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Plastiden

Den meisten ist bekannt, dass Pflanzen ihre Energie aus der Fotosynthese beziehen. Aber hast Du Dir schon einmal die Frage gestellt, wo genau die Fotosynthese abläuft? Es gibt nämlich ein Zellorganell, dessen einzige Aufgabe die Fotosynthese ist. Diese Zellorganellen heißen Chloroplasten und gehören zu der Gruppe der Plastiden.

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Den meisten ist bekannt, dass Pflanzen ihre Energie aus der Fotosynthese beziehen. Aber hast Du Dir schon einmal die Frage gestellt, wo genau die Fotosynthese abläuft? Es gibt nämlich ein Zellorganell, dessen einzige Aufgabe die Fotosynthese ist. Diese Zellorganellen heißen Chloroplasten und gehören zu der Gruppe der Plastiden.

Aber was genau sind Plastiden eigentlich?

Definition von Plastiden

Plastiden besitzen eine eigene DNA und zusätzlich Ribosomen, an denen die Proteinbiosynthese stattfinden kann. Außerdem sind sie von einer doppelten Membran umgeben.

Bei der Proteinbiosynthese wird auf Grundlage der mRNA ein Protein synthetisiert.

Plastiden entstehen aus einer Vorläuferzelle, die als Proplastid bezeichnet wird. Je nach Inhalt des Plastids variiert seine Funktion. Bei Chloroplasten sind z. B. die Thylakoide entscheidend für die Funktion, da sie Chlorophyll enthalten.

Anders ausgedrückt sind Plastiden also eigenständige Strukturen der Zelle, denen je nach Aufbau verschiedene Aufgaben zukommen. Aber was ist nun ihre Aufgabe?

Funktion der Plastiden

Plastiden haben nicht nur eine, sondern gleich mehrere für die Zelle lebensnotwendige Funktionen. Dabei übernimmt jedoch nicht ein Plastid jede Aufgabe. Es gibt vier Grundarten, die sich optisch und funktionell voneinander unterscheiden.

Die wichtigste Funktion der Plastiden – genauer genommen der Chloroplasten – ist die Fotosynthese. Sie liefert der Pflanze Energie, die sie zum Leben benötigt. Zudem haben manche Arten von Plastiden die Fähigkeit, Stoffe zu speichern, damit die Pflanze sie zu einem späteren Zeitpunkt nutzen kann. Hierzu gehören Fett, Stärke und Proteine. Andere Plastiden sind wiederum für die Synthese von Monoterpenen verantwortlich.

Monoterpene sind chemische Verbindungen, die aromatisch riechen und vor allem in pflanzlichen Ölen und Fetten zu finden sind. Sie dienen zum Anlocken von bestäubenden Insekten und zur Abwehr gegen Fressfeinde.

Aufbau der Plastiden

Je nach Art sind Plastiden alle sehr unterschiedlich aufgebaut. Es gibt jedoch drei Strukturen, die sich innerhalb der verschiedenen Ausprägungen nicht unterscheiden.

Plastiden sind im Normalfall sowohl von einer äußeren als auch von einer inneren Membran umgeben. Sogenannte komplexe Plastide sind sogar von vier Membranen umgeben.

Dieser Aufbau ist aber nicht mit der Doppellipidschicht zu verwechseln, denn die gilt trotz des Namens formell als eine einzelne Membran.

Zudem besitzt jedes Plastid eigene Ribosomen und eine ringförmige DNA. Diese Eigenschaft macht sie genetisch gesehen unabhängig vom Rest der Zelle, da sowohl die Erbinformation als auch die Maschinerie zur Herstellung von Proteinen vorhanden ist.

Ribosomen sind der Ort der Proteinbiosynthese. Hier wird der genetische Code abgelesen und in ein Protein “übersetzt”.

Wenn in der Zelle mehrere Plastiden Platz finden, sind diese über tunnelartige Membranausstülpungen miteinander verbunden. Diese Verbindung nennen sich Stromuli und ermöglichen Kommunikation und Stoffaustausch zwischen beiden Organellen.

Dieser Grundaufbau ist bei allen Plastiden gleich. Bei einigen Arten kommen jedoch andere Strukturen hinzu, die für die Funktion essenziell sind.

Chloroplasten

Chloroplasten sind die bekanntesten Plastiden. Sie sind für die Fotosynthese und somit für das Überleben der Zelle zuständig. Diese Aufgabe erfüllen sie mithilfe von Thylakoiden, die zu sogenannten Granula übereinander gestapelt liegen. In ihnen befindet sich hauptsächlich Chlorophyll, welches für die Fotosynthese gebraucht wird. Chlorophyll verleiht der Zelle außerdem ihre grüne Färbung.

Im Stroma liegt zudem die ringförmige DNA sowie Fetttröpfchen und ein Stärkekorn vor.

Etioplasten

Etioplasten sind im Prinzip nur ruhende Plastiden, die bei Bedarf wieder aktiviert werden können und dann wieder voll funktionsfähig sind. Plastiden gehen in die ruhende Phase über, wenn sie kein Sonnenlicht mehr bekommen. Sie besitzen kein Chlorophyll, dafür aber einen sogenannten Prolamellarkörper. Dieser enthält meist Ribosomen und Carotinoide und befindet sich in einer schlauchförmigen Struktur.

In das Stroma des Etioplasten reichen zusätzlich sogenannte Prothylakoide. Diese entwickeln sich bei Sonneneinstrahlung zu Thylakoiden, welche Fotosynthese betreiben können.

Chromoplasten

Chromoplasten lagern hauptsächlich Carotinoide ein und geben der Pflanze somit eine rote, gelbe oder orange Färbung. Sie besitzen ebenfalls ihre eigene, ringförmige DNA. Im Stroma befinden sich zusätzlich sogenannte Plastoglobuli, bei denen es sich um Lipidtröpfchen handelt, in denen sich Phospholipide, Triacylglyceride, Carotinoide und geringe Mengen Protein befinden.

Plastiden – Vorkommen

Plastiden liegen, wie alle anderen Zellorganellen auch, im Cytoplasma von Zellen vor, die Fotosynthese betreiben. Tierische Zellen besitzen also keine Plastiden. Sie können einzeln oder als Verbund in Zellen vorkommen, wobei sich in einer einzelnen Zelle immer die gleiche Art von Plastiden befindet.

Je nach Lichtverhältnissen entwickeln sich in den verschiedenen Pflanzenzellen auch verschiedene Plastiden.

Arten von Plastiden

Ein einzelnes Plastid erfüllt nicht alle Aufgaben. Die Funktionen sind auf verschiedene Arten von Plastiden aufgeteilt:

ArtFarbeVorkommenFunktion
Proplastiden farblosundifferenzierte ZellenVorstufe aller anderen Plastiden
Chloroplastengrün(oberirdische) Zellen, die Licht zur Verfügung habenOrt der Fotosynthese durch hohe Chlorophyll-Konzentration
Chromoplasten gelb bis rotfarbige Zellen (Blüten und Früchte)Farbgebung
Leukoplastenfarblos(unterirdische) Zellen ohne Lichtquelle;Zellschichten, die mit der Umgebung in Kontakt stehen (z. B. Blattzellen)Vorstufe von Amylo-, Elaio- und ProteinoplastenSynthese von Monoterpenen (Duftstoffen)
Amyloplastenfarblos(unterirdische) Zellen ohne LichtquelleSpeicherung von Stärke
Elaioplastenfarblos bis gelblich(unterirdische) Zellen ohne Lichtquelle Speicherung von Lipiden/Fetten
Proteineplastenfarblos(unterirdische) Zellen ohne Lichtquelle Speicherung von Proteinen
EtioplastenfarblosZellen ohne Lichtquelle“ruhende” Form der Chloroplasten;können reaktiviert werden
Gerontoplastenfarblos oder gelbidentisch der Chloroplasten“gealterte” Form von Chloroplasten

Der Proplastid ist der Ursprung aller anderen Plastide. Aber wie wird aus der Ursprungsform ein fertiges und vor allem funktionelles Plastid?

Plastidenumwandlung

Aus den Proplastiden bilden sich je nach Lichtverhältnissen verschiedene Plastidentypen. Diese Regulierung wird als Photomorphogenese bezeichnet. Sie lassen sich auch untereinander umwandeln. Das wird reversible Plastidenmetamorphose genannt.

Es gibt vier Plastiden, die aus einem Proplastiden entstehen können:

  1. Chloroplast

  2. Chromoplast

  3. Leukoplast

  4. Etioplast

Aus den Chloro- und Leukoplasten können sich wiederum andere Arten von Plastiden bilden. Wenn ein Chloroplast altert und nicht mehr funktionsfähig ist, entwickelt sich daraus ein Gerontoplast.

Die Vorsilbe “Geronto-” bezieht sich auf das fortgeschrittene Alter einer Sache. In diesem Fall bezieht sie sich auf das Alter des Plastids.

Aus den Leukoplasten können sich dann je nach Bedarf der Zelle Amylo-, Elaio- oder Proteinoplasten bilden, die als Speicher dienen.

Plastidenmutation

Bei der Plastidenmutation wird durch spontane Mutationen das Genom der Plastiden verändert. Das kann jederzeit passieren und ist ganz natürlich, ebenso wie beim Genom, welches sich im Zellkern befindet.

Je nachdem, wo die Mutation liegt, können Eigenschaften des Plastiden sowohl negativ als auch positiv beeinflusst werden.

Plastiden – Das Wichtigste

  • Plastiden sind eigene Zellorganelle, die es in verschiedenen Formen gibt. Die wichtigsten sind die Chloroplasten, Chromoplasten und Leukoplasten.
  • Alle Plastiden besitzen eine eigene, ringförmige DNA und eine doppelte Membran. Je nach Art des Plastiden findet man andere Strukturen.
  • Ihre Aufgaben sind die Fotosynthese, Speicherung von Stoffen und Synthese von Duftstoffen der Pflanze.
  • Chloroplasten betreiben Fotosynthese mithilfe von Thylakoiden, in denen Chlorophyll eingelagert ist. Chlorophyll ist ein Farbstoff, der fotosynthetisch aktiv ist und der Pflanze die grüne Färbung verleiht.
  • Sie kommen in allen pflanzlichen Zellen vor und können auch mehrfach vorkommen, jedoch immer nur jeweils eine Art von Plastid.
  • Plastiden können sich unter gegebenen Bedingungen untereinander umwandeln, je nachdem, wie es die Pflanze gerade benötigt.
  • Plastiden können außerdem mutieren und so ihre Struktur und ihre Funktion verändern. Dies geschieht durch Mutationen im Genom der Plastiden.

Nachweise

  1. spektrum.de: Plastiden (05.06.2022)
  2. bionity.com: Plastid (05.06.2022)
  3. spektrum.de: Plastidenmutationen (05.06.2022)
  4. biologie-seite.de: Plastid (05.06.2022)
  5. flexikon.doccheck.com: Plastid (05.06.2022)
  6. bionity.com: Leukoplasten (05.06.2022)

Häufig gestellte Fragen zum Thema Plastiden

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