Die Zellwand gibt Zellen Form, ermöglicht Pflanzenwachstum, verhindert das Platzen durch Wasserdruck, hält Wasser und Krankheitserreger fern, speichert Kohlenhydrate und sendet Signale an die Zellen. Die flexible Zellwand umgibt Pflanzenzellmembranen.
Pflanzenzellwände erfüllen viele Funktionen. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, das richtige Pflanzenwachstum zu unterstützen. Dies wird erreicht, indem die Zellwand einen skelettartigen Rahmen bildet, der es Pflanzen ermöglicht, vertikal zu wachsen und einen starren Stamm zu entwickeln. Zellwände variieren erheblich in Dicke und Organisation, was die große Bandbreite an Pflanzenformen und -größen auf dem Planeten erklärt. Sie bestehen aus zwei Schichten – einer primären Zellwand, die die Zelle während ihrer Reifung unterstützt, und einer starren sekundären Zellwand, die erscheint, nachdem die primäre Zellwand aufgehört hat zu wachsen. Die primäre Zellwand ist dünner und flexibler als die sekundäre Wand. Intern haben die Primär- und Sekundärwände eine ähnliche physikalische Zusammensetzung. Im Laufe des Lebens einer Pflanze erfüllen sie ergänzende Funktionen, um die Pflanze gesund und lebendig zu erhalten.
Primäre Zellwände
Primäre Zellwände bestehen hauptsächlich aus einem komplexen Kohlenhydrat namens Cellulose. Cellulose ist ein komplexer Zucker, der den Zellen Form und Schutz gegen äußere Einflüsse wie Bakterien und Austrocknung verleiht. Diese Zellwand enthält auch eine Gruppe von Polysacchariden, die in Pektine und quervernetzende Glykane zerfällt. Pektine oder Pektinsaccharide erstarren zu einer gelartigen Substanz, wenn sie sich an benachbarte Polymere binden. Pektische Saccharide verleihen den Zellwänden Immunität und Schutz vor Umweltschäden. Sie erleichtern auch die Zellerkennung und ermöglichen Pflanzenzellen, sich miteinander zu verbinden. Vernetzende Glykane verbinden sich mit Cellulosemolekülen durch Bildung von Wasserstoffbrücken. Da sie ein Netzwerk von Bindungen bilden, verleihen vernetzende Glykane der Zellulose Festigkeit, die die Zellsteifigkeit und -struktur aufbaut. Primäre Zellwände enthalten auch geringe Mengen an Protein, das Enzyme produziert, die den Zellen beim Wachstum, Abbau und der Veränderung helfen. Diese Enzyme sind für das allgemeine Pflanzenverhalten verantwortlich, z. B. für die Veränderung der Blattfarbe im Herbst oder bei Stress.
Sekundäre Zellwände
Sekundäre Zellwände, die sich beim Wachstum von Pflanzen innerhalb der primären Zellwände bilden, haben eine ähnliche Zusammensetzung wie die primären Zellwände. Sie enthalten jedoch zusätzliche Substanzen, die verschiedene Pflanzenfunktionen unterstützen. Eine solche Substanz ist Lignin, eine Gruppe von harten Polymeren. Lignin verleiht Zellwänden ihre starre Form. Außerdem bietet es den Zellwänden eine zusätzliche Abwehrschicht gegen Bakterien und Pilze. Lipide in der sekundären Zellwand, wie Wachs und Cutin, verhindern, dass Zellen zu viel Wasser aufnehmen.
Um die Zellwand herum befindet sich eine Struktur, die als mittlere Lamelle bezeichnet wird und hauptsächlich aus Pektinen besteht. Die mittlere Lamelle fungiert als Bindemittel, das Pflanzenzellen mit ihren Nachbarn verbindet. Diese spezielle kleberähnliche Substanz hat winzige Durchgänge, die als Plasmodesmata bezeichnet werden und im Wesentlichen Kanäle für die interzelluläre Kommunikation sind. Plasmodesmata kreuzen sich zwischen den inneren und äußeren Zellwänden und verzweigen sich auch in ein Netzwerk, das sich mit anderen Zellen verbindet. Durch diese Durchgänge ermöglicht die mittlere Lamelle den Zellen, lebenswichtige Nährstoffe und Mineralien zu teilen. Gemeinsam arbeiten die Bestandteile der Zellwand zusammen, um der Pflanze Kraft und Immunität zu verleihen und Wachstum und Entwicklung zu regulieren. Zellwände wachsen und verändern sich ständig, um den Bedürfnissen der Pflanze im Laufe ihres Lebenszyklus gerecht zu werden.
