Mikroskopische und submikroskopische Struktur von Zellwänden - erklärt!

Nützliche Hinweise zur mikroskopischen und submikroskopischen Struktur von Zellwänden!

Die chemischen Substanzen der Zellwände bleiben physikalisch und chemisch miteinander verbunden. Für diese Untersuchungen wurden verschiedene physikalische und chemische Methoden eingesetzt. Zunächst war die Sekundärwand der Hauptgegenstand der Studie, aber mit der Verfeinerung der Methoden wurde auch die Primärwand erfolgreich untersucht.

Bild mit freundlicher Genehmigung: clipartpal.com/_thumbs/pd/plants/Plant_cell_wall_diagram.png

Die Bedeutung der Untersuchung von Primärwänden ist, dass sie Informationen über die Wachstumsmethoden von Zellwänden in der Oberfläche liefert. Die Ermittler kombinieren Beobachtungen zur differenziellen Färbung. differentielle Löslichkeiten; grobe und feine Strukturvariationen; Reaktion auf polarisiertes und fluoreszierendes Licht, auf Röntgenstrahlen und auf Dunkelfeldbeleuchtung; Brechungsindizes; und Zusammensetzung der Asche. In der heutigen Zeit ist das Elektronenmikroskop das Hauptwerkzeug für die Untersuchung von Zellwänden.

Micellar- und Intermicellar-Systeme:

Die Strukturierung der Zellwände basiert auf Zellulose. Die grundlegenden Einheiten des Systems sind die kettenartigen Cellulosemoleküle unterschiedlicher Länge. Diese Ketten werden nicht zufällig verteilt, sondern kommen in Aggregaten vor und werden allgemein als Mizellen bezeichnet. Die Kettenmoleküle besitzen eine parallele Anordnung in einer Mizelle und die Glucosereste innerhalb einer Kette sind in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet.

So kann ein Bündel von Cellulosemolekülen, die Mizelle, mit einem Kristall verglichen werden, indem seine Einheiten symmetrisch angeordnet sind. Auf diese Weise werden die Bündel von Cellulosemolekülen durch die Moleküle der unteren Kette miteinander verbunden und von einem porösen kohärenten System, dem Micellar-System, durch ein gleichermaßen kohärentes intermicellares System durchdrungen, in dem verschiedene andere Wandstoffe als die Cellulose vorhanden sind.

Frey Wyssling (1959) beschrieb diese Strukturelemente und ihre Zusammenhänge anhand der Sekundärwand der Faser von Böhmeria graphisch. Hier ist ein Zellulosemolekül 8 A breit. Cellulosemoleküle werden zu einer elementaren Mikrofibrille zusammengefasst, die einen breitesten Durchmesser von 100 A hat und mit dem Elektronenmikroskop erkennbar ist. Es enthält 100 Cellulosemoleküle in einem Querschnitt. Sowohl die Cellulosemoleküle als auch die Elementarfibrillen sind bandartige Strukturen.

Elementarfibrillen bilden ein Bündel, das als Mikrofibrille bekannt ist und 250 A breit ist und in einem Querschnitt 2000 Cellulosemoleküle enthält. Elektronenmikroskopische Untersuchungen an Zellwänden sind hauptsächlich mit dieser Einheit verbunden. Mikrofibrillen werden zu Makrofibrillen mit einer Breite von 0, 4 Mikron (| i) kombiniert und enthalten 500.000 Cellulosemoleküle im Querschnitt. Schließlich bilden 2.000.000.000 Cellulosemoleküle einen Querschnitt der Sekundärwand der Faser.

Mikrofibrilläre und mikrokapillare Struktur:

Wie bereits erwähnt, wird die Zellulose von Pflanzenzellwänden als Kombination zweier interpenetrierender Systeme, des Micellar und des Intermicellar, interpretiert. Sie sind submikroskopisch. Die Wände enthalten eine poröse Cellulosematrix, die aus sehr feinen, zusammengewachsenen Fibrillen besteht, die Mikrofibrillen und ein interfibrilläres System von Mikrokapillaren, die verschiedene nicht-cellulosische Wandbestandteile enthalten.

Innerhalb der Mikrofibrillen treten jedoch die Mizellen und damit auch die Kettenmoleküle etwa parallel zur Längsachse der Fibrillen auf. Die Mikrokapillaren im Zellulosegerüst können Flüssigkeiten, Wachse, Lignin, Cutin, Hemicellulosen, Suberin, pektische Substanzen, andere weniger übliche organische Verbindungen und sogar Kristalle und Siliciumdioxid enthalten.

Mikrofibrilläre Orientierung in der Zellwand:

In den dreischichtigen Wänden bestimmter Gefäße, Tracheiden und Holzfasern variieren die fibrillären Orientierungen der Innen- und Außenschichten zwischen Quer- und Helixrichtung, wobei die Helices eine vergleichsweise geringe Steigung haben, und die der Zentralschicht schwanken zwischen Längs- und relativ steiler Helix . Charakteristische Muster treten an den großen umrandeten Gruben der frühen Holztracheiden auf.

In der Baumwollfaser besteht der Hauptteil der sekundären Wand aus Mikrofibrillen, die in einem Winkel von 45 Grad und weniger in Bezug auf die Längsachse der Faser ausgerichtet sind.

In der aufeinanderfolgenden Lamelle der Flachsfaser werden die Helices gegenläufig gewickelt. In Tracheariezellen mit ringförmigen und skalarartigen Sekundärverdickungen weisen die kristallinen Bereiche dieser Verdickungen eine horizontale, ringartige Orientierung auf.

Die Steigung der Helices von Mikrofibrillen variiert in den Sekundärwänden verschiedener Zellen. Unter den Schichten derselben Wand sind die Mikrofibrillen innerhalb einer gegebenen Schicht jedoch in der Regel parallel zueinander und immer parallel zur Oberfläche der Zelle. Die sekundären Wände besitzen eine parallele Textur.