Zell-Zell-Verbindungen

Auf den ersten Blick haben Faden bildende Cyanobakterien (Algen) und Elefanten nicht viel gemeinsam. Die Unterschiede könnten nicht deutlicher sein. Während Cyanobakterien aus einigen bis wenigen Hundert Zellen aufgebaut sind, finden sich in einem Elefanten bis zu 30 Billiarden Zellen. Gemeinsam, zählen sie zu den mehrzelligen Organismen. Und egal ob groß oder klein, wenn mehrere Zellen zusammen als Organismus funktionieren sollen, ist es unerlässlich, dass die Zellen miteinander kommunizieren und gemeinsam für Zusammenhalt und Stabilität sorgen. Diese Eigenschaften werden hierbei durch sogenannte Zell-Zell-Verbindungen erreicht.

Zell-Zell-Verbindungen – Definition

Mehrzellige Organismen sind in der Regel aus verschiedenen Zellverbänden mit spezifischer Funktionen aufgebaut. Hierbei handelt es sich um sogenannte Gewebe.

Neben den Zellen spielt auch die extrazelluläre Matrix eine wichtige Rolle bei der Funktionalität und der Struktur eines Gewebes.

Damit die Funktionalität eines Gewebes gewährleistet werden kann, ist es wichtig, dass die einzelnen Zellen des Zellverbandes miteinander kommunizieren und gemeinsam eine strukturelle Einheit bilden. Dies wird durch sogenannte Zell-Zell-Verbindungen erreicht.

Funktionen der Zell-Zell-Verbindungen – Zellkontakte

Die Funktionen von Zell-Zell-Verbindungen können grundlegend in drei Teilaspekte eingeteilt werden. Diese sind die Kommunikation, der Zusammenhalt und die Abdichtung. Je nach Art ihrer Funktion werden Zell-Zell-Verbindungen daher in die folgenden Typen unterschieden:

• Kommunikationskontakte (Kommunikation)
• Haftkontakte (Zusammenhalt und Stabilität)
• Verschlusskontakte (Abdichtung)

Zellkontakte – Kommunikationskontakte

Kommunikationskontakte dienen zu Kommunikation zwischen den Zellen. Hierbei handelt es sich um metabolische und elektrische Kommunikation. Diese kann beispielsweise durch die Übertragung bzw. den Austausch von Metaboliten und Ionen erfolgen.

Häufige Kommunikationskontakte sind in Tierzellen sogenannten Gap Junctions und bei Pflanzenzellen sogenannte Plasmodesmen.

Zellkontakte – Haftkontakte

Haftkontakte (auch Adhäsionskontakte) haben die Funktion, Zellen miteinander oder mit der extrazellulären Matrix zu verbinden. So gewährleisten Haftkontakte den Zusammenhalt und eine ausreichende Stabilität von Zellverbänden.

Zu den wichtigsten Haftkontakten gehören die Desmosomen.

Zellkontakte – Verschlusskontakte

Bei Verschlusskontakten handelt es sich um dichte Zellverbindungen, welche eine lückenlose Aneinanderreihung von Zellen ermöglichen. Häufig sind Verschlusskontakte in der äußersten und abschließenden Zellschichten der Organismen zu finden (Epithel). Also dort, wo inneres vom äußeren des Körpers abgegrenzt werden muss (Beispiel: Darmepithel).

Durch Verschlusskontakte wird gewährleistet, dass keine unerwünschten Stoffe in das Gewebe eintreten, sondern ein Stofftransport nur geregelt über die Biomembran der abschließenden Zellschicht stattfindet. Vielleicht hast Du schon mal von Tight Junctions gehört, sie gehören zu den typischen Verschlusskontakten.

Zell-Zell-Erkennung – Arten

Im folgenden Abschnitt lernst Du die wichtigsten Zell-Zell-Verbindungen kennen.

Gap Junction

Wie Du schon gelernt hast, gehören Gap Junctions zu den Kommunikationskontakten. Gap Junctions sind Proteinröhren, welche von einer Zelle bis in die angelagerte Zelle reichen und somit einen Austausch zwischen den Zellen ermöglichen.

Die Proteinröhren sind aus zwei aneinandergelagerten Connexonen aufgebaut. Die einzelnen Connexonen sind in den jeweiligen Biomembranen der beiden Zellen eingelagert. Diese werden wiederum aus sechs Connexinen gebildet.

Abbildung 1: Gap Junction.

Abbildung 3: Schematische Abbildung Desmosom.

Tight Junctions

Tight Junctions (engl. enge Verbindung) (auch Zonula occludens) sind dichte Verknüpfungen zwischen zwei Zellen, welche den Stofftransport im Raum zwischen den Zellen (Interzellulärspalt) verhindern. Sie bilden eine Diffusionsbarriere, damit keine unerwünschten Stoffe in das Gewebe eindringen können. Dort, wo Tight Junctions vorliegen, liegen die Zellmembrane der Zellen so nah beieinander, dass gewissermaßen kein Interzellularraum vorhanden ist.

Proteinkomplexe (Claudine und Occludine), welche in die Membran der aneinander gelagerten Zellen eingelagert und netzartig angeordnet sind, bilden die sehr engen Tight Junctions zwischen den Zellen.

Abbildung 4: Schematische Darstellung Tight Junctions

Übersicht der Zell-Zell-Verbindungen

Zu Übersicht hast Du in folgender Tabelle noch einmal alle vorgestellten Zell-Zell-Verbindungen auf einen Blick vereint.