Botanik online: Intrazelluläre Strukturen

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Neuere Präparationstechniken und Auswertungsverfahren

Weitere Erkenntnisse über intrazelluläre Strukturen erhielt man nach Einsatz neuer Präparationsverfahren (Arbeiten aus der Zeit von Mitte der fünfziger bis Mitte der sechziger Jahre). Das Gefrierätzverfahren erwies sich als Methode der Wahl zur Darstellung von Membranoberflächen. Die Auflösung ist ausreichend, um einzelne Makromoleküle (oder makromolekulare Komplexe) erkennen zu können. Vor allem dann, wenn sie io regelmäßigen Mustern (zweidimensionalen Kristallen) in der Membran angeordnet sind.

Durch Verwendung von Glutaraldehyd als Konservierungsmittel konnten röhrenförmige Strukturen - Mikrotubuli - erkannt werden . Es sind Bestandteile des Cytoskeletts . Sie sind für Bewegungen von Organellen und anderen intrazellulären Partikeln, den Chromosomentransport und als Strukturelemente von Geißeln ("9+2"-Struktur) unentbehrlich.

Zu den Besonderheiten einer Pflanzenzelle gehört die Zellwand, deren Schichtenaufbau durch elektronenmikroskopische Analyse bestätigt wurde. Eine Schichtung liegt auch bei den Wandverstärkungen in Kollenchymzellen, Steinzellen und verkorkten Zellen vor.

Eine weitere wichtige Methode ist der Einsatz ganz spezifischer Marker oder Sonden zur Lokalisierung bestimmter Molekülklassen oder Moleküle. Man stellt damit die Brücke zum molekularen Bereich her. Um dies deutlich zum Ausdruck zu bringen, spricht man dabei auch von der molekularen Architektur der Zelle.

Von den eben skizzierten Verfahren unabhängig sind die Versuche, elektronenmikroskopische Aufnahmen mit dem Ziel auszuwerten, die dreidimensionale Struktur der intrazellulären Einheiten zu erschließen. Da hierbei große Datenmengen anfallen, ist der Einsatz von Computern erforderlich. Das größte und bislang nicht befriedigend gelöste Problem ist die Strukturerkennung (Bildbewertung) durch den Rechner. Ein Rechner kann nicht entscheiden, ob eine Struktur, die im Bild als bestimmter Grauton erscheint, tatsächlich das ist, was man als Beobachter einer bestimmten Struktur (z.B. einem Dictyosom) zuordnet. Im Folgenden sind die einzelnen Schritte eines von W. MENHARDT, J. LOCKHAUSEN, W. J. DALLAS und U. KRISTEN (Phillips-Forschungslabor Hamburg, und Institut für Allgemeine Botanik, Hamburg, 1986) erarbeiteten Verfahrens zur Konstruktion eines dreidimensionalen Dictyosomenmodells dargestellt. Ein wesentlicher Schritt, nämlich die Umsetzung des elektronenmikroskopischen Bildes in eine Umrißskizze, bleibt Handarbeit.

Zellkontakte, benachbarte Zellen, Zellen im Gewebeverband

Wie bereits dargelegt, ist die Zellwand vielfach von Tüpfeln durchsetzt, durch die Plasmabrücken (Plasmodesmen) die beiden benachbarten Zellen miteinander verbinden. Die Tüpfel und Plasmodesmen können in unterschiedlicher Form auftreten. Sie können z.B. sehr englumig, verzweigt und/oder sehr zahlreich sein; sie können aber auch weitlumig sein und in nur geringer Zahl auftreten. Besonders auffallende Tüpfel findet man in den verschiedenen Zelltypen der Leitgewebe. Beispiele hierfür sind die Poren in Siebplatten oder die Tüpfelfelder in Xylemelementen.

Wie wir schon gesehen haben, lassen sich lichtmikroskopisch eine Anzahl von Zelltypen und Gewebearten identifizieren. Durch elektronenmikroskopische Analyse kommen die Unterschiede zwischen bestimmten Zellformen oft noch deutlicher zum Ausdruck.