Dr. Ulrike Zentgraf

Biologische Oberflächen für Homöostase und Informationsaustausch

Oberflächen in der Biologie finden sich in unterschiedlichen Dimensionen: Von ganz klein – etwa um einen Zellkern herum – bis groß: Die Haut ist zum Beispiel das größte Organ des Menschen. Allen diesen Oberflächen gemein ist, dass es sich dabei nicht nur um physikalische Abgrenzungen handelt. Vielmehr erfüllen diese Oberflächen im Metabolismus Funktionen, die essentiell für die Aufrechterhaltung des Lebens sind.

Ein früher Fortschritt war, die Replikations-Maschinerie abzukapseln, Zellen zu bilden. Die Kompartimentierung war notwendig, um chemische Reaktionen wahrscheinlicher zu machen und Reaktionen mit der äußeren Umgebung zu unterscheiden. Ganz entscheidend ist auch das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen einer Zelle. Das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen einer Bakterienzelle wird ständig kontrolliert. Wächst die Zelle zu stark, ändert sich das Oberflächen-Volumensverhältnis, und die Zelle bekommt ein Signal, die Zellteilung in Gang zu setzen.

Torwächter und Schleusen

für den Stoffwechsel

Die Haut ist funktionell das vielseitigste Organ eines menschlichen oder tierischen Organismus. Sie dient als Hüllorgan der Abgrenzung von Innen und Außen, dem Schutz vor Umwelteinflüssen und der Wahrung einer Homöostase (inneres Gleichgewicht). Haut lässt sich gestalten, aber Vorsicht: Tattoofarben etwa können Schwermetalle (Blei, Kadmium, Nickel) und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten. Diese können allergische Reaktionen und Hautprobleme auslösen (siehe den Artikel in CLB 9/10-2016 von Wolfgang Hasenpusch: Tattoos: Wenn Farben unter die Haut gehen). Einige Krankenhäuser verweigern Patientinnen mit Tattoo oberhalb des Steißbeins („Arschgeweih“) die Periduralanästhesie bei einer Geburt. Grund ist ein hohes Infektionsrisiko durch Farbpigmente, die mit der Nadel, die zwischen den Lendenwirbeln eindringt, in den Körper gelangen.[23] (Abb.: Wiki / Peter Klashorst CC BY 2.0).