Die Zelle als wachstumsfähiges System

Zusammenfassung

Das Wachstum der Zelle läßt sich physikalisch als irreversible Volumenzunahme mit der Zeit beschreiben. Dieser Prozeß verläuft bei Pflanzen grundsätzlich anders als bei Tieren. Die tierische Zelle wächst primär durch eine Vermehrung des Protoplasmas, vor allem durch die Biosynthese von Zellprotein. Dagegen spielt beim Wachstum der pflanzlichen Zelle die Vermehrung des Protoplasmas eine untergeordnete Rolle. Ihre Volumenzunahme erfolgt vielmehr in erster Linie durch die Aufnahme von Wasser in die Vacuolen, die in der meristematischen Zelle aus dem Endomembransystem gebildet werden (→ Abb. 3.1). Die sich vergrößernden Vacuolen vereinigen sich im Verlauf des Zellwachstums zur Zentralvacuole, welche schließlich über 90% des Zellraums ausfüllt (Abb. 8.1). Dieser Typ des Volumenwachstums wird durch den spezifischen Aufbau der Pflanzenzelle ermöglicht: Der Protoplast bildet zusammen mit der dehnbaren Zellwand ein osmo-mechanisches System, welches aufgrund osmotischer Potentialunterschiede zwischen Vacuolenlösung und Zellwandlösung einen hydrostatischen Druck (Turgor) entwickelt (→ Abb. 4.7). Der Turgor liefert indirekt die treibende Kraft für eine plastische Dehnung der Zellwand durch Wasseraufnahme. Dieses „hydraulische Wachstum“ ermöglicht es, daß sich pflanzliche Zellen um das 10- bis 100fache ihres ursprünglichen Volumens vergrößern können, ohne daß hierzu eine entsprechende Vermehrung des Protoplasmagehalts erforderlich ist.