Pilzzellen gehören, wie auch Tier- und Pflanzenzellen, zu den eukaryotischen Zellen, auch Eucyten genannt. Sie stellen die zelluläre Einheit der Pilze dar. Pilze bilden ein eigenes Reich neben den Pflanzen und Tieren und ähneln diesen auch zum Teil im zellulären Aufbau.
Die Pilzzelle einfach erklärt
Zellen sind die Grundbausteine aller eukaryotischen Organismen. Somit ist auch der Pilz aus vielen einzelnen Pilzzellen aufgebaut, die dann als Ganzes den Pilz bilden. Eine Pilzzelle enthält viele verschiedene Organellen, die mit ihren Funktionen das Überleben und die Vermehrung des Pilzes sichern. Einige Pilzzellen können sich auch zusammenlagern und dann gemeinsam eine Funktion erfüllen, wie zum Beispiel die Bildung von Hyphen.
Die eukaryotische Zelle (Eucyte)
Bei einer Eucyte handelt es sich um die zelluläre Einheit der Eukaryoten. Diese unterscheidet sich von den Procyten durch einen von einer Membran umgebenen Zellkern, der die DNA des Organismus beinhaltet. Zudem ist der Zellinnenraum durch die einzelnen Zellorganellen komplex unterteilt und weist somit eine Kompartimentierung auf.
Systematik der Pilze
Pflanzen und Tiere gehören zu der Domäne der Eukaryoten. Doch wo werden dort die Pilze eingeordnet?
Lange gingen Biolog*innen davon aus, dass die Pilze zum Reich der Pflanzen gehören. Im späten 20. Jahrhundert bemerkten die Forschenden jedoch, dass sich Pilze und Pflanzen doch nicht so ähnlich sind, wie zunächst angenommen. Daraufhin wurde den Pilzen ein eigenes Reich zugeordnet, unabhängig von Pflanzen und Tieren.
Was genau die Pilze so besonders macht und von Pflanzen, aber auch von Tieren unterscheidet, erfährst Du in diesem Artikel.
Pilzzellen: Aufbau
Die Pilzzelle ähnelt in ihrem Aufbau mehr einer tierischen Zelle, als einer pflanzlichen Zelle. Sie sind wie alle eukaryotischen Zellen aus verschiedenen Organellen aufgebaut. Diese Unterteilung in verschiedene Reaktionsräume nennt man Kompartimentierung.
Unter Kompartimentierung versteht man in der Biologie die Bildung einzelner Reaktionsräume durch die Abgrenzung mit einer einfachen oder einer doppelten Membran. So ist es möglich verschiedenste Reaktionsprozesse in einer einzigen Zelle ablaufen zu lassen, ohne dass sich diese negativ beeinflussen.
Abbildung 1: Aufbau einer Pilzzelle,
Quelle: thieme-connect.de
Zellwand der Pilzzelle
Die Zellwand der Pilzzelle besteht aus Kohlenhydraten wie Chitin, die der Zellwand ihre Struktur und Stabilität verleihen. Chitin ähnelt vom Aufbau der Cellulose, aus welcher die Zellwände der Pflanzenzellen bestehen. Zudem ist es auch ein wichtiger Bestandteil des Exoskeletts bei Insekten.
Zellmembran der Pilzzelle
Die Zellmembran oder Plasmamembran befindet sich unter der Zellwand und ist, wie auch die Membranen der Tier- und Pflanzenzelle, aus einer Doppellipidschicht aufgebaut. Diese Zellmembran ist semipermeabel. Das heißt, sie hält größere Moleküle davon ab, in das Zellinnere zu gelangen. Kleinere Moleküle können jedoch durch die Zellmembran hindurch in das Cytoplasma gelangen.
Zellmembranen sind häufig aus einer Doppellipidschicht aufgebaut, die aus amphiphilen Phospholipiden besteht. Die Kopfgruppe dieser Phospholipide ist hydrophil (wasserliebend) und die Schwanzgruppe ist hydrophob (wassermeidend). In der Doppellipidschicht sind die hydrophilen Kopfgruppen nach außen gerichtet und die hydrophoben Schwanzgruppen nach innen.
Wenn Du noch mehr dazu erfahren möchtest, schaue Dir gerne den Artikel zur Zellmembran an.
Vakuolen einer Pilzzelle
Pilzzellen besitzen, ähnlich wie die Pflanzenzellen, wenige und kleine Vakuolen, die mit Zellsaft gefüllt sind. Diese sind von einer Biomembran umgeben, die auch als Tonoplast bezeichnet wird. Der Inhalt der Vakuolen besteht hauptsächlich aus Wasser und Nährstoffen, welche die Pilzzelle speichert. Jedoch können sie auch für die Zelle giftige Stoffe beinhalten.
Das Besondere an den Vakuolen der Pilzzellen ist jedoch, dass diese wegen ihrer geringen Größe über die Zellgrenzen hinweg zum Transport dienen können.
Zellkern einer Pilzzelle
Der Zellkern (Nukleus) ist der Ort der Zelle, an dem das Erbgut, also die Chromosomen des Organismus, gelagert werden. Im Zellkern befindet sich noch der Nukleolus, der auch Kernkörperchen genannt wird. Dieses Kernkörperchen besteht aus verschiedenen Enzymen, Proteinen und Formen von Ribonukleinsäure (RNA).
Vom Zellinnenraum grenzt sich der Zellkern durch eine doppelte Membran ab. Diese hat einige Kernporen, die einen Transport zwischen dem Cytoplasma, also dem Zellinnenraum und dem Zellkern ermöglichen.
Endoplasmatisches Retikulum
Das endoplasmatische Retikulum (ER) ist ein System von miteinander verbundenen Kanälen und Räumen, die jeweils mit einer Doppelmembran umhüllt sind. Es gibt zwei verschiedene Formen des endoplasmatischen Retikulums.
Zum einen gibt es das raue ER, welches dicht mit Ribosomen besetzt ist. Zum anderen gibt es das glatte ER, welches keine Ribosomen auf der Oberfläche besitzt. Allgemein ist das endoplasmatische Retikulum zuständig für die Proteinbiosynthese, die Calcium-Speicherung und die Fettsäureproduktion.
Ribosomen
Ribosomen befinden sich häufig auf dem rauen ER, sind aber auch frei in der Zelle zu finden. Bei den freien Ribosomen handelt es sich um 80S-Ribosomen, welche aus zwei Untereinheiten bestehen. In den Ribosomen wird die mRNA translatiert, das heißt, dass die Erbinformation in Proteine übersetzt wird.
Wenn Du dazu mehr wissen möchtest, kannst Du Dir gerne den Artikel zur Translation noch einmal anschauen.
Peroxysomen
Bei Peroxysomen handelt es sich um Vesikel, die von einer einfachen Membran umgeben sind. Sie beinhalten hauptsächlich Enzyme und sind für die Entgiftung der Zelle zuständig. Mit ihrem Enzym der Peroxidase sind sie in der Lage, den für die Zelle schädlichen Stoff, Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff zu spalten.
Golgi-Apparat
Der Golgi-Apparat ist ein Zellorganell, welches nur in Eucyten zu finden ist. Er besteht aus mehreren gestapelten, miteinander verschachtelten Hohlräumen, die jeweils mit einer Membran umgeben sind. Bei den einzelnen Hohlräumen handelt es sich um sogenannte Dictyosomen. Die Funktionen des Golgi-Apparats sind vielfältig, am wichtigsten ist jedoch die Bildung von Vesikeln, die Verarbeitung von Proteinen und Lysosomen.
Mitochondrien
Die Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle, weil sie ATP (Adenosintriphosphat), die Energiewährung der Zelle, produzieren. ATP wird überall im Organismus zur Energieversorgung verwendet, deswegen ist diese Funktion der Mitochondrien essenziell für Eukaryoten. Die Mitochondrien kannst Du an der ovalen Form und der doppelten Membran erkennen, die im Inneren eine starke Oberflächenvergrößerung verursacht.
Vermehrung von Pilzzellen
Pilze können sich einerseits ungeschlechtlich (asexuell) durch Sporenbildung oder Knospung vermehren. Andererseits auch geschlechtlich (sexuell) durch Gametenbildung. Am häufigsten tritt die ungeschlechtliche Vermehrung auf.
Asexuelle Vermehrung von Pilzen
Hierbei werden einzellige Sporen, also die Verbreitungs- bzw. Überdauerungsform, gebildet. Ganz vereinfacht kannst Du Dir eine Spore wie einen mikroskopisch kleinen Samen vorstellen. Die Spore wird am Ende der Hyphen, einer speziellen, fadenförmigen Art von Pilzzellen, abgeschnürt. Zusätzlich können Sporen auch in sogenannten Sporangien gebildet und gesammelt werden.
Eine andere Art der asexuellen Vermehrung stellt die Knospung bzw. Sprossung dar. Diese ist bei den Hefepilzen typisch.
Die Backhefe (Saccharomyces cerevisiae) gehört zu den Hefen und ist ein einzelliger Pilz. Sie vermehrt sich durch Knospung bzw. Sprossung.
- Eine Mutterzelle bildet eine Tochterzelle, auch Spross genannt, die alle wichtigen Zellorganellen und das Erbmaterial beinhaltet.
- Die Tochterzelle schnürt sich nach abgeschlossener Verdopplung von der Mutterzelle ab.
- An der Stelle der Abschnürung erhält die Mutterzelle eine Narbe. Nach der Bildung von ca. 20 Tochterzellen stirbt die Mutterzelle ab.
- Die Tochterzelle wird zur Mutterzelle und bildet selbst wieder neue Tochterzellen.
Abbildung 3: Vermehrung der Backhefe durch SprossungQuelle: wissen.de
Sexuelle Vermehrung bei Pilzen
Die geschlechtliche Vermehrung der Pilze ist sehr komplex und vielfältig. Bei der geschlechtlichen (sexuellen) Vermehrung der Pilze werden zuerst Geschlechtszellen, sogenannte Gameten, gebildet. Diese entstehen durch die Meiose.
Die Gameten haben einen einfachen (haploiden) Chromosomensatz. Im nächsten Schritt verschmelzen zwei dieser Gameten und bilden eine sexuelle Spore (Zygote) mit einem doppelten (diploiden) Chromosomensatz. Dabei kommt es sowohl zur Verschmelzung des Zellplasmas (Plasmogamie), als auch zur Kernverschmelzung (Karyogamie). Hier werden auch die beiden Chromosomensätze miteinander kombiniert.
Ein Chromosomensatz wird als haploid (einfach) beschrieben, wenn alle im Zellkern vorhandenen Chromosomen nur einmal vorkommen. Somit entsteht ein diploider (doppelter) Chromosomensatz, wenn alle im Zellkern vorhandenen Chromosomen doppelt vorhanden sind. Dies ist der Fall, wenn zwei Zellen miteinander verschmelzen.
Wenn Dich dieses Thema interessiert, kannst Du Dir gerne den dazugehörigen Artikel zu "Haploid und Diploid" noch einmal anschauen.
Bei Pilzen ist eine Unterscheidung von männlichen und weiblichen Zellen fast nicht möglich. Trotzdem hat man festgestellt, dass sich nur bestimmte Arten von Zellen miteinander fortpflanzen. Statt der geschlechtlichen Unterscheidung wird bei Pilzen eine Unterscheidung in zwei Paarungstypen durchgeführt.
Zu welchem Paarungstyp ein Pilz gehört, ist in den Genen festgelegt. Damit eine Selbstbefruchtung verhindert wird, paaren sich nur unterschiedliche Paarungstypen miteinander.
Unterschiede zwischen Tier- und Pflanzen- und Pilzzelle
Die wichtigsten Unterscheidungspunkte der Pilzzellen gegenüber den Pflanzen und Tierzellen sind die Vakuolen, die Zellwand und die Plastiden.
Wie die Pflanzenzellen besitzen die Pilzzellen Vakuolen, diese sind aber deutlich kleiner. Diese Vakuolen können jedoch über die Zellgrenzen hinweg transportiert werden. Die Zellwände der Pilzzellen bestehen aus Chitin. Dieses Molekül ist vor allem im Exoskelett der Insekten zu finden. Es verleiht den Zellen Struktur und Stabilität, aber auch eine gewisse Flexibilität.
Pilze können, aufgrund der fehlenden Chloroplasten keine Photosynthese betreiben. Sie gewinnen ihre Energie durch die Aufnahme von Nährstoffen aus der Umgebung.
Pilzzelle - Das Wichtigste auf einen Blick
- Bei Pilzzellen handelt es sich um Eucyten.
- Viele Pilzzellen ergeben zusammen den Organismus Pilz.
- Pilzzellen beinhalten verschiedene Kompartimente, die Organellen.
- Sie können sich sexuell durch Gametenbildung und asexuell durch Knospung oder Sporenbildung vermehren.
- Die Pilzzelle unterscheidet sich von der Tier- und Pflanzenzelle darin, dass sie keine Chloroplasten besitzt, von einer Zellwand aus Chitin umgeben ist und kleine Vakuolen beinhaltet.
- Aufgrund der Unterschiede zu Tier- und Pflanzenzellen, werden die Pilze in einem eigenen Reich eingeordnet.
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