Endozytosedefinition

Endozytose ist der Prozess des aktiven Transports von Molekülen in die Zelle durch Verschlingen mit ihrer Membran. Endozytose und Exozytose werden von allen Zellen verwendet, um Moleküle zu transportieren, die die Membran nicht passiv passieren können. Exozytose bietet die entgegengesetzte Funktion und drückt Moleküle aus der Zelle. Wie alle Systeme im menschlichen Körper ermöglicht die Notwendigkeit der Homöostase einen gleichen Fluss von Molekülen in und aus der Zelle. Dies bedeutet, dass die Menge an Molekülen, die durch Endozytose in die Zelle gelangen, der Menge an Molekülen entspricht, die durch Exozytose aus der Zelle austreten. Die beiden kombinierten Prozesse sorgen für ein ausgewogenes Verhältnis von Nährstoffen und Abfällen für ein regelmäßiges Leben und Funktionieren der Zellen.

Notwendige Komponenten im Endozytenweg sind frühe Endosomen, späte Endosomen und Lysosomen. Frühe Endosomen sind für die Aufnahme von Vesikeln auf der Zelloberfläche verantwortlich. Sie sortieren die empfangenen Moleküle durch transvesikuläre Kompartimente wie endosomale Trägervesikel oder multivesikuläre Körper in die anderen Komponenten des Weges. Späte Endosomen erhalten dann die Moleküle von frühen Endosomen. Sie beginnen mit dem Abbau der Moleküle und können auch Moleküle aus dem Trans-Golgi-Netzwerk oder aus Phagosomen erhalten. Späte Endosomen liefern die Moleküle dann an Lysosomen. Lysosomen enthalten Enzyme, die Kohlenhydrate, Proteine, Fette und andere zelluläre Abfallprodukte in kleinere, einfachere Komponenten zerlegen. Diese Komponenten werden dann zurück an das Zytoplasma abgegeben, um als Baumaterial in der gesamten Zelle verwendet zu werden.

Arten der Endozytose

Es gibt vier verschiedene Arten oder Wege der Endozytose: Kaveolen, Makropinozytose, rezeptorvermittelte Endozytose und Phagozytose. Jeder Weg hat eine andere Art, eingekapselte Moleküle einzubringen. Caveolen sind nicht clathrinbeschichtete Knospen, die auf der Plasmamembran gebildet und lokalisiert sind und aus Caveolin, einem integralen Membranprotein, bestehen. Das Caveolin aktiviert, formt und erhält die Bildung von „Höhlen“ auf der Zellmembran oder Caveolen. Sie dienen als „Sammelgruben“, die spezifische Moleküle für Zellsignalwege und Stoffwechselwege sammeln.

Die nächsten drei Endozytoseoperationen verwenden das Clathrinsystem; Clathrine sind Proteine, die sich auf der Innenseite der Zellmembran sammeln, wenn die Endozytose eingeleitet wird. Aufgrund ihrer Struktur binden sich Clathrine, wenn sie stimuliert werden, auf natürliche Weise aneinander, um Käfige um die aufgenommenen Moleküle zu bilden. Makropinozytose ist der Prozess der Aufnahme größerer Moleküle und wird aktiviert, wenn die Zellmembran eine Zelloberflächenrauschung oder strukturelle Reformation der Membran erfährt. Durch die körperliche Stimulation bilden sich Vesikel, die später verinnerlicht werden. Dies hat die Makropinozytose weniger selektiv und effizienter gemacht als die anderen Arten von endozytären Prozessen.

Im Gegensatz zur Makropinozytose ist die rezeptorvermittelte Endozytose auf Zelloberflächenrezeptoren angewiesen, um bestimmte Moleküle zu unterscheiden, und kann daher Moleküle nur in einem Eins-zu-Eins-Verhältnis einbringen. Moleküle sammeln sich auf der Zelloberfläche an und signalisieren der Membran, mit der Einnahme zu beginnen. Sobald die Konzentration hoch genug ist, beginnt die Invagination mit der Rekrutierung von Clathrinen, die einen Mantel oder Käfig um das Partikel bilden. Phagozytose verschlingt Moleküle, indem sie die Zellmembran manipuliert, um Moleküle zu umgeben und zu greifen, wodurch ein Vesikel namens Phagosomen entsteht. Die Phagozytose ist insofern einzigartig, als sie sich auf die Zerstörung und Entsorgung von Abfällen spezialisiert hat.

Funktion der Endozytose

Die Endozytose wird für die Rezeptorsignalisierung, die Nährstoffaufnahme, den Membranumbau, den Eintritt von Krankheitserregern und die Neurotransmission sowie für die Modulation der Zellsignalantworten verwendet. In sich entwickelnden Geweben wurde festgestellt, dass die Endozytose die Zellmigration unterstützt. Es wurde auch festgestellt, dass Toxine, Krankheitserreger und Fremdkörper die verschiedenen Endozytenwege ausnutzen, um in die Zelle einzudringen. Die Partikel rekrutieren Clathrine (Proteine, die für die Vesikelform und -bildung notwendig sind) oder initiieren die ersten Schritte des Weges, um den Prozess zum Eintritt in die Zelle zu beginnen.

Beispiel für Endozytose

Cholesterin ist eine dringend benötigte Komponente in der Zelle, die in der Plasmamembran vorhanden ist und auch als Hormonvorstufe verwendet wird. Ein Lipoproteinkomplex (wie LDL oder Low Density Lipoprotein) wird dann verwendet, um das Cholesterin zu anderen Zellen im Körper zu transportieren. Auf der Oberfläche der Zelle befindet sich ein LDL-Rezeptor, der den LDL-Komplex bindet, um den endozytären Prozess zu beginnen. Diese Rezeptoren wurden im endoplasmatischen Retikulum (ER) synthetisiert und dann im Golgi transportiert und verarbeitet. Sobald der Rezeptor an den Komplex auf der Oberfläche der Zelle gebunden ist, werden Clathrine zusammen mit anderen Proteinen rekrutiert, die den Prozess unterstützen. Die Rezeptoren gruppieren sich zu Clathrin-beschichteten Gruben. Die beschichteten Gruben werden abgeklemmt, bilden endozytäre Vesikel und sind dann unbeschichtet. Nach dem Abziehen wird das Vesikel an ein Endosom abgegeben. Der niedrige pH-Wert im Endosom bewirkt eine Konformationsänderung, die die LDL-Partikel freisetzt. Diese Partikel werden dann zum Abbau zum Lysosom geleitet, wobei das Cholesterin in die Zelle freigesetzt wird.

Der Zweck des Immunsystems ist es, den Körper von Krankheitserregern oder Fremdpartikeln zu befreien, die Krankheiten verursachen können. Diese Moleküle können für den Körper schädlich sein, daher ist es unerlässlich, dass der eindringende Erreger schnell beseitigt wird. Signalproteine im Körper alarmieren Phagozyten oder Immunzellen, um zu den Krankheitserregern an infizierten Stellen zu gelangen. Eingebettet auf der Oberfläche von Phagozyten sind Zellrezeptoren, sogenannte Toll-Like-Rezeptoren (TLR), die an bestimmte Bakterien binden; verschiedene Arten von Bakterien binden an verschiedene TLRs. Sobald ein Bakterium an den Rezeptor bindet, initiiert ein Kaskadensignal die Endozytose. Die Zellmembran beginnt, die Bakterien zu verschlingen und erzeugt ein Phagosom oder ein phagozytisches Vesikel. Das Phagosom transportiert die Bakterien dann zum Lysosom, wo sie zu einem Phagolysosom verschmelzen. Innerhalb des Phagolysosoms gibt es verschiedene Faktoren, die die Mikrobe zerstören und auseinanderbrechen.

• Clathrin – Proteine, die für die Vesikelform und -bildung notwendig sind und drei „Beine“ haben, die verwendet werden, um einen Käfig oder Mantel um Membranvesikel für den Transport zu bilden.
• Exozytose – Der Prozess des Transports von Molekülen aus der Zelle.
• Phagosomen – Vesikel, die um ein Molekül über den Phagozytoseweg gebildet wird.

Quiz

1. Welches Protein hilft bei der Bildung von Vesikeln während der Endozytose?
A. Toll-Like-Rezeptor
B. Lysosom
C. Clathrin
D. Pathogen

2. Welcher Endozytenweg ist für die Entsorgung von Abfällen in der Zelle verantwortlich?
A. Rezeptorvermittelt
B. Caveolae
C. Phagozytose
D. Makropinozytose

3. Was ist die Definition von Endozytose?
A. Der Prozess des Abbaus von Nährstoffen in einfache, grundlegende Komponenten
B. Der Prozess des aktiven Transports von Molekülen aus der Zelle durch Verschmelzen von Vesikeln mit ihrer Membran.
C. Ein System der Zelle, das bewirkt, dass sich eine gleiche Menge Moleküle ein- und ausbewegt
D. Der Prozess des aktiven Transports von Molekülen in die Zelle durch Verschlingen mit ihrer Membran.