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Zellkontakte und Oberflächenstrukturen ermöglichen die mechanische Stabilität, Kommunikation und funktionelle Spezialisierung von Geweben durch Verankerung, Abdichtung oder Oberflächenvergrößerung.
Zellen existieren im Gewebeverband nicht isoliert, sondern sind über spezialisierte Proteinstrukturen, die Zellkontakte, miteinander verbunden. Diese Kontakte nutzen das bereits bekannte Zytoskelett als inneren Anker, um mechanische Kräfte zu verteilen oder Barrieren zu bilden.
Die Tight Junctions (Zonula occludens) fungieren wie ein biologischer Reißverschluss. Sie dichten den Raum zwischen benachbarten Zellen so stark ab, dass keine Moleküle unkontrolliert hindurchdiffundieren können. Dies ist essenziell für Barrieren wie die Blut-Hirn-Schranke oder das Darmepithel. Sie verhindern zudem die Lateraldiffusion von Transportproteinen in der Membran und kommen fast ausschließlich in Epithelzellen vor.
Für die mechanische Belastbarkeit sorgen Adherens Junctions (Zonula adhaerens) und Desmosomen (Macula adhaerens). Adherens Junctions bilden gürtelförmige Bänder, die an Aktinfilamenten ansetzen und häufig direkt an Tight Junctions angrenzen. Sie nutzen Cadherine und Integrine als transmembrane Adhäsionsmoleküle. Desmosomen wirken wie punktförmige Schweißstellen und sind mit den stabilen Intermediärfilamenten verbunden. Sie kommen in Zellen mit hoher mechanischer Belastung vor, wie Herzmuskelzellen, aber auch in Epithelzellen.
Eine Sonderform der Verankerung stellen Hemidesmosomen dar. Sie sehen aus wie halbe Desmosomen, verbinden aber nicht Zelle mit Zelle, sondern knüpfen über Intermediärfilamente eine Verbindung zur darunterliegenden Basalmembran. Sie verschweißen so Epithelzellen mit dem darunterliegenden Bindegewebe.
Die Kommunikation zwischen Zellen wird durch Gap Junctions (Nexus) ermöglicht. Diese bestehen aus Proteinkomplexen namens Connexinen, die kleine Kanäle bilden. Wie Tunnel erlauben sie den direkten Austausch von Ionen und kleinen Molekülen, was besonders für die elektrische Kopplung im Herzmuskel wichtig ist. Die Kanäle sind von der Zelle steuerbar und können geöffnet oder geschlossen werden.
Zur Oberflächenvergrößerung nutzen Zellen Mikrovilli. Dies sind fingerförmige Ausstülpungen der Zellmembran, die im Inneren durch ein Bündel aus Aktinfilamenten stabilisiert werden. Sie dienen primär der effizienten Aufnahme von Nährstoffen, beispielsweise im Dünndarm.
Im Gegensatz dazu dienen Kinozilien (Flimmerhärchen) der Bewegung. Sie bestehen aus Mikrotubuli, die in einer charakteristischen 9x2+2-Struktur (neun Doppeltubuli außen, zwei Einzeltubuli innen) angeordnet sind. Durch Motorproteine können sie Schleim oder Eizellen aktiv transportieren.
Eine Sonderform der beweglichen Fortsätze sind Geißeln (Flagellen). Sie weisen denselben inneren Aufbau aus Mikrotubuli auf wie Kinozilien, sind jedoch deutlich länger. Beim Menschen findet man sie ausschließlich als Fortbewegungsorganell bei Spermienzellen.
