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Die Endozytose ist wie die Exozytose ein wichtiger Prozess der Zelle, um mit der Umgebung Stoffaustausch durchzuführen. Dieser Artikel beschreibt den Ablauf verschiedener Formen der Endozytose und erklärt die Funktionen dieser Prozesse.
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Endozytose – Definition
Beim Prozess der Endozytose nehmen Zellen Stoffe aus der Umgebung in die Zelle auf. Dies dient der Bereitstellung von Substanzen und der Verstoffwechslung von Abfällen, was auch bei der Phagozytose eine Rolle spielt.
Endozytose – Ablauf
Die Zellmembran umschließt das aufzunehmende Material (z. B. Nährstoffe, Flüssigkeit oder größere Partikel). Dabei bildet sich eine Einstülpung, die sich zunehmend vertieft und schließlich als Vesikel (Bläschen) nach innen abschnürt. Das Vesikel transportiert den Inhalt dann ins Zellinnere, wo er weiterverarbeitet oder verdaut werden kann.
Rezeptorvermittelte Endozytose
Bei der rezeptorvermittelten Endozytose werden große Objekte in die Zelle aufgenommen. Dabei spielt ein Rezeptor eine wichtige Rolle, denn ein Ligand auf dem aufzunehmenden Objekts bindet an den Rezeptor. Das führt dazu, dass sich auf der Innenseite der Zellmembran Clathrin-Moleküle an die Membran anlagern. Diese führen zur Einstülpung der Membran und es bilden sich sogenannte Clathrin cloated pits. Je mehr Clathrin sich anlagert, desto weiter schnürt sich die Zellmembran nach innen ab. Dabei sorgt das Protein Dynamin ab einem gewissen Punkt dafür, dass die Einstülpung nach innen abgekappt wird und als Vesikel in das Zytoplasma abgegeben werden kann.
Nun verschmilzt der Vesikel mit dem frühen Endosom in der Zelle. Entweder sie verschmelzen dann mit einem Lysosom und der Inhalt wird entsorgt oder sie werden in den Golgi-Apparat eingeschleust.
Phagozytose
Nur bestimmte Zellen sind zur Phagozytose befähigt, dazu gehören zum Beispiel Makrophagen und dendritische Zellen. Sie besitzen einen wichtigen Rezeptor, der durch Komplementfaktoren oder veschiedene Antikörper aktiviert werden kann. Bei Aktivierung bilden sich Pseudopodien aus, bei denen es sich um Ausstülpungen der Zellmembran handelt. Die Pseudopodien umzingeln die aufzunehmenden Teile und nehmen diese ähnlich der rezeptorvermittelten Endozytose auf. Das entstandene Vesikel wird Phagosom genannt.
Oxidative Burst
Der oxidative Burst ist eine schnelle und kurzzeitige Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) durch Immunzellen wie Makrophagen. Er dient dazu, aufgenommene Krankheitserreger im Phagosom abzutöten und unschädlich zu machen. Dabei werden Sauerstoffmoleküle mithilfe von Enzymen wie der NADPH-Oxidase in aggressive Moleküle wie Superoxid oder Wasserstoffperoxid umgewandelt.
Pinozytose
Bei der Pinozytose handelt es sich um die Aufnahme von Flüssigkeiten und eben gelösten Substanzen. Die Einstülpung der Membran passiert in dem Fall spontan und benötigt keine Aktivierung eines Rezeptors. Ein Umbau des Aktin-Zytoskeletts in der Zelle sorgt dafür, dass sich die Zellmembran einstülpen kann.
Endozytose – Funktion
Die Endozytose erfüllt vielfältige und lebenswichtige Funktionen in Zellen und ist ein zentraler Mechanismus des Stofftransports und der Kommunikation mit der Umgebung. Einer ihrer Hauptzwecke ist die Aufnahme von Nährstoffen, wie zum Beispiel Eisen oder Cholesterin, die in gebundener Form über rezeptorvermittelte Endozytose in die Zelle gelangen. Dabei erkennt die Zelle bestimmte Moleküle über Rezeptoren auf ihrer Oberfläche, bindet sie gezielt und schleust sie über Vesikel ins Zellinnere ein. Diese Stoffe können dann verarbeitet, gespeichert oder weitertransportiert werden.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Endozytose ist ihre Rolle in der Signalweiterleitung. Zelloberflächenrezeptoren, die an Signalmoleküle binden, werden durch Endozytose oft reguliert, indem sie von der Zelloberfläche entfernt und entweder recycelt oder abgebaut werden. So kann die Zelle auf äußere Reize flexibel reagieren und ihre Sensibilität für bestimmte Signale steuern. In spezialisierten Zellen des Immunsystems, wie Makrophagen oder dendritischen Zellen, ist die Endozytose außerdem entscheidend für die Aufnahme und Präsentation von Antigenen. Hierbei werden Krankheitserreger aufgenommen, zersetzt und Bruchstücke auf der Zelloberfläche präsentiert, um andere Immunzellen zu aktivieren.
Zusätzlich trägt die Endozytose zur Erneuerung und Kontrolle der Zellmembran bei, indem sie überschüssige oder beschädigte Membranbestandteile entfernt. Insgesamt ist sie ein hochregulierter, dynamischer Prozess, der wesentlich zur Aufrechterhaltung der Zellfunktion, zur Immunabwehr, zur Entwicklung und zum Überleben von Zellen beiträgt.
Häufige Fragen
- Was ist Endozytose?
- Welche Formen der Endozytose gibt es?
- Warum ist Endozytose wichtig?
- Was ist der Unterschied zwischen rezeptorvermittelter Endozytose und Phagozytose?
- Welche Rolle spielen Rezeptoren bei der Endozytose?
- Welche Rolle spielt die Endozytose in der Immunabwehr?
Endozytose ist ein zellulärer Vorgang, bei dem Zellen Stoffe aus ihrer Umgebung aufnehmen, indem sie Teile ihrer Zellmembran einstülpen. Dabei entstehen kleine Bläschen (Vesikel), die die aufgenommenen Substanzen ins Zellinnere transportieren. So kann die Zelle gezielt Nährstoffe, Flüssigkeiten oder größere Partikel wie Bakterien aufnehmen und weiterverarbeiten.
Es gibt drei Hauptformen der Endozytose: Die Phagozytose ist die Aufnahme großer fester Partikel wie Bakterien, die Pinozytose dient der Aufnahme von Flüssigkeiten und gelösten Stoffen, und die rezeptorvermittelte Endozytose ermöglicht die gezielte Aufnahme bestimmter Moleküle über spezifische Rezeptoren auf der Zellmembran.
Endozytose ist wichtig, weil sie Zellen ermöglicht, Nährstoffe, Signalmoleküle und andere Substanzen gezielt aufzunehmen und auf Umweltveränderungen zu reagieren. Sie spielt eine zentrale Rolle bei der Zellkommunikation, der Regulierung von Zelloberflächenproteinen und in der Immunabwehr, etwa durch die Aufnahme und Verarbeitung von Krankheitserregern.
Bei der rezeptorvermittelten Endozytose erkennt die Zelle gezielt bestimmte Moleküle über Rezeptoren und nimmt sie in kleinen Vesikeln auf, während die Phagozytose der unspezifischen Aufnahme großer Partikel wie Bakterien dient.
Rezeptoren spielen bei der Endozytose eine entscheidende Rolle, indem sie spezifische Moleküle aus der Umgebung der Zelle erkennen und binden. Diese Bindung löst die Einstülpung der Zellmembran an der Stelle der Rezeptoren aus, wodurch ein Vesikel entsteht, das die gebundenen Moleküle zusammen mit einem Teil der Membran ins Zellinnere transportiert.
Die Endozytose spielt in der Immunabwehr eine zentrale Rolle, indem sie Immunzellen wie Makrophagen und dendritischen Zellen ermöglicht, Krankheitserreger oder Fremdstoffe aufzunehmen und zu zerstören. Nach der Aufnahme werden die Erreger in Vesikeln abgebaut, und Bruchstücke davon (Antigene) werden auf der Zelloberfläche präsentiert, um andere Immunzellen zu aktivieren und eine gezielte Abwehrreaktion auszulösen.
- Löffler/Petrides: Biochemie und Pathobiochemie, Springer, 10. Auflage
- Stofftransport, https://next.amboss.com/... (Abrufdatum: 23.05.2025)
