Eukaryotische Zellwände

Eukaryotische Organismen, wie Algen, Pilze und höhere Pflanzen, haben mehrschichtige Zellwände, die zu einem großen Teil entweder aus Zellulose oder Chitin bestehen. Cellulose und Chitin sind Polysaccharide, das heißt, sie bestehen aus vielen miteinander verbundenen Zuckermolekülen. Cellulose ist ein Polymer aus Glucose, die nur Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff enthält, während Chitin ein Polymer aus N-Acetylglucosamin ist, einem Zucker, der auch Stickstoff enthält. Sowohl Cellulose als auch Chitin sind lineare, unverzweigte Polymere ihrer jeweiligen Zucker, und mehrere Dutzend dieser Polymere sind zu großen kristallartigen Kabeln, den so genannten Mikrofibrillen, zusammengesetzt, die sich um die Zellen wickeln.

Die Zellulose-Mikrofibrillen bilden das Gerüst aller pflanzlichen Zellwände. Bei den blühenden Pflanzen (Angiospermen) gibt es mindestens zwei Arten von Primärwänden. In den Wänden des Typs I der Eudikotyledonen und einiger Monokotyledonen sind die Mikrofibrillen durch Xyloglucane genannte Zucker miteinander verbunden, und dieses Gerüst ist in ein Gel aus Pektinen, einer anderen Art von Polysacchariden, eingebettet. Die Pektine sind für mehrere physikalische Eigenschaften der Wand verantwortlich, z. B. für die elektrische Ladung, die Dichte, die Porosität, die Verteilung von Enzymen und Proteinen sowie die Adhäsion von Zelle zu Zelle. Pektine werden kommerziell zum Eindicken von Gelees und Konfitüren verwendet. Die Typ-II-Wände von Getreidekörnern und anderen Monokotyledonen binden die Mikrofibrillen mit verschiedenen Zuckern und sind relativ pektinarm. Die Härte des Holzes ist auf das Lignin zurückzuführen, das zwischen den Zellulosemikrofibrillen eingeschlossen ist. Lignin ist eine phenolische Verbindung, chemisch verwandt mit Benzol.

Die Zellwände von Pilzen sind in den verschiedenen taxonomischen Gruppen unterschiedlich, aber die meisten enthalten Chitin-Mikrofibrillen, die in eine Polysaccharid-Matrix eingebettet und mit einer lockeren Schicht zusätzlicher Moleküle aus Zuckern und Peptiden (Aminosäureketten) überzogen sind. Die Zellwände der Oomyceten enthalten jedoch Cellulose anstelle von Chitin. Verschiedene Pilzgruppen lassen sich zum Teil durch die Zusammensetzung ihrer Zellwandbestandteile unterscheiden.

Cellulose bildet einen wesentlichen Teil des mikrofibrillären Gerüsts der meisten Algen, obwohl einige stattdessen andere Polysaccharide enthalten. Diese mikrofibrillären Netzwerke sind in ein dickes Gel aus Polysacchariden eingebettet, das eine große Vielfalt aufweist. Drei wichtige Algenklassen, die Chlorophyceae (Grünalgen), Rhodophyceae (Rotalgen) und Phaeophyceae (Braunalgen), lassen sich bis zu einem gewissen Grad anhand ihrer Polysaccharidbestandteile unterscheiden. Alginsäure und Fucane kommen in Braunalgen vor, während Agarose und Carrageenan vor allem in Rotalgen zu finden sind. Mehrere dieser Polysaccharide werden als Verdickungs- und Stabilisierungsmittel in einer Vielzahl von Lebensmitteln verwendet.