Calcium-Homöostase

Der Begriff Calcium-Homöostase bedeutet in der Zellbiologie, insbesondere der Zellphysiologie die Aufrechterhaltung einer konstanten Konzentration von Calcium-Ionen im Cytoplasma der Zelle. In Ruhe liegt die Konzentration "freier" Calcium-Ionen typischerweise bei ca. 100-200 nmol/l. Ein Anstieg der intrazellulären Calcium-Konzentration hat für die Zelle Signalwirkung und kann, je nach Lokalisation, Zeitverlauf und natürlich Zelltyp, unterschiedliche biochemische und physiologische Reaktionen hervorrufen. Durch verschiedene Regulationsmechanismen kehrt die Calcium-Konzentration schließlich wieder auf das Ausgangsniveau zurück. Ein unkontrollierter Anstieg der Calcium-Konzentration über einen längeren Zeitraum führt zum Tod der Zelle.

Verschiedene Transportprozesse wirken bei der Calcium-Homöostase zusammen:

Transport von Ca2+-Ionen durch die Zellmembran (Plasmamembran)

Die Lipid-Bilayerschicht biologischer Membranen ist für Ca2+-Ionen praktisch impermeabel. Spezialisierte Proteine ermöglichen Ca2+-Ionen den Durchtritt durch Membranen (sei es die Plasma- oder eine intrazelluläre Membran).

In der Plasmamembran handelt es sich dabei um folgende Proteine:

Transport von Ca2+-Ionen durch Membranen von Organellen

Hier sind im Besonderen die Membranen des endoplasmatischen Retikulums und der Mitochondrien zu nennen. Verantwortlich für den Transport von Ca2+-Ionen durch diese Membranen sind:

  • die sarko- endoplasmatische Ca2+-ATPase (eine Ca2+-Pumpe) im ER,
  • IP3-Rezeptoren,
  • Ryanodin-Rezeptoren und
  • die mitochondrial permeability transition pore in der inneren Mitochondrien-Membran.

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