Festigungsgewebe: Sklerenchym, Fasern und Steinzellen
Sklerenchym festigt ausgewachsene Pflanzenteile mit toten, dickwandigen Zellen: Hier geht es um Fasern und Steinzellen, ihren Ligninnachweis und ihr Vorkommen in Pflanzen und Drogen.
Das Wichtigste in Kürze
- Sklerenchym ist ein Festigungsgewebe aus meist toten Zellen mit dicker, häufig verholzter Sekundärwand, gegliedert in Fasern und Steinzellen.
- Verholzte Wände färben sich mit Phloroglucin-HCl kirschrot bis rotviolett; Aufhellen in Chloralhydrat löst Lignin nicht.
- Fasern sind lang, spindelförmig zugespitzt und oft gebündelt; Bastfasern liegen im Bast und sind nicht immer verholzt, Holzfasern liegen im Xylem.
- Steinzellen sind isodiametrisch, haben eine geschichtete Wand mit Tüpfelkanälen und ein stark verengtes Lumen, etwa in Birnen und Steinfrucht-Endokarp.
- Sklerenchym kommt auch in krautigen Pflanzen ohne Dickenwachstum vor, etwa im Grashalm, und bildet Sklerenchymscheiden oder -kappen an Leitbündeln wie im Sennesblatt.
- Die Faulbaumrinde führt Bastfaserbündel zwischen den Markstrahlen.
Worum es geht
Sklerenchym ist das harte Festigungsgewebe der Pflanze. Es macht Getreidehalme steif, Birnen körnig und liefert Fasern wie Leinen. In der Drogenanalytik gehören Fasern und Steinzellen zu den wichtigsten Merkmalen, mit denen man Rinden, Rhizome und Kräuter im Mikroskop erkennt.
Sklerenchymzellen und Verholzung
Neben dem Kollenchym ist Sklerenchym das zweite Festigungsgewebe. Kollenchym lebt und stützt wachsende Organe biegsam. Sklerenchym dagegen festigt ausgewachsene Teile dauerhaft.
Festigungsgewebe aus Zellen mit dicker, häufig verholzter Sekundärwand, die im ausdifferenzierten Zustand meist tot sind. Seine zwei Zellformen sind Fasern und Steinzellen (Sklereiden).
Die junge Zelle lagert Schicht um Schicht Wandmaterial auf, bis vom Innenraum nur ein enges Lumen bleibt. Danach stirbt der Protoplast ab. Funktionsfähige Bastfasern, Holzfasern und Steinzellen sind deshalb tote Zellen und teilen sich nicht mehr. Man kann sie sich wie ein Gerüst vorstellen, das nach dem Bau leer zurückbleibt.
In die Sekundärwand wird häufig Lignin eingelagert. Es macht die Wand druckfest. Kennzeichnend ist also die dicke, verholzte Sekundärwand und nicht eine verholzte Primärwand. Sklerenchym ist aber nicht immer lignifiziert: Die Bastfasern des Leins bleiben weitgehend unverholzt.
Verholzte Wände weist man mit Phloroglucin-Salzsäure nach:
- Reagenz: Schnitt oder Pulver mit Phloroglucin-Lösung befeuchten.
- Säure: Konzentrierte \(\ce{HCl}\) zugeben.
- Ergebnis: Verholzte Wände färben sich kirschrot bis rotviolett, unverholzte bleiben farblos.
Vor dem Färben hellt man Präparate oft mit Chloralhydratlösung unter Erhitzen auf. Sie löst Stärke und Zellinhalte, Lignin aber nicht. Verholzte Elemente bleiben daher erhalten und anfärbbar.
Fasern
Fasern sind langgestreckte, spindelförmige Zellen mit zugespitzten Enden. Ihre dicken Wände tragen schmale, oft schräg gestellte Tüpfel. Sie können mehrere Zentimeter lang werden und liegen meist zu Faserbündeln vereint. So halten sie Zug und Biegung stand.
Nach ihrer Lage unterscheidet man zwei Gruppen:
Liegt im Phloem, also im Bast außerhalb des Kambiums. Nicht stets verholzt. Festigt den Spross, Beispiel Leinfaser.
Liegt im Xylem innerhalb des Kambiums, neben Tracheen und Tracheiden. In der Regel verholzt. Trägt die Last des Holzes.
Bastfasern gehören trotz ihrer Dickwandigkeit nicht zum Holz, sondern zum Bast. Wie der Bast beim sekundären Dickenwachstum entsteht, steht an anderer Stelle.
In der Pulverzeichnung einer Rinde erkennt man Fasern an langen Bruchstücken mit parallelen, dicken Wänden. Das Lumen erscheint nur als feiner Strich. Findet man ein Ende, ist es spitz ausgezogen und nicht stumpf.
Steinzellen
Steinzellen oder Sklereiden haben dieselbe dicke Wand wie Fasern, aber eine ganz andere Gestalt. Sie sind isodiametrisch bis wenig gestreckt und nie spindelförmig zugespitzt. Ihre Sekundärwand zeigt eine deutliche Schichtung, weil sie aus vielen aufgelagerten Lamellen besteht.
Die Wand ist von Tüpfelkanälen durchzogen, die oft verzweigt strahlenförmig nach außen laufen. Tüpfel sind Aussparungen der Sekundärwand, über denen nur Primärwand und Mittellamelle liegen. Das Lumen ist stark verengt und wirkt oft nur punktförmig.
Steinzellen liegen einzeln oder als Steinzellnester. Sie machen das Fruchtfleisch der Birne körnig, bilden das harte Endokarp von Steinfrüchten und kommen in Samenschalen und Rinden vor.
Im Präparat sprechen eine rundliche Form, geschichtete Wand, Tüpfelkanäle und ein winziges Lumen für eine Steinzelle. Lange, spitze Zellen mit strichförmigem Lumen sind dagegen Fasern.
Vorkommen im Pflanzenkörper
Sklerenchym ist kein Merkmal von Bäumen. Es entsteht schon in primären Organen aus Grundmeristem oder Prokambium. Deshalb besitzen auch krautige Pflanzen und Pflanzen ohne sekundäres Dickenwachstum verholzte Festigungsgewebe.
Das beste Beispiel sind Gräser. Als Monokotyle haben sie kein Dickenwachstum, ihr Halm ist aber durch Sklerenchymringe und Faserstränge steif. Auch der krautige Lein bildet lange Bastfasern, ohne je Holz anzulegen. Sklerenchym tritt also nicht erst auf, wenn das Dickenwachstum einsetzt.
Verholzt heißt nicht Holz. Holz ist sekundäres Xylem aus dem Kambium, verholzt ist jede Wand mit Lignin, auch im Grashalm.
Besonders oft begleitet Sklerenchym die Leitbündel. Eine Sklerenchymscheide umgibt das ganze Bündel und grenzt an Xylem und Phloem, typisch bei den geschlossen-kollateralen Bündeln der Monokotylen. Andere Bündel tragen nur Sklerenchymkappen. Im Sennesblatt liegen sie oben und unten sichelförmig am Leitbündel. Solche Kappen sind dickwandig und tot, also kein Kambium, das dünnwandig zwischen Xylem und Phloem liegt.
Festigungsgewebe in Drogen
Rinden-, Rhizom- und Herbadrogen können Kollenchym, Sklerenchym, Steinzellen und Bastfaserbündel enthalten. Sklerenchym allein macht einen Schnitt daher noch nicht zum Rindenquerschnitt. Was eine Rindendroge ausmacht, steht dort.
Die Faulbaumrinde ist ein Lehrbeispiel. In ihrer sekundären Rinde liegen Bastfaserbündel zwischen den Markstrahlen. Sie werden von Kristallzellreihen begleitet.
Im Querschnitt grenzt man die Zellen so ab:
| Zelltyp | Lage | Querschnittsbild |
|---|---|---|
| Bastfaser | im Bast, außerhalb des Kambiums | polygonal, sehr dickwandig, punktförmiges Lumen, in Bündeln |
| Steinzelle | in Rinde, einzeln oder in Nestern | rundlich, geschichtete Wand, Tüpfelkanäle |
| Holzfaser | im Xylem, innerhalb des Kambiums | dickwandig, neben weitlumigen Tracheen |
| Kambiumzelle | zwischen Xylem und Phloem | dünnwandig, flach, radial gereiht, lebend |
Eine Rinde umfasst alles außerhalb des Kambiums. Holzfasern fehlen in ihr deshalb.
Quiz
Aussage 1
Bastfasern sind stets verholzt, weil sie zum Holz der Pflanze gehören.
Bastfasern liegen im Bast außerhalb des Kambiums und sind nicht immer verholzt, etwa die Leinfasern.
Aussage 2
Eine rundliche Zelle mit geschichteter Wand, verzweigten Tüpfelkanälen und punktförmigem Lumen ist als Steinzelle zu deuten.
Isodiametrische Form, geschichtete Sekundärwand, Tüpfelkanäle und stark verengtes Lumen kennzeichnen Steinzellen.
Aussage 3
Wird ein Präparat in Chloralhydratlösung erhitzt, löst sich das Lignin heraus, sodass Phloroglucin-HCl danach keine Färbung mehr ergibt.
Chloralhydrat löst Stärke und Zellinhalte, Lignin aber nicht. Verholzte Wände bleiben mit Phloroglucin-HCl rot anfärbbar.
Aussage 4
In der sekundären Rinde der Faulbaumrinde liegen Bastfaserbündel zwischen den Markstrahlen.
Die Bastfaserbündel der Faulbaumrinde liegen zwischen den Markstrahlen und werden von Kristallzellreihen begleitet.
Aussage 5
Ausdifferenzierte Sklerenchymfasern besitzen meist keinen lebenden Protoplasten mehr.
Nach der Wandverdickung stirbt der Protoplast ab; funktionsfähige Fasern und Steinzellen sind tot und teilen sich nicht.
Aussage 6
Sklerenchym tritt erst auf, wenn eine Pflanze mit dem sekundären Dickenwachstum beginnt.
Sklerenchym entsteht schon in primären Organen; auch Gräser ohne Dickenwachstum besitzen verholzte Festigungsgewebe.
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