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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.
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:
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
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
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
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
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
↑ 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
↑ Uwe Conrath, Heinrich Kauss: Systemisch erworbene Resistenz – Das „Immunsystem“ der Pflanze. Biologie in unserer Zeit 30(4), S. 202 - 208 (2000), ISSN 0045-205X
↑ 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
↑ Stefan Schulz: Die Chemie von Spinnengift und Spinnseide. Angewandte Chemie 109(4), S. 324 - 337 (1997), ISSN 0044-8249
↑ G. Czihak, H. Langer, H. Ziegler (Hrsg.): Biologie – ein Lehrbuch. Springer Verlag, Berlin 1996, ISBN 3-540-61557-1
↑ Johannes Huber, Elisa Gregor: Die Kraft der Hormone. Verlag Droemer/Knaur, 2005, ISBN 3-426-66974-9
↑ Michael Angrick: Endorphine. Pharmazie in unserer Zeit 12(5), S. 129 – 134 (1983), ISSN 0048-3664
↑ Joachim W. Deitmer: Energiefluss im Gehirn. Wie Gliazellen Neurone stark machen. Biologie in unserer Zeit 30(6), S. 333 – 340 (2000), ISSN 0045-205X
↑ G. Czihak, H. Langer, H. Ziegler (Hrsg.): Biologie – ein Lehrbuch. Springer Verlag, Berlin 1996, ISBN 3-540-61557-1
↑ 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
↑ Klaus Grossmann, Hauke Hansen: Auxin-Herbizide: Wirkstoffe mit Janusgesicht. Biologie in unserer Zeit 33(1), S. 12 - 20 (2003), ISSN 0045-205X
↑ 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
