Was ist extrazelluläre Verdauung?
Extrazelluläre Verdauung ist ein Prozess, bei dem Zellen Enzyme verwenden, die die Umgebung, in der sie sich befinden, freisetzen, um externe Moleküle abzubauen, hauptsächlich um Zugang zu Nahrungsquellen zu erhalten oder bestimmte Zellen oder Gewebe zu zerstören.
Zu den wichtigsten Enzymen für die extrazelluläre Verdauung gehören die von Lysosomen produzierten.
Lysosomale Enzyme wie Proteasen und andere Hydrolasen ermöglichen den Abbau von Proteinen, Kohlenhydraten und anderen Bestandteilen, die sich innerhalb oder außerhalb der Zelle befinden können.
Normalerweise bezieht sich der Begriff extrazelluläre Verdauung nur auf den Prozess, der außerhalb der Zellen im Verdauungssystem mehrerer mehrzelliger Tiere stattfindet.
Viele Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze führen jedoch auch extrazelluläre Verdauungsprozesse durch.
Extrazelluläre Verdauung für Lebensmittel
Im Menschen werden Prozesse der extrazellulären Verdauung hauptsächlich im Darm zum Abbau von Nahrungsquellen durchgeführt.
Es wurde beispielsweise gefunden, dass die Hydrolyse von Stärke zu Disacchariden und Oligosacchariden auf diese Weise durchgeführt wird.
Auch andere mehrzellige Organismen führen in ihrem Verdauungssystem extrazelluläre Verdauungsprozesse durch.
Dies ist der Fall bei den Muscheln, zu denen auch Austern und Muscheln gehören. Muscheln können durch extrazelluläre Verdauung, die auf einem Weg ihres Darms stattfindet, viele Kohlenstoffquellen schnell assimilieren.
Einige einzellige Organismen wie Dinoflagellaten der Gattung Protoperidinium führen die extrazelluläre Verdauung von Algen und einigen durch Phytoplankton freigesetzten organischen Verbindungen durch.
Diese Eigenschaft entwickelte sich zu einem opportunistischen Nahrungsmittelsystem und ermöglichte ihnen den Zugang zu Nahrungsquellen, die sie sonst nicht nutzen könnten.
Andere Funktionen der extrazellulären Verdauung
Einer der häufigsten Prozesse der intrazellulären Verdauung hängt mit der Zerstörung von lebendem Gewebe zusammen.
Extrazelluläre Enzyme sind für die Prozesse der "Selbstzerstörung" verantwortlich, die in vielen Organismen als Schutzmechanismus auftritt.
Beim Menschen manifestiert sich die extrazelluläre Verdauung zusätzlich zu den Funktionen im Verdauungssystem im Abbau des Eierstockgewebes bei Frauen.
Auch bei der Zerstörung alter Blut- und Hautzellen zur ständigen Regeneration dieser Gewebe.
Die extrazelluläre Verdauung ist auch bei anderen Organismen wichtig. Ein Beispiel hierfür ist der Prozess der Regression der Schwänze der Kaulquappen während ihrer Metamorphose.
Andere Organismen wie Microsporum canis verwenden ebenfalls extrazelluläre Enzyme, um Moleküle wie Keratin, Elastin und Kollagen abzubauen.
Anwendungen der extrazellulären Verdauung
Die extrazelluläre Verdauung ist ein Verfahren, das in der Industrie für biotechnologische Anwendungen eingesetzt wird.
Zu den häufigsten Anwendungen gehört der Abbau von widerspenstiger Biomasse unter Verwendung von Pilzen, die Enzyme freisetzen, die Moleküle wie Lignin und Cellulose abbauen.
Diese abgebaute Biomasse kann für mehrere fermentative Prozesse verwendet werden, bei denen Alkohol oder andere interessante Verbindungen entstehen.
Andere häufige Anwendungen sind die Verwendung der extrazellulären Verdauung zur Unterstützung der Behandlung kontaminierter Wasserquellen und bei Phytoremediationsprozessen.
