Techniklexikon

Chemorezeption

Wahrnehmung von gelösten oder gasförmigen chemischen Substanzen in der Umwelt durch biologische Organismen mit Hilfe von Chemorezeptoren. Zur Chemorezeption im engeren Sinne werden die chemischen Sinne bei mehrzelligen Tieren und beim Menschen gezählt. Die Basis der Chemotaxis (Bewegungsreaktion einzelner Zellen auf chemische Reize) sowie des Chemotropismus der Pflanzen und sessilen Tieren (Wachstumsbewegungen als Reaktion auf chemische Reize) kann im weiteren Sinne zur Chemorezeption gezählt werden.

Beim Empfang chemischer Signale sind drei Aspekte zu untersuchen:

1) Der Signalstoff muss aufgefangen und spezifischen molekularen Rezeptorstrukturen zugeleitet werden. Diese Rezeptoren sind in der Regel zellmembranständig und von ihrer Struktur her Proteine, welche mit einer spezifischen Bindungsregion für den Botenstoff ausgestattet sind, ähnlich wie Immunoglobuline für das Antigen oder Enzyme für ihr Substrat. Man geht davon aus, dass zu jeder wahrgenommenen Klasse chemischer Reize eigene Rezeptormoleküle gehören.

2) Das stoffliche Signal muss in ein physiologisches Signal umgesetzt werden. Das Rezeptormolekül verändert sich durch die Erkennung des chemischen Reizes. Dadurch werden zelluläre Reaktionsprozesse ausgelöst.

Bei hochentwickelten Tieren verändert sich die Ionendurchlässigkeit der Zellmembran der Rezeptorzelle. Dieses Signal wird über Nervenbahnen an das Gehirn weitergeleitet und dort ausgewertet.

3) Der Signalstoff muss wieder desaktiviert und vom Bindungszentrum des Rezeptormoleküls entfernt werden. Dazu gibt es wie meistens in biologischen Systemen mehrere Möglichkeiten. Der Botenstoff kann sich durch Diffusion wieder entfernen, wenn genügend Zeit oder Umgebungsvolumen zur Verfügung steht. Konvektionen im Umgebungsmedium können ihn vom Bindungsort wegspülen.

Schliesslich kann das enzymatisch aktive Rezeptormolekül den Botenstoff chemisch verändern und damit seine Bindungsaffinität herabsetzen, oder die Zelle liquidiert den Rezeptor-Botenstoff-Komplex und ersetzt ihn durch einen freien Rezeptor.