Vesikel sind bläschenartige Bestandteile einer Zelle. Ohne diese kleinen Bläschen würden diverse Prozesse im Körper unmöglich sein. Insbesondere Dein Nervensystem ist auf die Weiterleitung mithilfe von Vesikeln angewiesen. Die Vesikel tragen außerdem wesentlich zum Stoffwechsel Deiner Zellen bei. Dabei fungieren die Vesikel meist als Transporter innerhalb und außerhalb der Zelle.
Definition von Vesikeln
Ein Vesikel ist in der Biologie ein rundes Bläschen, welches durch eine Biomembran umhüllt ist. Dabei besitzt das Vesikel in seinem Inneren einen Hohlraum. In diesem Hohlraum können sich unter anderem Stoffe befinden, die spezifisch von diesem Vesikel transportiert werden.
Vesikel kommen sowohl in Organismen, die keinen Zellkern besitzen (Prokaryoten), als auch in Lebewesen mit Zellkern (Eukaryoten) vor. Wenn Du mehr über Prokaryoten und Eukaryoten erfahren möchtest, findest Du Artikel zu beiden Themen auf der StudySmarter Seite.
Vesikel Haut
Es gibt noch eine medizinische Definition für Vesikeln von Dermatolog*innen (Hautärzt*innen). Im Rahmen ihres Arbeitsbereiches sind Vesikel nämlich als Bläschen auf der Haut definiert, welche ein wässriges Sekret in sich tragen. In diesem Artikel geht es aber nicht um diese Art von Vesikeln, sondern um die Vesikel in der Biologie.
Bedeutung Vesikeln
Die Form der Vesikel lässt sich zusätzlich aus ihrem Namen herauslesen, da vesicula auf Lateinisch so viel wie „Bläschen“ bedeutet. Da die Größe der Vesikel nur etwa 1 µm beträgt, kann von Bläschen anstatt Blasen gesprochen werden.
Aufbau Vesikel
Dass die Vesikel mit Transportprozessen assoziiert sind, hast Du in der Einleitung bereits erfahren. Dieser Transport kann nur stattfinden, da die Vesikel aus dem gleichen Grundbaustein, wie ihre Zielorte aufgebaut sind. Die Membranen der Zellorganellen und die Zellmembran sind, wie auch die Vesikel, aus einer Doppellipidschicht geformt. Diese Schicht ist eine Aneinanderreihung von Phospholipiden.
Phospholipide besitzen einen wasserliebenden (hydrophilen) Kopf und eine wassermeidenden (hydrophoben) Schwanz. Sie lagern sich in der Lipiddoppelschicht so aneinander, dass die hydrophilen Köpfe nach außen, die hydrophilen Schwanzgruppen aber zueinander zeigen, wie in Abbildung 1 dargestellt.
Die Vesikel bestehen aus eben einer solchen Lipiddoppelschicht, wobei diese sich als Kugel anordnet. Somit entsteht ein Raum im Inneren der Vesikel, welcher Platz für dessen Transportstoffe bietet.
Funktion Vesikel
Vesikel ähneln der Membran der Zelle. Deswegen ist die Funktion der Vesikel die Verschmelzung (Fusion) mit dieser Membran und weiteren Doppellipidmembranen. Die Vesikel besitzen einen Innenraum, in welchem sie Stoffe von einem Ort zum anderen transportieren. Die Funktion der Vesikel hängt von ihrem Inhalt (z. B. Enzymen) ab.
Zudem wird den Vesikeln die Aufgabe zuteil, die Abgrenzung der Transportstoffe gegenüber dem Zytoplasma der Zelle zu ermöglichen.
Durch diese Abgrenzung der Ladung vom Rest der Umgebung stellen Vesikel einen eigenen Reaktionsraum in ihrem Inneren her. So können reaktive Stoffe, die frei im Zytoplasma der Zelle schädigend wirken, von einem in das andere Kompartiment transportiert und dort unschädlich gemacht werden. Vesikel fungieren hierbei als Schutz der Zelle und stellen eine Barriere für ihre jeweilige Ladung dar.
Endozytose durch Vesikel
Vesikel können in verschiedene Richtungen arbeiten. Bei der Endozytose durch Vesikel werden Stoffe aus der Zelle oder dem Zellorganell aufgenommen und in den Vesikeln gespeichert. Dabei stülpt sich die Anfangsmembran aus und nimmt die gewünschten Stoffe in die wachsende Ausstülpung mit auf. Der Vorgang wird auch als Ausknospung bezeichnet. Diese wächst zu einem Vesikel aus und schnürt sich von der Membran ab. Übrig bleibt ein gefülltes Vesikel, welches den gewünschten Stoff transportieren kann. Dieses Vesikel ist außen von einer Doppellipidschicht umgeben.
Exozytose durch Vesikel
Das Gegenteil zur Endozytose bildet die Exozytose durch Vesikel. Bei diesem Vorgang kommt ein Vesikel beladen an seiner Zielmembran an. Dort verschmilzt es mit der Membran. Die Stoffe des Vesikels werden in den Zielort abgegeben und lösen dort Reaktionen aus. Durch Exozytose können Stoffe zum Beispiel aus der Zelle geschleust werden.
Die Endo- und Exozytose durch Vesikel kann zwischen verschiedenen Zellorganellen (intrazellulär) oder zwischen verschiedenen Zellen (extrazellulär) passieren.
Es findet eine ständige Endo- und Exozytose der Vesikel in den Zellen statt. Vesikel knospen immer wieder Stücke der Zellmembran ab. Es verschmelzen aber auch stetig neue Vesikel mit der Membran. Dadurch nimmt diese Membran in ihrer Größe kaum relevant zu oder ab.
Ablauf Vesikeltransport
Der Vesikeltranksport bzw. vesikuläre Transport geschieht, wie oben schon erwähnt, in mehreren Teilschritten. Dabei können vier Prinzipien des Transports mit Vesikeln beschrieben werden:
1. Das Ausknospen der Vesikel aus der Membran:
Diese Exozytose wird in der Zellbiologie auch als vesicle budding bezeichnet. Die beladenen Vesikel schnüren sich aus der Doppellipidschicht der Membran ab.
2. Der Vesikeltransport:
In der Zelle wabern die Vesikel meist nicht ziellos herum, sondern sind an bestimmte Vesikel Transporter gebunden. Diese gewährleisten, dass die Vesikel schnellstmöglich zu ihrem Ziel gelangen.
3. Die Fusion der Vesikel mit der Zielmembran:
Am Zielort angelangt, verschmelzen die Vesikel mit der Doppellipidschicht der Zielmembran. Somit wird ihre Ladung frei. Die Ladung der Vesikel kann eine bestimmte Reaktion auslösen.
Endomembransystem
In der Zelle gibt es einige Zellorganellen, die eine zweischichtige Lipidmembran besitzen. Der Transport zwischen den einzelnen Bestandteilen erfolgt über Transportvesikel. Diesem System gehören das endoplasmatische Retikulum, der Golgi-Apparat und einige Zellvesikel an. Ein Beispiel wären die Lysosomen und Peroxisomen, welche im Abschnitt zu den Vesikelarten näher besprochen werden.
Funktion der Golgi-Vesikel
Der zentrale Bestandteil des Endomembransystems ist der Golgi-Apparat. Dieser Golgi-Apparat sorgt dafür, dass die vom endoplasmatischen Retikulum gebildeten Stoffe in Vesikel verpackt werden. Durch die Verpackung in Vesikeln können die Stoffe durch die Zelle transportiert werden.
Synaptisches Vesikel
Nun hast Du schon die Grundprinzipien der Vesikel und deren Transport kennengelernt. Synaptische Vesikel sind maßgeblich an der Übertragung von Informationen im Nervensystem beteiligt.
Überblick über Reizweiterleitung des Nervensystems
Das Nervensystem ist aus verschiedenen Nervenzellen (Neuronen) aufgebaut, die Informationen des Körpers zum Gehirn leiten. Dort werden die Informationen verarbeitet. Über Neurone können dann Reaktionen im Körper ausgelöst werden.
Die Reizweiterleitung an einem Neuron geschieht durch elektrische Weiterleitung an seinem Fortsatz (Axon). Um aber einen Reiz von einem Neuron auf das andere zu übertragen, erfolgt eine chemische Übertragung. Dabei sind die Vesikel beteiligt. Die chemische Weiterleitung durch Vesikel erfolgt vom Ende des Neurons (synaptisches Endknöpchen) zum Nervenzellkörper (Soma) des nächsten Neurons oder dessen Fortsätzen (Dendriten). Der Spalt dazwischen wird als synaptischer Spalt bezeichnet.
Vesikelzyklus Ablauf
Der Vesikelzyklus beginnt am synaptischen Endknöpfchen. Dort trifft ein elektrisches Signal ein. Im Endknöpfchen sind Vesikel gespeichert, die mit den Überträgerstoffen (Neurotransmittern) gefüllt sind. Durch das elektrische Signal werden die Vesikel angeregt und wandern zur Membran des Endknöpfchens.
Dort fusionieren diese Vesikel mit der Membran des Endknöpfchens und geben die Neurotransmitter in den synaptischen Spalt frei. Diese Neurotransmitter aus dem Vesikel gelangen zur Membran des nächsten Neurons und lösen dort Reaktionen durch Bindungen an Rezeptoren aus. Wenn die Neurotransmitter inaktiviert sind, werden sie teilweise wieder in das synaptische Endknöpfchen aufgenommen. Somit können diese Bestandteile recycelt und in Vesikeln im Endknöpfchen gespeichert werden.
Verschiedene Arten von Vesikeln
Es gibt Arten von Vesikeln, welche sich nach ihrer Funktion einteilen lassen. Die wichtigsten findest Du hier aufgelistet:
Lysosomen
Lysosomen sind Vesikel innerhalb der Zelle, welche am Abbau von Stoffen beteiligt sind. Damit sind die Lysosomen bei Kontakt mit körperfremden Erregern auch an der Einleitung der Immunantwort des Körpers beteiligt.
Endosomen
Endosomen findest Du im Zytoplasma der Zelle. Sie sind unreife Lysosomen. Sie reifen später zu den oben genannten Lysosomen heran.
Peroxisomen
Peroxisomen spielen bei der Entgiftung der Zelle eine Rolle. Zusätzlich sind Vesikel in Form von Peroxisomen am Stoffwechsel der Zelle beteiligt.
Mikrosomen
Mikrosomen enthalten Enzyme, welche wichtig für den Zellstoffwechsel sind. Sie sind die kleinsten zellulären Vesikel.
Transportvesikel
Was sind eigentlich Transportvesikel? Transportvesikel transportieren Stoffe in der Zelle und grenzen diese vom Zytoplasma ab. So geschieht der Transport durch Vesikel im oben genannten Endomembransystem.
Extrazelluläre Vesikel
Wie der Name schon vermuten lässt, sind extrazelluläre Vesikel für den Transport außerhalb der Zelle zuständig.
Vesikel – Das Wichtigste
- Das Vesikel ist ein kugelförmiges Bläschen. Die Hülle des Vesikels ist aus einer Doppellipidschicht aufgebaut.
- Vesikel sind zuständig für den Transport von Stoffen innerhalb und außerhalb der Zelle.
- Die Vesikel werden von einer Membran abgeschnürt (Exozytose) und verschmelzen mit der Zielmembran (Endozytose). Dabei setzen die Vesikel ihre Transportstoffe frei.
- Eine wichtige Aufgabe übernehmen die synaptischen Vesikel. Diese Vesikel sind an der chemischen Übertragung einer Nervenzelle auf eine andere beteiligt. Somit wird die Signalweiterleitung durch Vesikel im Nervensystem gewährleistet.
- Es gibt verschiedene Vesikelarten. Diese lassen sich nach ihrer Funktion und ihrem Inhalt einteilen.
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