Pflanzenzellwänden

Pflanzenzellwände sind die äußeren Strukturen pflanzlicher Zellen und dienen der Formgebung, dem Schutz und der Regulation des Stoffaustauschs. Sie bestehen hauptsächlich aus Cellulose, Hemicellulosen und Pektinen; in sekundären Zellwänden kommen zusätzlich Lignin und weitere Polymere hinzu. Die Wand entwickelt sich in Schichten: Die primäre Zellwand ist dünn und dehnbar und umgibt die Zelle; die Mittellamelle, reich an Pektinen, verbindet benachbarte Zellen. Bei vielen Zelltypen bildet sich außerdem eine sekundäre Wand innerhalb der primären Wand, die stark lignifiziert ist und in mehreren Schichten (S1, S2, S3) organisiert sein kann.

Die Synthese der Wandkomponenten erfolgt an der Plasmamembran durch Zellulose-Synthase-Komplexe, deren Orientierung von Mikrotubuli gesteuert wird. Cellulose-Mikrofibrillen bilden das Gerüst, während Hemicellulosen und Pektine ein gelartiges Netzwerk schaffen, das Festigkeit verleiht und die Wand gleichzeitig porös und durchlässig macht. Die Wand erlaubt den Durchtritt von Wasser und gelösten Stoffen und enthält Plasmodesmen, die den symplastischen Austausch zwischen Zellen ermöglichen.

Funktionen der Zellwand umfassen Strukturgebung, mechanische Unterstützung, Schutz vor Umweltstress sowie Regulation von Zellwachstum und Stofftransport. Wachstum erfolgt oft durch zeitweise Wandlockerung, ermöglicht durch Enzyme wie Expansine, während der Turgordruck die Expansion antreibt. In bestimmten Geweben dient die sekundäre Wand der zusätzlichen Festigkeit und Wasserundurchlässigkeit, insbesondere in holzigen Geweben.

Ökologisch und technologisch hat die Pflanzenzellwand Bedeutung als Biomassequelle, Grundlage von Papier und potenziellen Biokraftstoffen; sie wirkt außerdem als Barriere gegen Pathogene und wird zugleich von ihnen angreifbar.