In diesem Video geht es um einen Zellbestandteil, der in den Zellen von Pflanzen, Pilzen und Protisten vorzufinden ist - die Vakuole.
Ihr wisst wahrscheinlich, dass es sich bei der Zelle um die kleinste lebende Einheit der Welt handelt. Wir Menschen, aber natürlich auch Pflanzen, bestehen aus einer riesigen Anzahl an Zellen. Jede einzelne Pflanzenzelle wiederum enthält verschiedene Zellbestandteile - auch Zellorganellen genannt - die für ihr eigenes Überleben und das des gesamten Organismus unerlässlich sind. Eines dieser Zellbestandteile - und gleichzeitig das größte in Pflanzenzellen - ist die Vakuole.
In der Regel enthält eine ausgewachsene Pflanzenzelle eine einzige Zentralvakuole (auch Zellsaftvakuole genannt), die bis zu 90 Prozent des gesamten Zellvolumens ausmachen kann - sie nimmt also fast die komplette Zelle ein, wie auch hier anhand dieser elektronenmikroskopischen Aufnahme einer Pflanzenzelle ersichtlich wird. Schematische Darstellungen einer Pflanzenzelle spiegeln die tatsächliche Größe der Vakuole also bei weitem nicht wider. Die Vakuole kann man sich vorstellen wie einen wassergefüllten Sack. Sie ist von einer einfachen Membran umgeben, dem sogenannten Tonoplasten. Dieser wassergefüllte Sack enthält neben Wasser zahlreiche gelöste Stoffe: von Enzymen, Aminosäuren bis hin zu Zucker bzw. Glucose, die zuvor bei der Photosynthese gebildet wurde. So lässt sich bereits eine wichtige Funktion der Vakuole ableiten: Die Speicherung bestimmter Substanzen. Neben der Speicherfunktion erfüllt die Vakuole Aufgaben, die von der Formgebung über die Fortpflanzung bis zur Verdauung reichen. Die wohl wichtigste Funktion ist die Formgebung der Pflanze durch die Vakuole oder anders formuliert: durch die Vakuole wird die Form und Struktur einer Pflanze überhaupt erst gewährleistet und aufrechterhalten.
Denkt an die vielen gelösten Substanzen in der Vakuole, die von bestimmten, im Tonoplasten lokalisierten Transportproteinen in die Vakuole gepumpt werden. Die Akkumulation - also Anreicherung - dieser Stoffe erzeugt einen osmotischen Druck in der Vakuole. Wie genau es dazu kommt, habe ich im Video zur Osmose erklärt, das ich an dieser Stelle einmal verlinke. Für euch an dieser Stelle ist wichtig zu wissen: Die Erzeugung eines osmotischen Drucks durch die vielen, in der Vakuole gelösten Substanzen, hat zur Folge, dass Wasser aus dem Cytoplasma durch die Membran des Tonoplasten ins Innere der Vakuole, diffundiert bzw. fließt - ein mit Wasser sich aufblähender Ballon.
Beliebig läss sich dieser Ballon - die Vakuole - allerdings nicht ausdehnen. Das Anschwellen wird nach außen hin durch die recht starre Zellwand begrenzt. Die Folge ist der Aufbau eines Innendrucks der Zelle - der als sogenannter Turgor bezeichnet wird), der erstens eine weitere Wasseraufnahme in die Vakuole verhindert und zweitens die Zelle versteift - er ist dafür verantwortlich, dass auch nicht verholzte Pflanzen aufrecht stehen (Formgebung), ihre Blätter und Blüten nicht anfangen zu welken und ihre Zellen wachsen können (Streckenwachstum über Tugor).
Vakuolen tragen insofern zur Fortplanzung der Pflanze bei, dass in Vakuolen von Blütenblättern und Früchten bestimmte Farbpigmente (Anthocyane) - rote, violette, blau-schwarze - eingelagert sind und dazu beitragen, Tiere anzulocken, die an der Bestäubung oder Verbreitung von Samen beteiligt sind. Mit der Verdauung sind vor allem die Verdauung und der Abbau von zellulären Abfallprodukten und nicht mehr benötigten Strukturen gemeint (äquivalent zu Lysosomen bei Tieren). Aber auch die in den Samen enthaltenen Proteine können enzymatisch abgebaut werden in ihre Einzelteile, sodass diese während der Samenkeimung den sich entwickelndem Keimling als Nährstoffe zur Verfügung stehen.
Aber auch eine Speicherfunktion geht von der Vakuole aus. Gespeichert werden in ihr neben Wasser auch zahlreiche andere Stoffe, z.B. sekundäre Pflanzenstoffe. Sekundäre Pflanzenstoffe sind oftmals giftig oder schmecken übel - sie halten Tiere davon ab, die betreffenden Pflanzenteile zu fressen.
Tannine sind ein Beispiel für pflanzliche Sekundärstoffe - diese Verbindungen kennt ihr beispielsweise als leicht bitteren Nachgeschmack von Tee. Ihr bitterer Geschmack hält Fressfeinde fern und gleichzeitig sorgen ihre dunkle Farbe - ähnlich wie das Melanin bei uns Tieren - als Schutz vor übermäßiger UV-Strahlung. Tannine werden in den Chloroplasten gebildet, reichern sich aber in der Vakuole an. Die Speicherung von Tanninen und anderen sekundären Pflanzenstoffen trägt also zum Überleben der Pflanze bei.
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