Lerninhalte finden
Features
Entdecke
Dein Herz schlägt ein ganzes Leben lang. Es zieht sich rhythmisch zusammen, wobei die Muskelzellen sich aufeinander abstimmen. Ein solcher Mechanismus ist nur möglich, dank einer ganz speziellen Zell-Zell-Verbindung, den Gap Junctions. Diese sorgen für die Erregungsweiterleitung und für weitere wichtige Abläufe im Körper, die Du im Folgenden besser kennenlernst.
Schreib bessere Noten mit StudySmarter Premium
Geld-zurück-Garantie, wenn du durch die Prüfung fällst
Review generated flashcards
Erstelle unlimitiert Karteikarten auf StudySmarter
Team Gap Junctions Lehrer
Gap Junctions sind spezielle Zell-Zell-Verbindungen. Gap bedeutet so viel wie “Lücke” oder “Spalt”. Junction ist das englische Wort für “Verbindung”. Sie sorgen also für eine Kommunikation und einen Signalaustausch von benachbarten Zellen. Die Gap Junctions durchziehen kanalartig die Membran der Zellen.
Gap Junctions sind Kanäle, welche sich durch die Zellmembran ziehen. Somit sorgen sie dafür, dass zwei benachbarte Zellen miteinander verbunden sind und kommunizieren können.
Eine solche Verbindung wird durch sogenannte Connexone realisiert. Diese Connexone sind jeweils in beiden Zellen vorhanden und verbinden sich miteinander. Dadurch entsteht eine Zell-Zell-Verbindung, also ein Gap Junction.
Ein Connexon ist aus sechs Connexinen aufgebaut, welche die Zellmembran durchbrechen. Zusammen ergibt dies einen Zusammenschluss aus zwei mal sechs Connexinen, welche die zwei sich verbindenden Connexone aufbauen.
Connexine sind Eiweiße, welche jeweils vier Transmembrandomänen besitzen. Das bedeutet, dass sie schleifenartig viermal die Zellmembran durchdringen.
Von den Connexonen beziehungsweise Gap Junctions kommen viele an einem Abschnitt der Membran der Zelle vor. So ein häufiges Vorkommen wird unter anderem als Plaque oder Cluster bezeichnet.
Zusammenfassend lässt sich der Aufbau der Gap Junctions wie folgt ausdrücken: Um ein Gap Junction zwischen zwei benachbarten Zellen aufzubauen, benötigt man sechs Connexine pro Zelle. Die sechs Connexine bilden zusammen ein Connexon. Die zwei Connexone benachbarter Zellen bilden zusammen einen Kanal, ein Gap Junction.
Die Gap Junctions bilden einen Kanal zwischen zwei Zellen. Dies geschieht durch die Membran der Zelle, welche aus Fetten (Phospholipiden) aufgebaut sind. Durch die Membran der Zelle können eigentlich nur fettliebende (lipophile) Moleküle dringen. Fettmeidende (lipophobe) beziehungsweise wasserliebende (hydrophile) Moleküle können diese Barriere der Zelle normalerweise nicht durchdringen. Durch die Gap Junctions können lipophobe bzw. hydrophile Moleküle zwischen den Zellen ausgetauscht werden.
Gap Junctions sind, wie Du am Anfang bereits erfahren hast, Zell-Zell-Verbindungen. Aber wofür benötigt der Körper diese spezielle Art der Verknüpfung von Zellen untereinander?
Die wichtigste Funktion der Gap Junctions ist die Kopplung der Zellen. Dabei können durch den Kanal ohne Umwege Stoffe von der einen auf die andere Zelle übergehen. Ein solcher Vorgang funktioniert nur bei geöffneten Gap Junctions der Zelle.
Im Detail bilden die Gap Junctions eine hydrophile Zone innerhalb der Membran der Zelle. Durch ihren Durchmesser, der rund zwei bis vier Nanometer (nm) groß sein kann, passen dadurch allerlei Moleküle.
Beispiele für Moleküle, die durch die Gap Junctions in die benachbarte Zelle gelangen, sind hydrophile Teilchen wie Aminosäuren, Zucker und geladene Teilchen (Ionen).
Der Unterschied zwischen Gap Junctions und anderen Zellverbindungen ist, dass durch sie größere Moleküle gelangen können. Außerdem haben sie nicht als Hauptaufgabe, die Zellmembranen aneinander zu halten. Dies ist unter anderem eine Aufgabe einer weiteren Zellverbindung, den Tight Junctions.
Mehr zu den Tight Junctions und Zell-Zell-Verbindungen findest Du in der gleichnamigen StudySmarter Erklärungen!
Die Gap Junctions haben verschiedenste Aufgaben. Dabei ist das Primärziel stets die Kopplung zweier Zellen. Eine solche Kopplung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Die Gap Junctions realisieren zwei Arten der Zellkopplung besonders: die metabolische Kopplung und die elektrische Kopplung.
Metabolische Kopplung bedeutet, dass durch die Gap Junctions verschiedene Metabolite, also Zwischenprodukte verschiedenster Stoffwechselwege, ausgetauscht werden.
Wenn zwei Nachbarzellen mithilfe von Gap Junctions gekoppelt sind, können sie verschiedene Produkte durch diese Zell-Zell-Verbindung schleusen. Durch einen solchen Mechanismus können Zellen untereinander Metabolite austauschen.
Gap Junctions können auch eine elektrische Kopplung zweier Zellen hervorrufen. Diese steht im Gegensatz zur metabolischen Kopplung.
Bei der elektrischen Kopplung handelt es sich um eine Erregungsweiterleitung an den Zellen. Dies geschieht durch die Übertragung von elektrischen Signalen.
Durch den Kanal der Gap Junctions können auch geladene Teilchen von einer auf die andere Zelle wandern. Dadurch kann ein elektrischer Zustand der einen Zelle den der anderen beeinflussen. Somit kommt eine elektrische Kopplung zustande.
Gap Junctions kommen vermehrt an Zellen vor, die eine metabolische oder elektrische Kopplung benötigen. Durch die Gap Junctions werden Signale schnell verbreitet und weitergeleitet. Diese Funktion benötigen besonders Stoffwechsel aktive Zellen und Zellen der Signalübertragung.
Im Folgenden lernst Du die wichtigsten Einsatzgebiete der Gap Junctions kennen.
Dies soll nicht bedeuten, dass diese wichtigen Zell-Zell-Verbindungen nicht auch in anderen Zellen vorkommen. Die Gap Junctions kommen in fast allen Zellen Deines Körpers vor. In diesen hier vorgestellten sind sie aber am prominentesten.
Das Herz ist eines der wichtigsten Organe des Menschen. Wenn es nicht mehr funktioniert, wird der Organismus und das Gehirn durch Blutstau nicht genügend mit Sauerstoff versorgt. Damit dies nicht passiert, gibt es einige Mechanismen, welche die Pumpkraft des Herzens sicherstellen. Eines davon sind die Gap Junctions. Sie kommen in den Muskelzellen des Herzens in einer großen Vielzahl vor.
Wenn nun ein elektrischer Nervenreiz auf eine Herzmuskelzelle trifft, zieht sich diese zusammen (Kontraktion).
Mehr zum Nervensystem kannst Du in der StudySmarter Erklärung Nervensystem erfahren.
Eine einzige sich kontrahierende Zelle würde aber dem Herzen wenig nützen. Für einen Herzschlag sollten sich die Zellen kräftig und gleichmäßig zusammenziehen.
Dafür sorgen die Gap Junctions. Durch sie findet eine elektrische Kopplung der Herzmuskelzellen statt. Wenn ein Signal an einer Nervenzelle eintrifft, verteilt sich dieses Signal durch die Gap Junctions in sehr kurzer Zeit auf alle Herzmuskelzellen. Somit kann das Herz durch elektrische Kopplung der Herzmuskelzellen gleichmäßig kontrahieren.
Wenn eine Herzmuskelzelle kontrahiert, kontrahieren durch die elektrische Kopplung alle anderen gekoppelten Zellen mit. Dieser Vorgang wird als Alles-oder-Nichts Prinzip bezeichnet. Entweder kontrahieren alle Herzmuskelzellen oder keine.
Wenn Gewebe schlecht durchblutet sind, dann werden diese über Diffusion beziehungsweise über Zell-Zell-Verbindungen mit Nährstoffen versorgt.
Diffusion bedeutet, dass die Teilchen entlang ihres Konzentrationsgefälles laufen. Sie wandern also vom Ort der hohen zum Ort der niedrigen Konzentration, um einen Konzentrationsausgleich zu bewirken.
Schlecht durchblutete Gewebe sind etwa die Linse des Auges. Dort wandern nun Nährstoffe von den durchbluteten (vaskularisierten) Geweben über die Gap Junctions zur Linse. Diese lassen durch ihre Kanalform und ihre Größe wichtige Moleküle wie Zucker oder Proteine passieren.
Melde dich kostenlos an, um Zugriff auf all unsere Karteikarten zu erhalten.
Was kann durch Gap Junctions passieren?
Beispiele für Moleküle, die durch die Gap Junctions in die benachbarte Zelle gelangen können, sind hydrophile Teilchen wie Aminosäuren, Zucker und geladene Teilchen (Ionen).
Wo befinden sich Gap Junctions?
Gap Junctions befinden sich in fast allen Körpergeweben, wo Zellen miteinander in Kontakt treten. Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen den Zellen. Sie ermöglichen den Austausch von Metaboliten und die Übertragung von elektrischen Signalen.
Welche Funktion hat eine Gap Junction?
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. Gleichzeitig verhindern Gap Junctions, dass Moleküle oder Ionen in den extrazellulären Raum verloren gehen.
Was machen Gap Junctions im Herzen?
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.
Bei StudySmarter haben wir eine Lernplattform geschaffen, die Millionen von Studierende unterstützt. Lerne die Menschen kennen, die hart daran arbeiten, Fakten basierten Content zu liefern und sicherzustellen, dass er überprüft wird.
Lily Hulatt ist Digital Content Specialist mit über drei Jahren Erfahrung in Content-Strategie und Curriculum-Design. Sie hat 2022 ihren Doktortitel in Englischer Literatur an der Durham University erhalten, dort auch im Fachbereich Englische Studien unterrichtet und an verschiedenen Veröffentlichungen mitgewirkt. Lily ist Expertin für Englische Literatur, Englische Sprache, Geschichte und Philosophie.
Lerne Lily kennen
Gabriel Freitas ist AI Engineer mit solider Erfahrung in Softwareentwicklung, maschinellen Lernalgorithmen und generativer KI, einschließlich Anwendungen großer Sprachmodelle (LLMs). Er hat Elektrotechnik an der Universität von São Paulo studiert und macht aktuell seinen MSc in Computertechnik an der Universität von Campinas mit Schwerpunkt auf maschinellem Lernen. Gabriel hat einen starken Hintergrund in Software-Engineering und hat an Projekten zu Computer Vision, Embedded AI und LLM-Anwendungen gearbeitet.
Lerne Gabriel kennen
Schule 
Studium 
Ausbildung 
Karteikarten 
StudySmarter AI 
Notizen 
Lernplan 
Spaced Repetition 
Lernsets 
Finde einen Job 
Ausbildungen 
Magazine 
Mobile App 
Für Unternehmen