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Tight Junctions

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Biologie

Tight Junctions gehören wie Gap Junctions und Desmosomen zu den Zell-Zell-Verbindungen. Sie kommen in Epithelien vor, in denen die Membranen benachbarter Zellen unmittelbar aneinander liegen. So ermöglichen Tight Junctions, dass der Zellzwischenraum (Interzellularraum) verschlossen bleibt und es zu keiner Diffusion von Substanzen kommt. Diese Barriere wird auch Diffusionsbarriere genannt. 


Tight Junctions verhindern zum Beispiel, dass der Primärharn nicht durch das Nierenepithel in das Nierengewebe, der Harn nicht durch das Harnblasenepithel in den Bauchraum und der Darminhalt nicht durch das Darmepithel ins Blut gelangt. In der Blut-Hirn-Schranke kommen die Tight Junctions auch zwischen den Endothelzellen der Blutgefäße vor.



Wie sind Tight Junctions aufgebaut?


Tight Junctions bestehen aus einem Netzwerk aus Transmembranproteinen, die um Epithelzellen herum aufgebaut sind. Die integralen Membranproteine binden sich aneinander in Form eines Kopf-Kopf-Kontaktes. Die Proteine sind dann in Strängen angeordnet und bilden eine Diffusionsbarriere:


Abbildung 1: Aufbau der Tight Junction. Quelle: biologie-seite.de


Die wichtigsten Membranproteine sind Occludine oder Claudine. Je nachdem, wie die Proteine zusammengesetzt sind, ist die Diffusionsbarriere unterschiedlich dicht. Tight Junctions bilden auch abhängig von der Funktion des Epithels unterschiedliche dichte Netzwerke. Im Darm ist das Netzwerk eher lose aufgebaut. In der Blut-Hirn-Schranke sehr dicht. Je dichter das Netzwerk, umso undurchlässiger ist es.



Wo kommen Tight Junctions vor?


Durch ihre Funktion als Diffusionsbarriere kommen Tight Junction zwischen den Epithelzellen vor. Sie sorgen dafür, dass kein unkontrollierter Austausch zwischen den Zellen erfolgt und schützen die Zellen auch vor eindringenden Molekülen. 


  • Sie kommen unter anderem im Darmepithel vor. Hier sorgen sie dafür, dass der Darminhalt nicht durch das Darmepithel ins Blut gelangt.
  • In der Blut-Hirn-Schranke bilden Tight Junctions eine wichtige Grundlage, denn sie verhindern, dass Substanzen unkontrolliert aus dem Blut ins Gehirn gelangen.
  • Im Nierenepithel sorgen Tight Junction dafür, dass der Harn nicht durch das Harnepithel in den Bauchraum gelangt.


Das Leaky-Gut-Syndrom


Bei der Krankheit "Leaky Gut Syndrom" ist diese Diffusionbarriere gestört. Dabei können Giftstoffe und Bakterien aus dem Darm ins Blut gelangen und es kommt zu Krankheiten wie Akne, Migräne und Entzündungen.


Welche Aufgaben haben Tight Junctions?


Die Tight Junctions haben insgesamt drei Funktionen:


Diffusionsbarriere


Tight Junctions bilden eine Diffusionsbarriere. Das bedeutet, sie sind für bestimmte Moleküle durchlässig (semipermeabel) und für einige nicht. Diese Diffusionbarriere ist eine wichtige Voraussetzung für Transzytose.
Sie verhindern die parazelluläre Diffusion (beziehungsweise das Eindringen) von Molekülen oder Ionen durch den Interzellularraum – also das Eindringen von Mikroorganismen. Genauso verhindern sie das Ausströmen von Körperflüssigkeiten.


Zaunfunktion


Neben der Diffiusionsbarriere haben Tight Junction auch eine sogenannte Zaunfunktion. Sie verhindern die Bewegung von Membrankomponenten und halten so die Zellpolarität aufrecht, indem sie die apikalen und basalen Membrankomponenten voneinander separieren. Die apikale und basolateral Membranen haben eine unterschiedliche Biochemie. Die Tight Junctions helfen bei der Aufrechterhaltung dieser biochemischen Milleuunterschiede. Dadurch ermöglichen sie einen gerichteten Stofftransport.


Mechanische Funktion


Tight Junctions dienen außerdem der mechanischen Stabilisierung von Epithelzellverbänden. Sie verbinden die Zytoskelette der Zellen miteinander und sorgen dadurch für die Gewebestatik des Epithels. Die Durchlässigkeit (Semipermeabilität) zwischen den Zellen kann sich vorübergehend ändern, sodass das Epithel auf verschiedene Transportanforderungen reagieren kann.

Was, wenn Tight Junctions nicht funktionieren?


Es gibt Krankheiten wie zum Beispiel Multiple Sklerose oder Diabetes mellitus, die dazu führen, dass die Diffusionsbarriere der Tight Junctions gestört ist. Bei Multiple Sklerose entzündet sich das Gehirn immer wieder. Dadurch verliert die Blut-Hirn-Schranke ihre Schutzfunktion. Zellen der körpereigenen Immunabwehr können sie überwinden.
Bei einem Schlaganfall werden Tight Junctions in der Blut-Hirn-Schranke sogar abgebaut.

 

Tight Junctions - Das Wichtigste auf einen Blick


  • Tight Junctions bestehen aus integralen Membranproteinen, die sich in Form von Kopf-Kopf-Kontakten zusammenknüpfen. Die Proteine sind dann in Strängen aufgebaut und bilden eine Diffusionsbarriere. 
    Die wichtigsten Membranproteine sind Occludine oder Claudine. 
  • Tight Junctions können unterschiedlich dicht aufgebaut sein, je nachdem in welchem Epithel sie vorkommen. Die Durchlässigkeit zwischen den Zellen kann sich vorübergehend ändern, sodass das Epithel auf verschiedene Transportanforderungen reagieren kann. 
  • Tight Junctions kommen im Darmepithel vor. Dort sorgen sie dafür, dass der Darminhalt nicht durch das Darmepithel ins Blut gelangt. Ebenfalls findest du sie in der Blut-Hirn-Schranke und im Nierenepithel.
  • Tight Junctions bilden Diffusionsbarrieren und verhindern die Diffusion und das Eindringen von Molekülen durch den Interzellularraum. Gleichzeitig verhindern sie das Ausströmen von Körperflüssigkeiten. 
  • Tight Junctions haben eine Zaunfunktion. Sie verhindern, dass sich Membrankomponenten bewegen und halten die Zellpolarität aufrecht. Außerdem dienen sie der mechanischen Stabilisierung von Epithelzellverbänden, da sie die Zytoskellete der Zellen verbinden. 
  • Bei Krankheiten wie Multiple Sklerose oder Diabetes mellitus kann die Funktion der Tight Junctions gestört sein. Das Gehirn kann sich immer wieder entzünden und die Blut-Hirn-Schranke ihre Funktion verlieren. Teilweise werden sogar Tight Junctions abgebaut.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Tight Junctions

Tight Junctions sind Zell-Zell-Verbindungen. Sie ermöglichen, dass der Interzellularraum verschlossen bleibt und bilden dadurch eine Diffusionsbarriere.

Tight Junctions haben mehrere Nutzen. Sie bilden eine Diffusionsbarriere, die nur für bestimmte Moleküle durchlässig ist. Sie haben eine Zaunfunktion, durch die sie die Bewegung von Membrankomponenten verhindern und für die Aufrechterhaltung der Zellpolarität sorgen. Außerdem dienen Tight Junctions der mechanischen Stabilisierung von Epithelzellverbänden.

Elektrische Synapsen kommen selten in Nervenzellen vor.

Desmosomen kommen besonders in den Zellen des Herzmuskels und in mehrschichtigem Plattenepithel vor.

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