Sekundäre Zellwandmodifikation: Akkrusten und Inkrusten
Wie Pflanzen ihre Zellwand nachträglich durch aufgelagerte oder eingelagerte Stoffe abdichten und festigen, und welcher Stoff zu welchem Weg gehört.
Das Wichtigste in Kürze
- Akkrusten werden als Schicht auf die Zellwand gelagert, Inkrusten in die interfibrillären Räume eingelagert. Beides sind sekundäre Wandmodifikationen.
- Cutin, Suberin und Wachse sind Akkrusten, Lignin und Kieselsäure Inkrusten.
- Silicat (\(\ce{SiO3^2-}\)) wird typischerweise bei den Poaceae eingelagert, Kollenchymwände enthalten kein Silicat.
- Der Casparysche Streifen der Endodermis enthält Suberin und zwingt Wasser und Ionen durch den Protoplasten.
- Suberin ist ein Polyester aus Hydroxyfettsäuren und kein Heteroglykan, es senkt die Gasdurchlässigkeit der Wand.
Worum es geht
Ist die Zellwand fertig gebaut, kann die Pflanze sie chemisch nachrüsten. Sie macht sie damit wasserdicht, gasdicht oder härter. Diese Umbauten erklären den Kork einer Flasche ebenso wie die harten Halme der Gräser.
Akkrustierung und Inkrustierung
Nach dem Aufbau der Sekundärwand kann die Zelle ihre Wand sekundär verändern. Dafür gibt es zwei Wege. Bei der Akkrustierung lagert sie Stoffe als eigene Schicht auf die Wand. Bei der Inkrustierung lagert sie Stoffe in die Wand ein, und zwar in die interfibrillären Räume zwischen den Cellulosefibrillen. Man kann sich das wie Lack auf einem Brett im Gegensatz zu Harz im Holz vorstellen.
| Merkmal | Akkruste | Inkruste |
|---|---|---|
| Lage | als Schicht auf der Wand | zwischen den Fibrillen |
| Stoffe | Cutin, Suberin, Wachse | Lignin, Kieselsäure |
| Vorgang | Verkorkung (Suberin) | Verholzung (Lignin) |
Die Zuordnung wird im Examen gerne gefragt: Suberin, Cutin und Wachse liegen auf der Wand, Lignin und Kieselsäure stecken in ihr. Merk dir die Verkorkung als Auflagerung und die Verholzung als Einlagerung.
Das Lignin bekommt eine eigene Einheit. Die zweite Inkruste ist die Kieselsäure. Höhere Pflanzen lagern Silicat (\(\ce{SiO3^2-}\)) in die Räume zwischen den Fibrillen ein. Typisch ist das bei den Süßgräsern (Poaceae), deren Blätter dadurch hart und scharfkantig werden. Anders als diese verkieselten Wände enthalten die Wände des Kollenchyms kein Silicat, denn dieses Festigungsgewebe muss dehnbar bleiben.
Suberin und Cutin
Suberin und Cutin sind lipophile Polymere. Chemisch sind es Polyester aus langkettigen Hydroxyfettsäuren. Im Suberin kommen Glycerol und phenolische Anteile hinzu. Damit unterscheiden sie sich grundlegend von den Wandpolysacchariden: Suberin ist kein Heteroglykan aus β-glykosidisch verknüpften Monomeren wie die Hemicellulosen.
In den Abschlusslamellen von Abschlussgeweben bildet Suberin (im Kork) oder Cutin (in der Kutikula) eine dichte Schicht. Polyuronsäuren findet man dort nicht. Sie gehören als Pektine in Mittellamelle und Primärwand.
In der Endodermis der Wurzel enthält der Casparysche Streifen Suberin. Er zieht sich als Band durch die radialen Wände und dichtet den Weg zwischen den Zellen ab. Wasser und Ionen müssen deshalb durch den Protoplasten. So kontrolliert die Wurzel, was in den Zentralzylinder gelangt.
Suberinisierte Wände lassen Wasser und Gase kaum durch. Darum schützt Kork die Sprossachse vor Austrocknung. Das teilungsaktive Kambium enthält dagegen kein Suberin. Seine dünnen Primärwände müssen für den Stoffaustausch durchlässig bleiben.
Quiz
Aussage 1
Der suberinhaltige Casparysche Streifen in den radialen Wänden der Endodermis lenkt Wasser und Ionen durch den Protoplasten.
Er dichtet den Weg zwischen den Zellen ab, sodass die Endodermiszelle die Aufnahme kontrolliert.
Aussage 2
Bei der Verholzung wird Lignin als eigene Schicht auf die Zellwand aufgelagert.
Lignin ist eine Inkruste. Es wird in die Räume zwischen den Fibrillen eingelagert. Aufgelagert werden Suberin, Cutin und Wachse.
Aussage 3
Süßgräser lagern Silicat in die Räume zwischen den Cellulosefibrillen ihrer Zellwände ein.
Kieselsäure bzw. Silicat ist eine Inkruste und typisch für die Poaceae.
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