plastiden entstehen durch sekundäre und tertiäre Endosymbiose.

Ein einfaches Plastid kommt in Rotalgen, Grünalgen und Landpflanzen vor. Diese Pflanzengruppen besitzen einen gemeinsamen einzelligen Ahn. Seine Nachkommen teilen sich in drei Evolutionslinien.

Die Plastiden der Rotalge heißen Rhodoplasten. Sie enthalten Phycobilisomen, aber keine bakterielle Zellwand. Plastiden innerhalb der Grünalge und höheren Pflanzen nennen sich Chloroplasten. Durch enthaltenes Chlorophyll b (Blattgrün) fördern sie die Stärkebildung im Plastid. Chloroplasten besitzen für Pflanzen eine lebenswichtige Bedeutung. Sie finden sich in Blatt- und Sprosszellen. Zwei weitere Formen von Plastiden heißen Chromoplasten und Leukoplasten.

Chromoplasten besitzen eine gelbe oder rote Färbung, die sie Carotinen verdanken. Sie kommen gehäuft in Früchten und Samen vor. Die intensiv leuchtende Farbe regt Insekten zur Befruchtung an. Leukoplasten gelten als farblose Plastide. Sie kommen in Pflanzenzellen vor, die das Licht nicht erreicht. Dazu gehören Samen und Wurzeln. Mehrere in der Zelle enthaltene Plastiden zeigen sich über Stromuli miteinander verbunden. Dabei handelt es sich um schlauchförmige Auswüchse am Plastid. Durch Stromuli tauschen Plastide Proteine aus.

Der Plastid und seine Formen

Bakterien besitzen ein Zytoskelett. Dessen Proteine gelten als Vorgänger des eukaryotischen Zytoskeletts in der Evolution. FtsZ-Proteine und Tubulin-Homologe beteiligen sich an der Chloroplasten-Teilung. Weiterhin bilden sie ein komplexes Netzwerk an Plastiden. Verschiedene Plastide besitzen einen unterschiedlichen Aufbau. Chloroplasten zeigen sich bohnenförmig.

Sie umgibt eine Doppelmembran. Im Inneren befindet sich das Stroma, eine proteinhaltige Flüssigkeit. Die innere Membran enthält Grana und fotosynthetische Reaktionszentren. In ihnen zeigen sich die Blattfarbstoffe. Das Stroma beinhaltet Enzyme, Ribosomen und DNA. Jeder Plastid enthält Übergangsstadien (Proplastiden). Der Chromoplast weist Carotine auf, die in den Chloroplasten vorkommen. Dort scheinen sie von Chlorophyll überdeckt.

Zwischen Chromo- und Chloroplasten gibt es fließende Übergänge. Carotinoide, die eine Rotfärbung verursachen, gelten als schwer wasserlöslich und kristallisieren im Chromoplasten. Die unterschiedlichen Formen dieser Kristalle zeigen sich platten-, nadel- oder sichelförmig. Im Regelfall verursacht ein gefärbter Vakuoleninhalt die Blätterfärbung. Dieser erscheint rot oder orange. Zum Chromoplasten gehören Plastiden der Rot- und Braunalge. Bei diesen Pflanzen zeigt sich das enthaltene Chlorophyll überdeckt.

Leukoplasten zeigen sich weitverbreitet. Sie stellen keine homogene Organellengruppe dar, sondern bestehen aus Proplastiden. Leukoplasten wandeln sich in seltenen Fällen in Chromo- oder Chloroplasten um. Pflanzen, die ausschließlich Leukoplasten enthalten, zeigen sich zur Fotosynthese unfähig. Als Beispiel gilt der Netzwurz, eine Orchideen-Art. Dieser scheint auf parasitäre oder saprophytische Lebensweise angewiesen. Leukoplasten besitzen die Fähigkeit zum Ergrünen. Da Licht als Auslöser fehlt, unterbleibt dies im Regelfall.

Entwicklung und Funktion von Plastiden

Alle Plastiden besitzen eine eingestülpte Membran und Thylakoidraum. Ihre Entwicklung geht ausschließlich von den kleinen Proplastiden aus. Diese zeigen sich im Normalfall farblos und simpel strukturiert. Daher besitzt das Plastid eine spärliche Innenstruktur. In ihr existieren wenige membranöse Elemente und Speicherartikel. Plastiden entstehen durch Teilung bestehender Plastide.

Nach der Funktion im Gesamtgefüge speichern sie Stärke. Ausschließlich Chloroplasten benötigen zu ihrer Entstehung Licht. Besteht hierbei ein Mangel, kommt es zur Ausbildung von Hemmformen. Diese nennen sich Etioplasten. Eine Oxidation zu Chlorophyll a in den Chloroplasten bewirkt ein Minimum an Lichtenergie. Chlorophyll-Synthese und Thylakoidbildung erfordern Blaulicht.

Plastide fungieren als Ausgangsform für andere Plastid-Bildungen. Neben der Fotosynthese besitzen sie eine Speicherfunktion. Die Ablagerung organischer Stoffe (Assimilationsstärke) zählt zu den Funktionen. Plastidähnliche Zellorganelle heißen Apicomplexa. Malaria-Erreger verfügen über Bestandteile dieser Apikoplasten. Als Besonderheit gelten instabile Kleptoplastide. Dabei handelt es sich um vom Organismus aufgenommene Chloroplasten. Der Körper verdaut sie bei Nahrungsmangel. Im Gegensatz zu Plastiden der Grünalge erfolgt keine Erbgut-Weitergabe an Nachkommen.

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Literatur:

  • Wolfgang Piper: Innere Medizin. 2. Auflage. Stuttgart 2012: Springer-Verlag.
  • Gerd Herold: Innere Medizin. Köln 2016: G. Herold Verlag
  • Duale Reihe Medizinische Mikrobiologie, Georg Thieme Verlag, 4. Auflage, 2009
  • Robert Koch-Institut: RKI-Ratgeber für Ärzte
  • Deutsches Ärzteblatt, Studien und aktuelle Nachrichten
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