Membranfluß (Exo-, Endocytose)

Abschließend wollen wir über besondere Mechanismen
der Stoffausscheidung und Stoffeinschleusung in die Zelle sprechen.

Die Zelle kann Material auf andere Weise aufnehmen als
bisher besprochen. Dabei umfließt die Membran das Material und schließt
sich zu einem Bläschen (Vesikel), das nun durch die Zellen
diffundiert. Man nennt diese Form der Stoffaufnahme Endozytose
(endo = hinein). Werden flüssige Stoffe aufgenommen, spricht man
von Pinozytose, bei festen
Stoffen von Phagocytose. Auf
die gleiche Weise, nur umgekehrt werden Stoffe auch aus der Zelle ausgeschieden.
Hier spricht man von Exozytose (exo = hinaus). Bei all diesen Vorgängen
sind das ER, der Golgi-Apparat
und die Lysosomen beteiligt.

endoz7

exo7

Allgemein entstehen bei der Endozytose Vesikel (membranumhüllte
Bläschen), die
man Endosomen nennt. Bei der Phagocytose
entsteht ein Phagosom und bei
Pinocytose ein Makropinosom.

Bei der Exocytose verschmilzt
die Vesikelmembran mit der Zellmembran und der Vesikelinhalt wird aus
der Zelle entlassen. Dieser Vorgang ist oft von außen über
Membranrezeptoren stimuliert. Dabei wirken ( siehe oben) das ER
und der Golgi-Apparat mit. Diese schnüren Vesikel ab, die
zur Zellmembran wandern und ihren Inhalt nach außen entleeren. Man
spricht hier von regulierter Exocytose.

Die Abb. 12 sieht man
das Zusammenwirken verschiedener Zellorganellen bei diesen Prozessen.

endoexo

Ein Beispiel für rezeptorgesteuerte Endo- und Exozytose
ist der Transferrinzyklus. Dabei werden in
wachsenden Zellen durch ein Transportprotein (= Transferrin) Eisen
III+-Ionen in die Zelle transportiert. Bei niedrigem pH im
Endosom entlädt das Eisentransportprotein die Eisenionen ins Cytoplasma
und diffundiert wieder an die Zelloberfläche, wo es durch Exocytose
ausgeschleust wird.

transf6

Bei der rezeptorgesteuerten Endozytose wird
ein spezieller Stoff namens Clathrin
in die Membran eingelagert und ein Coated Pit (“= ummantelte
Grube”) gebildet.

Die rezeptorgesteuerte Endozytose spielt eine bedeutende
Rolle z. B. bei der Aufnahme von :

  • Cholesterin ( LDL)
  • Hormonen wie Insulin und Calzitonin,
  • Toxinen wie z. B. das Diptherie-Toxin
  • Viren (z. B. Adenovirus).
  • Transportproteine wie Transferrin
    (Fe) und
  • Antikörpern (IgG) .

In den ELMI-Bildern rechts kann man einige Endocytosen
sehen.

Auch einige Viren verlassen die Zelle durch Exocytose
(HIV bei der Exocytose aus einem weißen Blutkörperchen siehe
links).

1.4.5.1 Signalhypothese

Das Endoplasmische Reticulum (ER) der Eukaryoten ist
die Eintrittspforte in den exozytotischen Stoffwechsel für die meisten
sekretorischen und Membranproteine.

mede

Der Membrandurchtritt benötigt
meist ein N-terminales Signalpeptid, ein Signal Erkennungspartikel
(SRP), ein SRP Rezeptor (SR), und weitere Stoffe (Signalhypothese, siehe
auch hier).

Allgemein gelangen Proteine nur durch diese bestimmten
Aminosäuresequenzen durch die Membrankanäle der Zellorganellen.

Damit ist der zellbiologische Teil des Biologiekurses
Klasse 11 beendet.

 


Abb. 8

Phagocytose
phag98

Phagocytose von GFP markierten Y. pestis Bakterien
durch Macrophageen.
Dr. James B. Bliska
Center for Infectious Disease
SUNY Stony Brook

 

 

 


Abb.9

Exo-/Endocytose

 

 

 

 

 

 


Abb. 10

Zusammenarbeit von Golgiapparat und ER bei der Endo- und Exozytose

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 11

Transferrinzyklus

endferr

Endocytose von Ferritin

 


Abb. 12

Endocytose des Adenovirus

endadenoExocytose von HIV-Viren

hiv41

 

 

 


Abb. 13

Endozytose von LDL-Lipoproteiden
(Blutfettpartikeln)
ldl4

 

Weiterführende
Quellen:

Endocytose: http://cellbio.utmb.edu/cellbio/recend.htm
und http://cellbio.utmb.edu/cellbio/recend2.htm

Exocytose, Phagocytose, Pinocytose:
http://cellbio.utmb.edu/cellbio/lysosome.htm

und http://cellbio.utmb.edu/cellbio/golgi.htm
Signalhypothese: http://www.nobel.se/medicine/laureates/1999/illpres/index.html

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