Plastidenformen

Plastiden sind Zellorganellen, die in der Regel fester Bestandteil jeder Zelle von Pflanzen und Algen sind. Nur einige hoch spezialisierte Zellen der Samenpflanzen und bestimmte Algen, die man als apoplastische Algen bezeichnet, besitzen keine Plastiden. Plastiden vermehren sich bei den höheren Pflanzen (Samenpflanzen) durch Teilung der Proplastiden in den meristematischen (embryonalen) Zellen und verteilen sich bei der Zellteilung nach dem Zufallsprinzip auf die Tochterzellen. Sie sind innerhalb einer Zelle genetisch selbstständig, da sie eine eigene DNA besitzen. Plastiden grenzen sich zum Cytoplasma hin durch eine Doppelmembran (äußere und innere Hüllmembran) ab.

Proplastiden als Vorstufen aller Plastidentypen befinden sich vorwiegend in Zellen des Bildungsgewebes (Meristemzellen). Sie unterscheiden sich von den anderen Plastidentypen vor allem durch ihre geringe Größe und die wenig differenzierte innere Membran. Sie zeichnen sich durch charakteristische Einschlüsse (Lipidtröpfchen, Stärke) aus. Aus ihnen gehen alle anderen Plastidentypen hervor (Bild 1). In der Abbildung zeigen die grünen Pfeile die Entwicklungen, die durch Umwelteinflüsse ausgelöst werden, während die roten Pfeile den normalen Verlauf der Plastidenentwicklung verdeutlichen. Aus den Proplastiden junger Zellen entwickeln sich während der Zelldifferenzierung bei den höheren Pflanzen (Samenpflanzen) abhängig von der Orientierung im Pflanzenkörper und von den Lichtverhältnissen unterschiedliche Plastiden.

Chloroplasten besitzen eine doppelte Membranhülle bzw. sind von zwei biologischen Membranen umgeben. Die äußere Membran ähnelt anderen cytoplasmatischen Membranen, die innere Membran ist eingestülpt und bildet durch diese faltigen Einstülpungen das System der Thylakoide. Die ungestapelten Membranbereiche der Thylakoide werden als Stromathylakoide und die begrenzten, geldrollenartig übereinandergestapelten Membranbereiche als Granathylakoide bezeichnet. Die Thylakoide enthalten Carotinoide und an Protein gebundene Chlorophylle als Fotosynthesepigmente. Vor allem Chlorophylle sind für den geordneten Ablauf der lichtabhängigen Reaktionen der Fotosynthese zuständig und bestimmen gleichzeitig die grüne Farbe der oberirdischen Pflanzenteile.

Der plasmatische Bereich im Inneren der Chloroplasten wird Stroma genannt. Hier befinden sich neben den für den Ablauf der lichtunabhängigen Reaktionen notwendigen Enzymen zusätzlich Ribosomen und DNA. Gleichzeitig können lipidreiche Tröpfchen (Plastoglobuli) und Assimilationsstärke in den Chloroplasten gespeichert werden.

In Dunkelheit können aus Proplastiden ebenfalls farblose Etioplasten entstehen. Sie unterscheiden sich von den Leukoplasten durch eine Art Kristallgitter aus Membranelementen (Prolamellarkörper). Etioplasten sind durch die enthaltenen Carotinoide blassgelb gefärbt, wie sie z. B. bei Trieben, die von dunkel gelagerten Kartoffeln auswachsen, auftreten. Bei Lichtzufuhr wandelt sich der Prolamellarkörper der Etioplasten in Thylakoide um, wodurch ein Chloroplast entsteht.