Plastiden

    Aus WISSEN-digital.de

    (griechisch)

    Bei den Plastiden kann man zwischen grün gefärbten Chloroplasten (griech. chloros = gelb-grün), farblosen Leukoplasten (griech. leukos = weiß) und den vorwiegend rot oder orange gefärbten Chromoplasten (griech. chroma = Farbe) unterscheiden.

    Besonders die Chloroplasten der Algen zeigen eine große Formenvielfalt (stern-, lappen- und bandförmig); bei den höheren Pflanzen dagegen sind sie meist linsenförmig. Vom umgebenden Plasma sind sie stets durch eine deutliche und perforierte Membran abgegrenzt. Ihr Inneres wird von einem System von Doppellamellen durchzogen. An den Stellen der auch lichtoptisch sichtbaren Grana sind die Lamellen stark gefaltet und gehäuft; die Grana stellen also dort Membranstapel (Thylakoide) mit spezifischen Kontaktzonen dar. Der grüne Blattfarbstoff (das Chlorophyll) ist in diesen Membranstapeln lokalisiert, und zwar findet man etwa 1,5 x 109 Chlorophyllmoleküle pro Chloroplast. Dabei liegt jedoch das Chlorophyll nicht frei vor, sondern ist stets an Eiweiß gebunden (Chloroplastin). Auch die übrigen Blattfarbstoffe (Karotine = rot oder orange; Xanthophylle = gelb) stecken in diesen Lamellen. Die Lamellen selbst bestehen ihrerseits aus zwei Eiweißmembranen mit einer dazwischen liegenden Lipoidschicht. Dies ist ein ganz allgemeines Bauprinzip aller protoplasmatischen Lamellenbildungen; man spricht deshalb auch von Doppellamellen.

    Die Plastiden selbst stehen im Dienst des aufbauenden Stoffwechsels. Die Chloroplasten sind der Sitz des fotosynthetischen Apparates. Der stoffwechselphysiologische Primärvorgang der Fotosynthese ist der wichtigste biochemische Vorgang auf der Erde. Alle Lebewesen leben - direkt oder indirekt - von den Assimilaten der Pflanzen. Dadurch ist das Leben in seiner heutigen Form erst möglich. Die Energie zu seiner Erhaltung ist das Licht, das im Verlauf der Fotosynthese in chemische und damit stabile Energie umgewandelt wird. Die grüne Pflanze ist also eine geradezu ideale Sonnenbatterie. Der Stoffwechsel aller Lebewesen unserer Erde wird so durch die Strahlungsenergie der Sonne angetrieben. Mit der Sonnenstrahlung ausgesandte Photonen können mit Materieteilchen reagieren, wobei Elektronen von ihrem Grundzustand auf ein höheres Energieniveau gehoben werden. Normalerweise springen solche angeregten Elektronen innerhalb sehr kurzer Zeit in ihren Grundzustand zurück. Das Leben hat sich nun zwischen diese beiden Vorgänge eingeschoben und lässt die Elektronen innerhalb seiner Organisation zurückspringen, wobei es die dabei freiwerdende Energie für sich selbst ausnutzt. Dazu ist es aber notwendig, dass die Elektronen mit ganz spezifisch gebauten Substanzen zusammengebracht werden, also z.B. mit dem Chlorophyll, und dass diese Substanzen dann ihrerseits mit Systemen gekoppelt sind, die die sehr labile Elektronenanregungsenergie in stabiles chemisches Potential, d.h. in chemische Energie verwandeln. Dies wird hauptsächlich dadurch erreicht, dass die Energie der angeregten Elektronen zur Spaltung des Wassers in seine Elemente führt (Photolyse). Der Sauerstoff wird letztlich als solcher abgegeben, der Wasserstoff dient zur Reduktion des aus der Atmosphäre aufgenommenen Kohlendioxids, wobei Kohlenhydrate gebildet werden. Als Zwischenstufen konnten eine Vielzahl von Zuckern festgestellt werden (M. Calvin). Der erste frei auftretende Zucker ist meist Rohrzucker (nicht Traubenzucker), aus dem dann häufig durch Umbau zu Traubenzuckereinheiten und deren Polymerisation Stärke gebildet wird. Bei Nacht wird dann diese so genannte Assimilationsstärke in den Chloroplasten wieder abgebaut und in die Reserveorgane transportiert.

    Hauptsächliche Transportform der Kohlenhydrate in den Pflanzen ist ebenfalls meist der Rohrzucker. In diesen Speicherorganen erfolgt dann oft, nunmehr in den Leukoplasten, eine Resynthese der Stärke. Stets werden also in den Plastiden komplexe Moleküle aufgebaut. Alle diese Vorgänge finden unter Einwirkung komplizierter Eiweißmoleküle (Fermente) statt.

    Die Unterteilung der Plastiden ist keine absolute. So können die farblosen Leukoplasten der Kartoffelknolle z.B. ergrünen, d.h. zu Chloroplasten werden, wenn die Kartoffelknolle ans Licht kommt. Bei bestimmten Aloe-Arten verwandeln sich bei kräftiger Beleuchtung die Chloroplasten in rote Chromoplasten; bei Verdunkelung wird die grüne Farbe wiederhergestellt usw. Die Vermehrung ausgewachsener Plastiden erfolgt durch direkte Teilung. In noch nicht differenzierten jungen Zellen findet man häufig Embryonalstadien dieser Plastiden, die als Proplastiden bezeichnet werden.


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