Pilze

Aufbau der Pilzzellwand

Die Pilzzellwand besteht im Kern aus Chitin und Glucanen, ergänzt durch Mannane, und unterscheidet sich damit grundlegend von pflanzlicher und bakterieller Zellwand.

Prüfungsrelevanz: relevant ✓ gelesen
Das Wichtigste in Kürze5 Punkte
  • Die Pilzzellwand ist ein Polysaccharidgerüst, das sich in seinen Bausteinen deutlich von pflanzlicher und bakterieller Zellwand unterscheidet.
  • Gerüstsubstanz ist meist Chitin aus \(\beta\)-1,4-glykosidisch verknüpftem N-Acetylglucosamin, bei Ascomyceten wie Basidiomyceten (etwa dem Fliegenpilz).
  • Daneben enthält die Wand \(\beta\)-Glucane und Mannane, bei Hefen außen als Mannoproteine.
  • Cellulose, Pektin und \(\alpha\)-verknüpfte Glucane wie Glykogen sind in der Regel keine Bausteine der Pilzzellwand.
  • Pilzzellwände enthalten keine Muraminsäure, daher hemmen Penicilline die Zellwandsynthese von Saccharomyces nicht.

Worum es geht

Pilze besitzen wie Pflanzen und Bakterien eine Zellwand, bauen sie aber aus anderen Stoffen auf. Wer diese Bausteine kennt, versteht, warum Penicillin gegen Pilze nichts ausrichtet und warum Antimykotika andere Angriffspunkte brauchen.

Chitin als Gerüstsubstanz

Die tragende Faser der Pilzzellwand ist meist Chitin. Sein Baustein ist N-Acetylglucosamin, ein Aminozucker. Die Einheiten sind \(\beta\)-1,4-glykosidisch verknüpft und bilden lange, unverzweigte Ketten. Die genaue Struktur findest du bei Chitin, Murein und Glykosaminoglykane.

Man kann sich Chitin als abgewandelte Cellulose vorstellen. Die Verknüpfung ist dieselbe. Am C2 sitzt jedoch statt einer Hydroxygruppe eine Acetamidogruppe. Sie bildet zusätzliche Wasserstoffbrücken und macht die Fasern besonders fest.

Strukturformeln von Chitin und Cellulose im Vergleich; beim Chitin trägt C2 eine Acetamidogruppe, bei Cellulose eine Hydroxygruppe

Chitin und Cellulose: gleiche \(\beta\)-1,4-Verknüpfung, unterschiedlicher Rest am C2

Chitin findet sich bei den echten Pilzen in beiden großen Gruppen: bei den Ascomyceten (Schlauchpilze) und den Basidiomyceten (Ständerpilze). Auch der Fliegenpilz (Amanita muscaria) als Vertreter der Basidiomyceten hat eine chitinhaltige Wand.

🎯 Examensrelevant: Chitin in der Pilzzellwand

Dass die Pilzzellwand Chitin aus \(\beta\)-1,4-verknüpftem N-Acetylglucosamin enthält, wird im Examen gerne gefragt. Achte auf Baustein und Bindungstyp und darauf, dass dies für Asco- wie Basidiomyceten gilt.

Pflanzen verwenden diesen Baustein in der Wand nicht. Die Zellwand von Gymnospermen etwa enthält Cellulose, aber kein N-Acetylglucosamin.

Weitere Bestandteile und Abgrenzung

Chitin allein bildet keine vollständige Wand. Daneben enthalten Pilzzellwände weitere Polyglykane, vor allem \(\beta\)-Glucane und Mannane.

📖 Definition: Mannan

Ein Mannan ist ein Polysaccharid aus Mannose-Einheiten. In der Pilzzellwand liegt es meist an Proteine gebunden als Mannoprotein vor.

Bei Hefen ist der Schichtenbau gut untersucht. Innen liegt über der Plasmamembran ein Netz aus Chitin und \(\beta\)-1,3/1,6-Glucan. Außen folgt eine Schicht aus Mannoproteinen.

Schema der Hefezellwand mit innerer Glucan-Chitin-Schicht und äußerer Mannoproteinschicht über der Plasmamembran

Aufbau der Hefezellwand: innen Chitin und \(\beta\)-Glucane, außen Mannoproteine

Typisch pflanzliche Wandstoffe fehlen dagegen in der Regel. Zellwände von Ascomyceten bestehen nicht aus Cellulose. Auch Pektin (Polygalacturonsäure) kennzeichnet die Pilzzellwand nicht, denn es gehört zur Mittellamelle der pflanzlichen Zellwand. Ebenso wenig ist die Wand aus \(\alpha\)-1,4- oder \(\alpha\)-1,6-verknüpfter Glucose aufgebaut. Amylose, Amylopektin und Glykogen sind Speicherstoffe. Pilze speichern zwar Glykogen, aber im Zellinneren, wie bei der Pilzzelle beschrieben.

Vergleich mit der Bakterienzellwand

Die Pilzzellwand ist grundlegend anders gebaut als die Bakterienzellwand. Bakterien besitzen Murein. Es besteht aus abwechselnden Einheiten von N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure, verbunden über Peptidbrücken. Muraminsäure trägt am C3 einen Milchsäurerest. An ihm hängen die Peptidketten.

Strukturformeln von N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure mit markiertem Lactylether am C3

N-Acetylmuraminsäure trägt am C3 einen Milchsäurerest, N-Acetylglucosamin nicht

Pilze teilen mit Bakterien also nur das N-Acetylglucosamin. Muraminsäure kommt in ihrer Wand nicht vor, auch nicht bei den Basidiomyceten. Damit fehlt auch das peptidvernetzte Mureingerüst.

Genau hier setzen Penicilline an. Sie hemmen die Transpeptidasen, die die Peptidbrücken im Murein knüpfen. Bei Pilzen gibt es diesen Angriffspunkt nicht. Penicilline hemmen deshalb die Zellwandbiosynthese von Saccharomyces-Arten nicht.

💡 Merke

Keine Muraminsäure, kein Murein, kein Ziel für Penicillin. Passend dazu bildet der Schimmelpilz Penicillium das Antibiotikum selbst, ohne sich zu schaden.

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Aussage 1

Penicilline hemmen die Zellwandbiosynthese von \(Saccharomyces\)-Arten, weil deren Wand N-Acetylmuraminsäure enthält.

Pilzzellwände enthalten keine Muraminsäure und kein Murein. Penicilline finden daher bei Saccharomyces keinen Angriffspunkt.

Aussage 2

Mannane können als Polyglykane Bestandteil der Pilzzellwand sein.

Mannane kommen in der Pilzzellwand vor, bei Hefen meist als Mannoproteine in der äußeren Schicht.

Aussage 3

Das Chitin in der Zellwand von Basidiomyceten ist aus \(\beta\)-1,4-glykosidisch verknüpftem N-Acetylglucosamin aufgebaut.

Chitin besteht aus N-Acetylglucosamin-Einheiten in \(\beta\)-1,4-Verknüpfung, bei Asco- wie Basidiomyceten.

Aussage 4

Die Zellwand von Ascomyceten besteht in der Regel überwiegend aus Cellulose.

Cellulose ist typisch für Pflanzen. Ascomyceten haben eine Wand aus Chitin und Glucanen.

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