In tierischen Geweben
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Tight Junctions
Tight Junctions, oder auch Zonula occludens genannt, dienen als kritische Barrieren in den Membranen von Epithelzellen, wo sie den Zwischenzellraum abschließen, was den parazellulären Transport von Flüssigkeiten und löslichen Stoffen zwischen den Zellen stark begrenzt. Ihre Hauptfunktion ist es also, eine Barriere zu sein, die verhindert, dass Substanzen durch den Raum zwischen den Zellen passieren. Dazu verankern sie die Zellmembranen benachbarter Zellen so eng aneinander, dass zwischen ihnen kein Raum mehr bleibt.
Struktur und molekulare Komponenten
Tight Junctions bestehen aus einer Reihe von Proteinen, darunter Claudine und Occludine, die in der Membran dieser Zellverbindungen vorkommen und für ihre Barrierefunktion entscheidend sind. Diese Proteine verflechten sich untereinander und schaffen so eine undurchlässige Barriere.
Bedeutung und Funktion
Tight Junctions spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Zellmilieus, indem sie die Passage von Molekülen zwischen den Zellen unterbinden, was für den Erhalt des pH-Wertes und die Konzentrationsgradienten in den verschiedenen Kompartimenten des Körpers wichtig ist.
Besonders in Gehirnkapillarendothelzellen bilden sie die Blut-Hirn-Schranke, eine lebenswichtige Barriere, die den chemischen Umgebungszustand des zentralen Nervensystems reguliert und schützt.
Sie sind entscheidend für die Funktion der Blut-Hirn-Schranke und vieler anderer wichtiger Barriereorgane wie Darm und Nieren.
Gap Junctions
Gap Junctions sind spezialisierte interzelluläre Verbindungen, die benachbarten Zellen erlauben, Ionen, Metabolite und andere kleine Moleküle bis zu einer gewissen Größe direkt miteinander zu teilen, und somit eine direkte elektrische und chemische Kommunikation zwischen den Zellen ermöglichen.
Struktur und molekulare Komponenten
Gap Junctions bestehen aus Connexinen, die zusammen Connexone bilden. Diese Connexone schaffen Kanäle, welche die Zytoplasmen benachbarter Zellen direkt verbinden.
Signifikanz und Funktionen
Sie sind essenziell für die elektrische Kopplung, beispielsweise bei der Übertragung von Herzaktionspotentialen, wodurch sie eine gleichmäßige Kontraktion des Herzmuskels ermöglichen. Die Fähigkeit der Gap Junctions, sich unter verschiedenen Bedingungen wie Änderungen des pH-Wertes oder der Ca²⁺-Konzentration dynamisch zu öffnen oder zu schließen, zeigt ihre regulatorische Flexibilität.
Gap Junctions und ihre Rolle in der Herzfunktion sind regelmäßige Themen in Prüfungen. Besondere Aufmerksamkeit solltet ihr der Tatsache widmen, dass sie essentiell für die schnelle Ausbreitung von Aktionspotentialen sind.
Desmosomen
Desmosomen sind robuste mechanische Verbindungen zwischen den Zellen, die speziell für die Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchung in Geweben wie der Haut und dem Herzen entwickelt wurden.
Aufbau und Komponenten
Sie verbinden Intermediärfilamente benachbarter Zellen, wobei Cadherine die zentrale Rolle spielen. Proteine wie Desmoplakin verankern diese Verbindungen in den Zellen selbst.
Funktion und Bedeutung
Diese Strukturen sind kritisch, um die strukturelle Integrität in Geweben, die ständig mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, aufrecht zu erhalten, wie es bei Epithel- und Herzgeweben der Fall ist.
Hemidesmosomen
Hemidesmosomen ähneln Desmosomen in ihrer Funktion der mechanischen Verankerung, allerdings verbinden sie Zellen nicht mit benachbarten Zellen, sondern mit der extrazellulären Matrix.
Struktur
Sie nutzen Integrine statt Cadherine für die Anbindung an die Matrix und sind entscheidend für die strukturelle Stabilität der Gewebe.
Funktion und physiologische Bedeutung
Ebenso wie Desmosomen ermöglichen sie es Geweben, mechanischen Stress zu widerstehen und spielen eine wesentliche Rolle bei der Signalübertragung, die für die Erhaltung der Gewebeintegrität erforderlich ist.
Zusammenfassung
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Footnotes
Credits Überblick über tight junctions. Grafik: LadyofHats, Cellular tight junction de, CC BY 3.0↩︎
Credits Überblick über Gap Junctions. Grafik: snek01, Gap cell junction-de, als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons↩︎