Pflanzenzelle Aufbau: beschriftete Abbildung, Funktion jedes Organells und die vier Strukturen, die nur Pflanzen haben

Was zeigt eine Abbildung der Pflanzenzelle?

Sie zeigt einen Schnitt. Eine Pflanzenzelle ist ein dreidimensionaler Kasten, den die Abbildung aufschneidet, damit das Innere sichtbar wird, weshalb der Umriss, den man vor sich hat, eine Schnittkante und keine Silhouette ist.

Drei Dinge in der Abbildung sind Aussagen. Welche Kompartimente vorhanden sind. Wie sie ineinander geschachtelt liegen, wobei der Tonoplast innerhalb der Plasmamembran und diese innerhalb der Wand liegt. Und welche Membranen ineinander übergehen, was fast jede Abbildung zeichnet und worauf fast keine Leserin und kein Leser jemals hingewiesen wird.

Alles Übrige ist eine zeichnerische Entscheidung. Die Farben sind Konvention und nicht Beobachtung. Die Zahl der gezeichneten Chloroplasten ist die, die hineinpasste. Die kleinen Organellen erscheinen im Verhältnis zur Zelle weit größer, als sie sind, denn im echten Größenverhältnis wäre ein Ribosom in einer 84 mm breiten Zelle kleiner als die Strichstärke, mit der es gezeichnet wird.

Dass die Wand das Bild beherrscht, hat einen historischen Grund. Es waren die dicken Zellwände des Korks, sichtbar in einem primitiven Mikroskop, die Robert Hooke 1663 erstmals Zellen unterscheiden und benennen ließen. Was er sah und benannte, war nicht der lebende Inhalt, sondern die leeren Kästen, die deren Wände hinterlassen hatten.

Die Bestandteile der Pflanzenzelle, beschriftet

Jede Beschriftung und das, was die Struktur dahinter tatsächlich ist:

Zwei dieser Einträge lohnen einen zweiten Blick, weil die Abbildung ihre Größenverhältnisse gewöhnlich verfehlt.

Die Zentralvakuole ist kein Vorratsbeutel, der seitlich abgestellt wird. Alberts beziffert sie auf über 30 % des Zellvolumens und in manchen Zelltypen auf bis zu 90 %. Diese Zahl erklärt, warum eine Pflanzenzelle zugleich groß und billig sein kann, denn das Cytoplasma ist nur eine dünne Schale und die Masse besteht aus Wasser unter Druck. Zugleich erledigt die Vakuole vier Aufgaben gleichzeitig: Speicherung von Nährstoffen und Abfall, Verdauung mit hydrolytischen Enzymen, die sie zu einer Verwandten des tierischen Lysosoms machen, Volumen und Turgorsteuerung. Häufig liegen in derselben Zelle mehrere Vakuolen mit unterschiedlichen Aufgaben nebeneinander.

Der Chloroplast ist kein Mitochondrium, das zufällig grün geworden ist. Beide besitzen eine doppelte Hüllmembran, beide erzeugen ATP chemiosmotisch, beide stammen von endocytierten Bakterien ab. Was sie trennt, ist die dritte Membran. Die Thylakoidmembran bildet abgeflachte Scheiben, die zu Grana gestapelt sind, und trägt die Elektronentransportketten sowie die ATP-Synthase. Anders als beim Mitochondrium ist die innere Hüllmembran des Chloroplasten nicht zu Cristae gefaltet und an der Photosynthese unbeteiligt. Ein Chloroplast, der als schlichtes grünes Oval gezeichnet ist, hat genau die Struktur weggelassen, die ihn zum Chloroplasten macht.

Was hat die Pflanzenzelle, was der Tierzelle fehlt?

Vier Strukturen, und einen Unterschied darin, wie sich die Zelle teilt.

Die Zeile zu den Verbindungen verdient besondere Aufmerksamkeit, weil sie die Wand erklärt. Pflanzenzellen sind in starren Wänden festgesetzt, und die Wände benachbarter Zellen sind miteinander verkittet, sodass Pflanzen keine Haftverbindungen brauchen, um Gewebe zusammenzuhalten. Was sie weiterhin brauchen, ist Kommunikation, und eine mindestens 0,1 μm dicke Wand ist viel zu dick, als dass eine Gap Junction sie überbrücken könnte. Die Plasmodesmen sind die Antwort darauf, denn bis auf wenige spezialisierte Ausnahmen ist jede lebende Zelle einer höheren Pflanze über sie mit ihren lebenden Nachbarn verbunden.

Daraus folgt etwas, das fast keine Abbildung ausspricht. Weil die Plasmamembran der einen Zelle an jedem Plasmodesmos in die der Nachbarzelle übergeht und ihr Cytoplasma durch den Kanal verbunden ist, lassen sich die Zellen einer Pflanze als Syncytium auffassen, in dem viele Zellkerne ein gemeinsames Cytoplasma teilen.

Die Wand zwischen zwei Zellen besteht aus drei Schichten, nicht aus einer

Zeichnet man eine Pflanzenzelle allein auf ein weißes Blatt, hat die Wand nichts mehr, wogegen sie eine Wand sein könnte. Zeichnet man die Nachbarin dazu, werden drei Dinge auf einmal sichtbar.

Die Mittellamelle ist eine reale Schicht mit einer Aufgabe und keine Linie, an der sich zwei Wände zufällig berühren. Sie ist reich an Pektinen, die durch Calcium quervernetzt sind, und sie verkittet benachbarte Wände zu einem Gewebe. Ihr geregelter Abbau ist der Mechanismus hinter zwei alltäglichen Vorgängen, dem Reifen einer Tomate und dem Abfallen eines Blattes im Herbst.

Die Primärwand ist dünn und dehnbar und entsteht, solange die Zelle noch wächst. Ist das Wachstum abgeschlossen, lagern viele Zellen innen eine Sekundärwand in Schichten ab, und das häufigste zusätzliche Polymer darin ist Lignin, das Xylemgefäße und Fasern verholzen lässt. Beide Wände werden von außen an der Plasmamembran aufgebaut. Cellulose wird nicht wie die meisten Matrixmoleküle im Retikulum hergestellt und sekretiert, sondern unmittelbar aus Cellulose-Synthase-Komplexen gesponnen, die in der Plasmamembran sitzen, und cortikale Mikrotubuli im Zellinneren steuern die Richtung, in die diese Komplexe wandern.

Genau dieser Mechanismus ist der Grund, weshalb die Wand überhaupt auf eine Abbildung gehört. In einer sich streckenden Zelle liegen die Cellulose-Mikrofibrillen gewöhnlich senkrecht zur Streckungsachse, und ihre Ausrichtung entscheidet zu einem großen Teil über die endgültige Zellform. Da sich Pflanzenzellen nicht bewegen können, läuft die Gestalt der ganzen Pflanze darauf hinaus, diese Ausrichtung Zelle für Zelle zu steuern.

Wie zeichnet man eine Abbildung der Pflanzenzelle?

Bauen Sie sie in der Reihenfolge auf, in der die Strukturen einander begrenzen, und nicht in der Reihenfolge einer Lehrbuchliste.

Beginnen Sie mit der Wand und zeichnen Sie sie als Band. Ein einzelner Strich sagt aus, dass die Wand eine Grenze ist. Ein Band mit Stärke sagt aus, dass sie ein Kompartiment ist, was zutrifft, und genau dort gehört die Plasmamembran hin: an die Innenseite des Bandes und nicht irgendwo schwebend ins Cytoplasma.

Setzen Sie die Vakuole als Zweites und lassen Sie ihr etwa die halbe Fläche. Alles Übrige muss sich um sie herum anordnen, und eine klein gezeichnete Vakuole zwingt jedes andere Organell an die falsche Stelle. Wirkt das Cytoplasma wie ein großzügiger freier Raum, beschreibt die Abbildung eine junge meristematische Zelle statt der reifen Zelle, die die Bildunterschrift ankündigt.

Schieben Sie den Rest in die Schale, die die Vakuole freilässt. Der Zellkern entscheidet als größtes verbleibendes Objekt über die Lage der übrigen. Chloroplasten und Mitochondrien verteilen sich in der Peripherie, wo sie auch in der lebenden Zelle liegen.

Zeichnen Sie Chloroplasten mit Thylakoidstapeln. Drei oder vier kurze gestapelte Striche innerhalb der Hülle genügen. Ohne sie sind Chloroplast und Mitochondrium dieselbe Zeichnung in zwei Farben, und Farbe ist der eine Kanal, der im Graustufendruck und bei farbfehlsichtigen Lesenden ausfällt.

Setzen Sie zuletzt die Beschriftung, jene Hälfte der Arbeit, die überhastet wird. Die Regeln sind kurz:

• Eine Bezugslinie je Beschriftung, gerade geführt, endend mit einem Punkt auf der benannten Struktur. Eine Linie, die im Leerraum neben der Struktur endet, bleibt mehrdeutig.
• Keine Bezugslinie kreuzt eine andere. Kreuzen sich zwei, stehen die Beschriftungen in der falschen Reihenfolge und gehören vertauscht, nicht umgeleitet.
• Beschriftungen außerhalb der Zelle, in zwei Spalten ausgerichtet. Text im Cytoplasma konkurriert mit dem, was er beschreibt, und lässt sich für eine andere Spaltenbreite nicht neu umbrechen.
• Setzen Sie den Schriftgrad, den das Ziel verlangt. Bei Nature liegt aller Text außer den Panelbuchstaben zwischen mindestens 5 pt und höchstens 7 pt, in einer serifenlosen Schrift, vorzugsweise Helvetica oder Arial, und in allen Abbildungen eines Artikels in derselben Schrift. Panelbuchstaben sind 8 pt fett, aufrecht und in Kleinbuchstaben.
• Zeichnen Sie in der Breite, in der gedruckt wird. Die Standardbreiten von Nature betragen 89 mm einspaltig und 183 mm zweispaltig, mit einer anderthalbspaltigen Variante von 120 bis 136 mm und einer vollen Satzhöhe von 247 mm. Eine auf einer Folie gezeichnete Zellabbildung erreicht das Manuskript in einem Drittel der Größe, für die sie entworfen wurde, und aus 7 pt werden 2 pt.
• Bleiben Sie bei Vektorformaten. Nature verlangt für Strichzeichnungen AI, EPS oder PDF und bittet ausdrücklich darum, Strichzeichnungen und Text nicht zu rastern. Eine Zellabbildung ist durchgehend Strichzeichnung.

Die allgemeinen Regeln dahinter stehen in unserem Leitfaden zum Erstellen wissenschaftlicher Abbildungen, und die vollständigen Werte von Nature Portfolio in den Abbildungsanforderungen von Scientific Reports, wo auch behandelt wird, was zu tun ist, wenn eine Zeitschrift eine Vorgabe überhaupt nicht veröffentlicht.

Dieselbe Abbildung ohne Beschriftung

Die nützlichste Fassung einer Abbildung, die man sich einprägen möchte, ist die, die die Antwort nicht verrät. Gleiche Geometrie, Zahlen statt Namen.

Die Legende in der Reihenfolge der Zahlen: 1 Zellwand, 2 Mittellamelle, 3 Plasmamembran, 4 Mitochondrium, 5 Zellkern mit Nucleolus, 6 Ribosomen, 7 Plasmodesmen, 8 Chloroplast, 9 Tonoplast, 10 Zentralvakuole, 11 raues endoplasmatisches Retikulum, 12 Golgi-Apparat.

Beide Fassungen als druckbare Bilddateien, in einer Auflösung, die auf Papier standhält.

Fünf wiederkehrende Fehler in Abbildungen der Pflanzenzelle

Die Vakuole ist zu klein gezeichnet. Das ist der häufigste Fehler, und er pflanzt sich fort, weil jede neue Abbildung von der vorigen abgezeichnet wird. Eine Vakuole, die ein Fünftel der Zelle einnimmt, kann nicht die Struktur sein, die eine Pflanze aufrecht hält.

Chloroplasten ohne Thylakoide. Als flache grüne Ovale gezeichnet tragen sie nicht mehr Information als eine Farbe, und der Abbildung geht das einzige Merkmal verloren, das dieses Organell auszeichnet.

Die Zelle steht allein auf der Seite. Eine Wand, hinter der nichts liegt, lädt zu der Lesart ein, die Wand sei die Haut der Zelle selbst. Tatsächlich ist sie gemeinsame Infrastruktur: zwei Wände und eine Mittellamelle zwischen zwei Zellen, durchzogen von Plasmodesmen. Schon ein Streifen der Nachbarzelle behebt das.

Ein Schnitt wird als Umriss gelesen. Das abgerundete Rechteck ist eine Schnittkante durch einen Kasten. Das Cytoplasma ist eine Schale, die die Vakuole nach allen Seiten umgibt, und kein Ring um eine Scheibe. Genau dieses Missverstehen soll eine aufgeschnittene 3D-Darstellung verhindern, um den Preis einer weit schwierigeren Beschriftung.

Bezugslinien kreuzen sich oder enden zu früh. Beides ist derselbe Fehler, weil die Lesenden nicht mehr erkennen, welche Beschriftung zu welcher Struktur gehört, und beides bleibt für die zeichnende Person unsichtbar, weil sie die Antwort bereits kennt. Prüfen Sie die Bezugslinien zuletzt, auf einem Ausdruck in Endgröße.

Häufige Fragen

Was ist eine Abbildung der Pflanzenzelle? Ein beschrifteter Schnitt durch eine einzelne Pflanzenzelle, der zeigt, welche Kompartimente vorhanden sind und was was umschließt. Ein aufgeschnittener Körper, keine Fotografie. Das Vorhandensein der Strukturen, ihre Schachtelung und die Kontinuität der Membranen sind Aussagen; die Farben, die Anzahl und die Größenverhältnisse der kleinen Organellen sind zeichnerische Entscheidungen.

Welche Bestandteile hat die Pflanzenzelle? Zellwand, Mittellamelle, Plasmamembran, Cytosol mit freien Ribosomen, Zellkern und Nucleolus, raues endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Mitochondrien, Chloroplasten und weitere Plastiden sowie die vom Tonoplast begrenzte Zentralvakuole. Plasmodesmen durchziehen die Wand und verbinden das Cytoplasma benachbarter Zellen.

Was hat die Pflanzenzelle, was der Tierzelle fehlt? Zellwand, Plastiden, große Zentralvakuole und Plasmodesmen. Zudem teilt sich die Pflanzenzelle, indem ein Phragmoplast eine neue Wand aufbaut, statt sich mit einem kontraktilen Ring durchzuschnüren.

Welche Aufgabe hat die Zentralvakuole? Speicherung, Verdauung, Volumen und Turgor. Der Turgor trägt das Übrige, denn der Druck, den die Vakuole gegen die Wand hält, treibt die Zellstreckung beim Wachstum an und liefert einen Großteil der mechanischen Festigkeit lebenden Pflanzengewebes.

Wie zeichnet man eine einfache Pflanzenzelle? Wand als Band, dann die Vakuole mit etwa der halben Fläche, alles Übrige in die verbleibende Schale geschoben, Chloroplasten mit sichtbaren Thylakoidstapeln, und danach gerade, einander nicht kreuzende Bezugslinien, die mit einem Punkt auf jeder Struktur enden.

Ist eine Abbildung der Pflanzenzelle zweidimensional oder dreidimensional? Fast immer ein zweidimensionaler Schnitt durch eine dreidimensionale Zelle. Eine dreidimensionale Fassung zeigt die Zelle als aufgeschnittenen Körper, was die Geometrie besser sichtbar macht und die Beschriftung in einer Zeitschriftenspalte erschwert.

Welche Beschriftung erwartet der Biologieunterricht der Mittelstufe? Denselben Schnitt mit verkürzter Liste, also Wand, Membran, Cytoplasma, Zellkern, Nucleolus, Vakuole, Chloroplast, Mitochondrium, Retikulum, Golgi und Ribosomen. Mittellamelle und Plasmodesmen fehlen dort gewöhnlich, was schade ist, denn sie sind es, die die Wand verständlich machen.

Wie es weitergeht

• Das Schema der tierischen Zelle, ebenso beschriftet – die Zelle auf der gegenüberliegenden Seite, mit den gemessenen Volumina, die zeigen, warum fast jedes Schema den Zellkern zu groß zeichnet, und wie zwei tierische Zellen dort verbunden sind, wo eine Pflanze ein Plasmodesma benutzt.
• Wissenschaftliche Abbildungen erstellen — die allgemeinen Regeln hinter dem Abschnitt zur Beschriftung, angewandt auf alle Abbildungstypen statt nur auf diesen einen.
• Abbildungsanforderungen von Scientific Reports — die vollständigen Werte von Nature Portfolio und das Vorgehen, wenn eine Zeitschrift überhaupt keine Vorgabe veröffentlicht.
• Kladogramm und Stammbaum — eine weitere Abbildung, deren Layout regelmäßig für die Aussage gehalten wird, und dieselbe Disziplin, das zu trennen, was die Zeichnung behauptet, von dem, was sie lediglich anordnet.