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Botenstoff



Als Botenstoff (Mediator, Signalstoff, Elicitor, Semiochemikalie) bezeichnet man verschiedene chemische Stoffe, die in einem Organismus oder zwischen Spezies der Übertragung von Signalen bzw. Informationen (chemische Kommunikation) dienen.

Weiteres empfehlenswertes Fachwissen

 

Botenstoffe sind essentiell für das Zusammenspiel der Zellen in einem Organismus (Kommunikation zwischen den Zellen). Bei Pflanzen regulieren Botenstoffe u.a. das Wachstum und die Entwicklung sowie auch den eigenen Schutz, z.B. vor Krankheitserregern oder Freßfeinden.[1], [2]

Die Kommunikation zwischen den Organismen erfolgt häufig auch über chemische Botenstoffe, die sog. Semiochemikalien. Bei den Semiochemikalien wird generell zwischen Pheromonen und Allelochemikalien unterschieden. Während Pheromone der Kommunikation zwischen Organismen einer Art (intraspezifisch) dienen, vermitteln Allelochemikalien Informationen zwischen verschiedenen Arten (interspezifisch). Beispiele für eine interspezifische Wirkung sind

  • das Vermögen einiger Pflanzen, über bestimmte Stoffe, die sog. Allomone Parasiten von Pflanzenschädlingen anzulocken.[3]
  • das Anlocken von Nachtfaltern als Beute durch eine Spinnenart mittels eines Sexualpheromons[4]


Die Botenstoffe können in verschiedene funktionelle Gruppen (s. Tabelle 1) oder gemäß ihrer Funktion und Wirkung (Tabelle 2) unterteilt werden, wobei die Einteilung häufig gleitende Übergänge hat bzw. recht willkürlich ist:

Tabelle 1: Gruppen von Botenstoffen (nach [5])

Gruppe Bemerkungen, Eigenschaften Beispiel(e) Referenzen
Hormone werden im Organismus synthetisiert und übermitteln an Organe, Gewebe oder Zellgruppen, die vom Bildungsort mehr oder weniger weit entfernt liegen können, Signale od. Botschaften, die auf deren Funktion bestimmte physiologische Wirkungen ausüben; dabei wirken Hormone nicht direkt, sondern indirekt, beispielsweise durch Veränderung der Enzymkonzentration [6]
Neurotransmitter Botenstoffe des Nervensystems, die die Nervenzellen erregen oder hemmen; eng begrenzte lokale Wirkung; Neuropeptide (Cytokine; spezielle Neurotransmitter des Gehirns); regeln die Stärke von bestimmten Reaktionen; Endorphine hemmen beispielsweise starke Schmerzen, können aber auch Glücksgefühle und Entspannung nach starken körperlichen Anstrengungen vermitteln [7], [8]
Parahormone Botenstoffe, die in irgendeiner Weise nicht alle Kriterien erfüllen, die für die Definition eines Hormons notwendig sind Kohlendioxid: fungiert im Rahmen der Atmungsregulation als Kommunikationsstoff .[9]
Pheromone Werden in die Umgebung ausgeschieden und lösen einen bestimmten Effekt oder ein bestimmtes Verhalten aus; Pheromone wirken, im Gegensatz zu den Allomonen zwischen Individuen derselben Spezies (intraspezifisch) Pheromone beeinflussen beispielsweise auch das Zusammenleben der Menschen [10]
Phytohormone Botenstoffe in Pflanzen; beeinflussen Wachstums- und Differenzierungsprozesse Ethylen, Auxine; Auxine stimulieren in geringer Konzentration Wachstums- und Entwicklungsprozesse wie Zellteilung und Zellstreckung in der Pflanze. Ethylen ist bei Pflanzen in Wachstumsvorgänge und Stressreaktionen involviert .[11].


Tabelle 2: Unterteilung von Botenstoffen (Semiochemikalien) nach ihrer Funktion und Wirkung (nach [12]

Wirkung Stoffklasse Bezeichnung und Wirkung Beispiel(e) Referenzen
Intraspezifisch Pheromone Primer: physiologische Veränderung
Intraspezifisch Pheromone Releaser: Verhaltensänderung
Interspezifisch Allelochemikalien Allomone: Vorteil für produzierenden Organismus bzw. Schaden für Empfänger Antibiotika, Toxine, fraßhemmende Geschmacksstoffe bei Pflanzen
Interspezifisch Allelochemikalien Kairomone: Vorteil für empfangenden Organismus
Interspezifisch Allelochemikalien Synonome: Vorteil für produzierenden und empfangenden Organismus Blütenduft
Interspezifisch Allelochemikalien Apneumone: Freisetzung durch abiotische Substrate; können für Empfänger von Vorteil und für das Substrat bewohnende Organismen von Nachteil sein

Bezüglich ihrer chemischen Natur sind viele Botenstoffe Peptide, Steroid]]e, Aminosäurederivate, oder Isoprenderivate, um nur einige zu nennen.


Quellen

  1. Claus Wasternack, Bettina Hause: Stressabwehr und Entwicklung: Jasmonate – chemische Signale in Pflanzen. Biologie in unserer Zeit 30(6), S. 312 - 320 (2000), ISSN 0045-205X
  2. Uwe Conrath, Heinrich Kauss: Systemisch erworbene Resistenz – Das „Immunsystem“ der Pflanze. Biologie in unserer Zeit 30(4), S. 202 - 208 (2000), ISSN 0045-205X
  3. Claus Wasternack, Bettina Hause: Stressabwehr und Entwicklung: Jasmonate – chemische Signale in Pflanzen. Biologie in unserer Zeit 30(6), S. 312 - 320 (2000), ISSN 0045-205X
  4. Stefan Schulz: Die Chemie von Spinnengift und Spinnseide. Angewandte Chemie 109(4), S. 324 - 337 (1997), ISSN 0044-8249
  5. G. Czihak, H. Langer, H. Ziegler (Hrsg.): Biologie – ein Lehrbuch. Springer Verlag, Berlin 1996, ISBN 3-540-61557-1
  6. Johannes Huber, Elisa Gregor: Die Kraft der Hormone. Verlag Droemer/Knaur, 2005, ISBN 3-426-66974-9
  7. Michael Angrick: Endorphine. Pharmazie in unserer Zeit 12(5), S. 129 – 134 (1983), ISSN 0048-3664
  8. Joachim W. Deitmer: Energiefluss im Gehirn. Wie Gliazellen Neurone stark machen. Biologie in unserer Zeit 30(6), S. 333 – 340 (2000), ISSN 0045-205X
  9. G. Czihak, H. Langer, H. Ziegler (Hrsg.): Biologie – ein Lehrbuch. Springer Verlag, Berlin 1996, ISBN 3-540-61557-1
  10. Udo Pollmer, Andrea Fock, Ulrike Gonder, Karin Haug: Liebe geht durch die Nase. Was unser Verhalten beeinflusst und lenkt. Verlag Kiepenheuer und Witsch, Köln 2001, ISBN 3-462-03011-6
  11. Klaus Grossmann, Hauke Hansen: Auxin-Herbizide: Wirkstoffe mit Janusgesicht. Biologie in unserer Zeit 33(1), S. 12 - 20 (2003), ISSN 0045-205X
  12. Donald .A. Nordlund: Semiochemicals: a review of the terminology. In: Semiochemicals: Their Role in Pest Control. D. A. Nordlund, R.L. Jones, W.J. Lewis (Hrsg.), John Wiley & Sons, New York 1981, S. 13 – 28, ISBN 0-471-05803-3


Literatur

  • Ferid Murad: Die Entdeckung einiger biologischer Wirkungen von Stickstoffmonoxid und seiner Rolle für die Zellkommunikation (Nobel-Vortrag). Angewandte Chemie 111(13-14), S. 1976 – 1989 (1999), ISSN 0044-8249
  • Louis J. Ignarro: Stickstoffmonoxid: ein einzigartiges endogenes Signalmolekül in der Gefäßbiologie (Nobel-Vortrag). Angewandte Chemie 111(13-14), S. 2002 - 2013 (1999), ISSN 0044-8249
  • Ulrich Förstermann: Stickoxid (NO): Umweltgift und körpereigener Botenstoff. Biologie in unserer Zeit 24(2), S. 62 – 69 (1994), ISSN 0045-205X
  • Hanns-J. Neubert: Fett, ein lebenswichtiger Signalstoff. Welt online, 09. Februar 2003 ([1])
  • Hans Jürgen Bestmann, Elke Übler, Bert Hölldobler: Erste Untersuchungen zur Biosynthese von Ameisenspurpheromonen. Angewandte Chemie 109(4), S. 391 – 394 (1997), ISSN 0044-8249
  • John G. Macconnell, Robert M. Silverstein: Neue Ergebnisse der Chemie von Insektenpheromonen. Angewandte Chemie 85(15), S. 647 – 657 (1973), ISSN 0044-8249
  • Hans Jürgen Bestmann, Otto Vostrowsky: Chemische Informationssysteme der Natur: Insektenpheromone. Chemie in unserer Zeit 27(3) S. 123 – 133 (1993)
  • Roland Schauer: Zur Wirkungsweise der Hormone. Angewandte Chemie 84(2), S. 41 – 50 (1972), ISSN 0044-8249
  • Heinz Hahn, Martin Bopp: Phytohormone: Die Cytokinine. Biologie in unserer Zeit 11(4), S. 113 – 120 (1981), ISSN 0045-205X
  • Frank Schröder: Induzierte chemische Abwehr bei Pflanzen. Angewandte Chemie 110(9), S. 1271 – 1274 (1998), ISSN 0044-8249
 
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Botenstoff aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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