GLUCOCALIX: EIGENSCHAFTEN UND FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2025

Der Glycocalyx ist eine mit Kohlenhydraten angereicherte Schicht, die die Außenseite verschiedener Zelltypen bedeckt, insbesondere Bakterien und menschliche Zellen. Diese Schutzbeschichtung erfüllt mehrere sehr wichtige Funktionen für die Zelle.

Grundsätzlich besteht der Glycocalyx aus Ketten von Polysacchariden (Zuckern), die an verschiedene Protein- und Lipidmoleküle gebunden sind, wodurch Assoziationen gebildet werden, die als Glycoproteine ​​bzw. Glycolipide bezeichnet werden. Das Ergebnis ist ein klebriges, faseriges Netz mit der Fähigkeit zu hydratisieren.

In eukaryotischen Zellen kann die Zusammensetzung des Glykokalyx ein Faktor sein, der zur Erkennung der Zelle verwendet wird.

In Bakterienzellen bildet der Glycocalyx eine Schutzschicht gegen Wirtsfaktoren. Tatsächlich ist der Besitz eines Glycocalyx mit der Fähigkeit von Bakterien verbunden, eine Infektion zu etablieren.

Beim Menschen befindet sich Glycocalyx auf den Membranen von Gefäßendothelzellen und Epithelzellen des Verdauungstrakts.

Der bakterielle Glykokalyx kann seinerseits einzelne Zellen oder Kolonien umgeben und so die sogenannten bakteriellen Biofilme bilden.

Glukokalyx in Bakterien

Die strukturellen Eigenschaften und die chemische Zusammensetzung des bakteriellen Glykokalyx unterscheiden sich je nach Art. Im Allgemeinen kann diese zusätzliche Beschichtung jedoch in einer von zwei Formen vorliegen:

Schleime

Ein Glykokalyx wird als Schleimschicht angesehen, wenn sich Glykoproteinmoleküle lose mit der Zellwand verbinden.

Bakterien, die mit dieser Art von Glycocalyx beschichtet sind, sind jedoch vor Austrocknung und Nährstoffverlust geschützt.

Kapseln

Der Glycocalyx wird als Kapsel angesehen, wenn die Polysaccharide fester an der Zellwand haften.

Die Kapseln haben eine klebrige Konsistenz, die neben dem Schutz auch die Haftung auf festen Oberflächen in der Umwelt erleichtert.

Bakterien mit Kapseln gelten als eingekapselt und weisen im Allgemeinen eine höhere Pathogenität (Krankheitsfähigkeit) auf, da Kapseln Bakterien schützen, auch vor den phagozytischen weißen Blutkörperchen des Immunsystems.

Glukokalyx beim Menschen

Beim Menschen ist Glukokalyx sehr wichtig für die Gefäßfunktion und das Verdauungssystem.

Glukokalyx im Gefäßendothel

Blutgefäße sind eigentlich kleine Röhrchen aus Zellen. Die Zellen im Röhrchen werden Endothelzellen genannt und müssen dem Druck des Blutes standhalten, das ständig über sie fließt.

Um dem zu widerstehen, bilden die Gefäßendothelzellen eine schleimige Schicht. Dieser Glykokalyx enthält auch Enzyme und Proteine, die den an der Blutgerinnung beteiligten Zellen helfen, bei Bedarf an Blutgefäßen zu haften.

Die Hauptfunktion der Glukokalyx im Gefäßsystem ist die Aufrechterhaltung der endothelialen Homöostase.

Die Veränderung der Struktur des Glykokalyx im Gefäßendothel kann zur Bildung eines Blutgerinnsels in einem Blutgefäß führen, den Blutfluss durch das Kreislaufsystem behindern und somit die Gesundheit beeinträchtigen.

Glukokalyx im Verdauungstrakt

Das zweitbeste beschriebene Beispiel für Glukokalyx beim Menschen findet sich im Verdauungssystem. Der Dünndarm ist dafür verantwortlich, alle Nährstoffe aufzunehmen, die aus der Nahrung stammen, die wir essen.

Die Zellen im Dünndarm, die für die Aufnahme von Nährstoffen verantwortlich sind, haben viele kleine Falten, die als Mikrovilli bezeichnet werden.

Jede der Zellen, aus denen die Mikrovilli bestehen, ist mit Glycocalyx bedeckt, das aus Mucopolysacchariden (langen Ketten komplexer Zucker) und Glycoproteinen besteht.

Somit bietet es eine zusätzliche Oberfläche für die Absorption und enthält auch Enzyme, die von diesen Zellen sekretiert werden und für die letzten Schritte der Verdauung von Lebensmitteln wesentlich sind.

Jedes Mal, wenn wir essen, besteht die Gefahr, dass schädliches Material aufgenommen wird, das die Darmschleimhaut passieren kann.

Daher muss der Glukokalyx des Darmepithels neben der Funktion der Verdauung und Absorption von Nährstoffen auch die Funktion einer Schutzbarriere zum Filtern schädlicher Produkte erfüllen.

Andere Funktionen des Glykokalyx

Glycocalyx erfüllt auch andere Funktionen bei der Abwehr von Infektionen und Krebs, der Zelladhäsion, der Regulierung von Entzündungen, der Befruchtung und der Embryonalentwicklung.

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