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Gap Junctions

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Biologie

sieglinde.sterbling@studysmarter.de

Plagiat (s. entsprechender Wikipedia-Artikel)

20:20 19.12.2021

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Gap Junctions gehören wie Tight Junctions und Desmosomen zu den Zell-Zell-Verbindungen. Sie kommen vor allem in den Zellen vor, in denen eine schnelle Kommunikation erforderlich ist. Du kannst sie dir wie einen interzellulären Kanal zwischen benachbarten Zellen vorstellen. Dadurch ermöglichen sie die Kommunikation des Cytoplasmas zwischen Nachbarzellen. 


Wie sind Gap Junctions aufgebaut?


Gap Junctions setzen sich zusammen aus speziellen Proteinen, welche die Zellmembran durchqueren. Man bezeichnet diese Proteine als Connexine. Zunächst lagern sich sechs Connexine zusammen zu einem sogenannten Connexon. Ist dieser Proteinkomplex nur aus einer Art von Connexinen zusammengesetzt, dann spricht man von einem homomeren Aufbau. Ist das Connexon hingegen aus verschiedenen Arten von Connexinen zusammengesetzt, dann bezeichnet man es als heteromer. Die Durchlässigkeit (Permeabilität) des Kanals ist von der Zusammensetzung der Connexone abhängig und kann entsprechend variieren.


Abbildung 1: Aufbau von Gap Junctions. Quelle: uniklinikum-saarland.de


Jeweils ein Halbkanal verbindet sich mit dem Halbkanal der benachbarten Zelle zu einem interzellulären Kanal. Diesen Verbund nennt man Gap Junction. Der interzelluläre Kanal kann, ähnlich wie die einzelnen Connexone, homotypisch oder heterotypisch aufgebaut sein. Homotypisch bedeutet, dass die Gap junction aus zwei gleichen Connexonen besteht. Heterotypische Gap junctions bestehen aus unterschiedlichen Connexonen.




Abbildung 2: Aufbau von Connexonen. Quelle: ntvg.nl




So ein interzellulärer Kanal weist einen Durchmesser von 1,5 bis 2 Nanometern auf. Deshalb können auch nur sehr kleine Moleküle oder Ionen ihn passieren. Eine Gap Junction kann sich innerhalb weniger Sekunden bilden, sobald zwei Zellen miteinander in Kontakt treten.


Was unterscheidet Gap Junctions von anderen Kanalsystemen?


Gap Junctions gehören zu den Kommunikationskontakten. Als solche weisen Gap Junctions einige wichtige Unterschiede im Vergleich zu anderen Kanalsystemen des Körpers auf: 


  • Gap Junctions durchziehen zwei benachbarte Membranen. In der Regel durchziehen Kanalsysteme nur eine Membran.
  • Sie verbinden Cytoplasma mit Cytoplasma. Normalerweise ermöglichen Kanalsysteme den Transport von Molekülen und Ionen zwischen Extrazellulärraum oder Organellinnenraum mit dem Zytosol.

  • Die Gap Junctions sind im Ruhezustand geöffnet und schließen nur bei bestimmten Bedingungen. 


Wo kommen Gap Junctions vor?


Da Gap Junctions aufgrund ihres Aufbaus die Kommunikation zwischen Zellen ermöglichen, kommen sie auch in fast allen Körpergeweben vor, wo Zellen miteinander in Kontakt treten. Besonders im Embryonalstadium sind sie wichtig für die Zellkommunikation während der Gewebeentwicklung.


Beim Erwachsenen kommen sie im Herzmuskel-, Epithel- (zum Beispiel Dünndarm), Nervengewebe und in der Retina vor.


Im Herzen sind die Gap Junctions von großer Bedeutung für die Kontraktion des Herzmuskels. Sie ermöglichen eine schnelle Ausbreitung der elektrischen Signale ausgehend vom Sinusknoten über die Zellen der Herzmuskulatur.



Welche Aufgaben haben Gap Junctions?

Gap Junctions erfüllen ihre Funktion als Kommunikationsvermittler zwischen benachbarten Zellen auf verschiedene Weise:


  • Gap Junctions sorgen für Signal- und Stoffaustausch zwischen Zellen. So ermöglichen Gap Junctions die chemische Kommunikation zwischen zwei Zellen.


  • Dabei werden Ionen oder Moleküle von Zelle zu Zelle bewegt. Die Gap Junctions ermöglichen den Austausch und verhindern gleichzeitig, dass Moleküle oder Ionen im extrazellulären Raum verloren gehen. Einige Gap Junctions sind nur für bestimmte Stoffe durchlässig.


  • Gap Junctions fungieren im Herzen, in Neuronen und in der Retina als spannungsgesteuerte Synapsen. Du kannst sie auch als elektrische Synapsen bezeichnen.


Wie genau fungieren Gap Junctions als elektrische Synapsen?


  • Es entsteht eine Depolarisation an der präsynaptischen Zelle und das führt zu einem Potentialgefälle zwischen den Zellen, die durch Gap Junctions verbunden sind. Dadurch fließen anschließend Kationen von der präsynaptischen Zelle in Richtung postsynaptische Zelle. Anionen fließen andersherum von der post- zur präsynaptischen Zelle.


  • Wird der Schwellenwert an der postsynaptischen Membran überschritten, kommt es zu einem Aktionspotential. Das Signal kann dann ohne Zeitverzögerung weitergegeben werden und macht die Synchronisierung vieler Zellen möglich. Viele dieser Zellen spielen als Rythmusgeber eine wichtige Rolle, wie zum Beispiel im Herzmuskel.

    Gap Junctions - Das Wichtigste auf einen Blick

    • Gap Junctions sind Zell-Zell-Verbindungen. Sie bilden einen interzellulären Kanal und ermöglichen die Kommunikation zwischen Cytoplasma und Cytoplasma zweier benachbarter Zellen.
    • Gap Junctions setzten sich aus Connexonen zusammen. Die Connexone sind aus sechs Connexinen aufgebaut. Connexone können homer oder heteromer aufgebaut sein. Anschließend lagern sich die Connexone zwei benachbarter Zellen zu einem Kanal zusammen. 
    • Gap Junction kommen in Körpergeweben vor, wo Zellen miteinander in Kontakt treten, zum Beispiel im Herzmuskel-, Epithel- (zum Beispiel Dünndarm), Nervengewebe und in der Retina.
    • Dementsprechend sind Gap Junctions wichtig für den Signal- und Stoffaustausch zweier Zellen. Sie ermöglichen die chemische Kommunikation und sind nur für bestimmte Ionen und Moleküle durchlässig. Gleichzeitig verhindern sie, dass Moleküle oder Ionen in den extrazellulären Raum verloren gehen.
    • Im Herzen, in Neuronen und in der Retina fungieren Gap Junctions als elektrische Synapsen. Es entsteht ein Potentialgefälle zwischen den Zellen, die durch die Gap Junctions verbunden sind. Kommt es zu einem Aktionspotential, wird das Signal ohne Zeitverzögerung an die Zellen weitergegeben. Diese Zellen sind wichtige Rythmusgeber.


Häufig gestellte Fragen zum Thema Gap Junctions

Gap Junctions befinden sich in fast allen Körpergeweben, wo Zellen miteinander in Kontakt treten. Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen den Zellen und sind unter anderem im Embryonalstadium wichtig für die Gewebeentwicklung.

Gap Junctions ermöglichen die Kommunikation zwischen nebeneinander liegenden Zellen. Das machen sie, indem sie einen interzellulären Kanal bilden. Dieser ist nur für bestimmte Moleküle und Ionen durchlässig und ermöglicht so den Austausch von bestimmten Signalen und Stoffen zwischen den beteiligten Zellen.

Gap Junctions ermöglichen direkten Stoffaustausch zwischen Zellen. Gleichzeitig verhindern Gap Junctions, dass Moleküle oder Ionen in den extrazellulären Raum verloren gehen. Sie fungieren außerdem als elektrische Synapsen in bestimmten Zellen.

Im Herzen sind die Gap Junctions von großer Bedeutung für die Kontraktion des Herzmuskels. Sie ermöglichen eine schnelle Ausbreitung der elektrischen Signale ausgehend vom Sinusknoten über die Zellen der Herzmuskulatur.

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